雙足步行機器人製作指南 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[日] ROBO-ONE委員會 編，李端玲，劉天嬌，徐清雪，洪娟 譯

圖書標籤:

• 機器人
• 雙足機器人
• 機器人製作
• DIY
• 電子工程
• 機械設計
• STEM教育
• 開源硬件
• 嵌入式係統
• 機器人技術

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030356932

版次：1

商品編碼：11148442

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：243

編輯推薦

　　《雙足步行機器人製作指南》以FREEDOM（舉辦ROBO-ONE時的教學樣本，由Best Technology株式會社開發的雙足步行機器人）為基礎，嚮想要參加ROBO-ONE及想要製作雙足步行機器人的朋友們介紹雙足步行機器人的製作方法，並請曆屆ROBO-ONE的優勝、獲奬機器人和技術備受關注的機器人製作者，針對其作品進行講解。希望廣大讀者能夠從中收獲機器人製作的知識。

內容簡介

　　《雙足步行機器人製作指南》主要介紹瞭一些 機器人愛好者是如何通過ROBO-ONE大賽實現自己製作雙足步行機器人的夢 想並不斷挑戰機器人新技術的過程。全書共分8章，首先，介紹瞭ROBO-ONE 大賽，它為大傢提供瞭一個機器人的展示和交流平颱；其次，詳細地介紹 瞭如何製作ROBO-ONE比賽用智能機器人FREEDOM，包括結構設計、開發環境、伺服電機選型、仿真分析、步行模式及傳感器等；最後，介紹瞭在ROBO -ONE大賽中錶現齣色的幾款機器人的製作過程和製作者的心得體會。本書為廣大機器人愛好者打開一扇實現夢想 的窗口，也適閤高等院 校機械工程和其他工程類專業師生，以及從事機器人科學與係統研究、設計、製造和應用的工程技術人員學習和參考。

目錄

第1章 走近ROBO-ONE
1.1 ROBO-ONE的魅力
1.2 ROBO-ONE的誕生
1.3 ROBO-ONE之夢
1.3.1 夢想·感動·愛
1.3.2 鐵臂阿童木能否實現
1.4 ROBO-ONE規則的變化
第2章 製作雙足步行機器人
第3章 R-Blue的製作案例
第4章 鋼鐵戰士的製作案例
第5章 A-DO的製作案例
第6章 OmniHead的製作案例
第7章 剛王丸的製作案例
第8章 開拓者4號的製作案例

前言/序言

《雙足步行機器人製作指南》這本精心編撰的著作，並非一本單純的技術手冊，它是一扇通往奇妙機械世界的大門，一篇關於智慧與創新的探索史詩，一本邀您一同踏上創造之旅的邀請函。其精髓在於，它剝離瞭枯燥的理論堆砌，而是以一種生動、循序漸進的方式，引領讀者深入理解並親手構建能夠模擬人類步態的雙足步行機器人。 首先，本書的獨特之處在於其“指南”二字的深刻含義。它並非提供一個現成的“套件”，讓你簡單復製粘貼，而是激發你的動手能力和解決問題的智慧。書中巧妙地避開瞭直接給齣“請購買A零件，然後安裝在B位置”這種生硬的指令，而是從更宏觀的層麵，引導你思考“為什麼”和“如何”。例如，在介紹驅動係統的選擇時，它不會直接告訴你“用XX牌馬達”，而是會從動力學原理齣發，分析不同類型電機（如直流有刷電機、無刷電機、舵機）的優缺點，它們在扭矩、轉速、功耗、控製精度上的差異，以及它們如何映射到機器人行走的實際需求上。讀者將學會如何根據自己設計的機器人尺寸、重量、預期的運動速度和穩定性要求，來權衡和選擇最適閤的驅動方案。這種啓發式的講解，讓你在掌握知識的同時，也能培養齣獨立分析和決策的能力。 其次，本書極其重視基礎理論的融會貫通。它深知，沒有堅實的基礎，任何復雜的機械設計都將是空中樓閣。因此，書中會對機器人學的核心概念進行詳盡的闡釋，但這些闡釋都服務於實際的製作過程。例如，在講解運動學時，它不會孤立地羅列矩陣變換公式，而是會結閤雙足機器人的關節自由度，講解正逆運動學在規劃機器人腿部運動軌跡中的應用。你將理解，為什麼在機器人抬腿邁步時，需要精確計算每個關節的角度，以保證腳掌能夠平穩地觸地，並且避免與地麵發生不必要的碰撞。同樣，在動力學部分，書中會介紹牛頓-歐拉法或拉格朗日法來描述機器人的運動方程，但重點會放在如何利用這些方程來理解機器人行走的穩定性，如何設計控製器來抵抗外部擾動，以及如何通過調整參數來優化步態的平滑度。書中會用生動的圖示和直觀的比喻，將這些看似抽象的物理定律，轉化為你可以實際應用到機器人設計中的工具。 本書的另一大亮點在於其對機械結構的深入剖析。雙足機器人的機械結構是其穩定行走的基礎，而本書在這方麵可謂是精益求精。它會從仿生的角度齣發，分析人體的骨骼、肌肉和關節是如何協同工作的，並在此基礎上，探討如何將這些生物學原理轉化為機械設計。例如，在設計機器人腿部時，書中會引導你思考腿部的自由度（DOF），以及不同自由度組閤（如二自由度、三自由度腿）對機器人運動能力的影響。你將學習如何根據腿部結構，設計齣能夠實現抬腿、前擺、支撐、後撤等一係列復雜動作的機械腿。書中還會詳細講解連杆機構、齒輪傳動、軸承選擇等關鍵機械設計要素，並提供一些設計上的經驗和技巧，幫助你避免常見的工程陷阱，例如應力集中、摩擦損耗過大、剛度不足等問題。書中對材料選擇的建議，也會考慮到強度、重量、成本以及加工難易程度等多種因素，讓你在動手製作時，擁有更清晰的指導。 除瞭硬件層麵的探討，本書也為讀者提供瞭軟件控製方麵的寶貴見解。一個能夠行走的雙足機器人，其靈魂在於其控製係統。書中會從基礎的嵌入式係統入門，介紹常用的微控製器（如Arduino、樹莓派）及其編程語言（如C/C++、Python）。但它不會止步於此，而是會深入講解如何編寫程序來驅動電機，如何讀取傳感器數據，以及如何實現更高級的控製算法。例如，在步態規劃部分，書中會介紹一些經典的步態生成方法，如零力矩點（ZMP）控製、倒立擺模型等，並闡述這些方法背後的數學原理和實際應用。你將學會如何設計一個能夠生成平穩步態的控製器，以及如何通過傳感器反饋（如陀螺儀、加速度計）來實現機器人的姿態穩定和動態平衡。書中還會探討一些更前沿的控製技術，如PID控製器的整定、模糊邏輯控製、甚至簡單的強化學習算法在機器人行走中的應用，為讀者打開更廣闊的視野。 本書並非一本“黑箱”式的教程，它鼓勵讀者進行實驗和創新。書中提供的設計方案和製作流程，更像是一個起點，而非終點。它會鼓勵讀者根據自己的理解和創意，對原有的設計進行修改和優化。例如，在介紹傳感器集成時，它會講解如何使用超聲波傳感器或紅外傳感器來實現避障，但也會鼓勵讀者思考如何集成視覺傳感器，實現更智能的環境感知。同樣，在步態控製部分，它會提供一些基礎的步態，但也會鼓勵讀者嘗試設計齣更具個性化的行走模式，如跑、跳，甚至模擬特定動物的行走方式。書中會充斥著“為什麼”和“如果……會怎樣”的引導，讓你在解決實際問題的過程中，不斷學習和成長。 更重要的是，《雙足步行機器人製作指南》旨在培養一種“問題解決者”的思維模式。機器人製作過程中，必然會遇到各種各樣的問題，從簡單的接綫錯誤，到復雜的算法調優。本書不會提供一個“萬能鑰匙”，而是教你如何像一位偵探一樣，係統地分析問題，縮小排查範圍，並最終找到解決方案。它會分享一些調試技巧，例如如何使用示波器來觀察信號，如何利用打印語句來追蹤程序執行流程，以及如何通過逐步排除法來定位硬件故障。這種解決問題的能力，遠比單純學會組裝一個機器人更有價值，它將伴隨你一生，無論你未來的職業方嚮是什麼。 本書的語言風格力求通俗易懂，又不失嚴謹。它避開瞭過於學術化的術語，而是用更生活化、更形象的比喻來解釋復雜的概念。書中大量的配圖、圖錶和流程圖，將幫助讀者更直觀地理解書中的內容。例如，在講解重心轉移時，可能會用一個平衡木上的小球來類比，形象地說明重心位置對穩定性的影響。在講解關節聯動時，可能會用拉動繩子的方式來類比，解釋力的傳遞和角度的變化。這種細緻入微的講解，確保瞭即便是初學者，也能輕鬆入門，並逐步掌握書中講解的知識。 總而言之，《雙足步行機器人製作指南》並非一本僅僅提供製作方法的書籍，它是一場關於工程智慧、科學探索和動手創造的全麵實踐。它引領你從零開始，理解機器人的基本原理，設計並構建齣能夠自主行走的機械生命。在這趟旅程中，你不僅會收獲一個令人興奮的機器人作品，更會收獲寶貴的知識、技能和解決問題的能力，以及一份屬於自己的、無可替代的創造成就感。它是一本能點燃你對工程學和機器人學無限熱情的著作，一本讓你從“想”到“做”的強大助推器。

评分☆☆☆☆☆

這本《雙足步行機器人製作指南》絕對是我最近翻閱過的最有價值的技術書籍之一。我一直夢想著能夠親手搭建一個能夠自主行走的機器人，但市麵上很多資料要麼過於淺顯，要麼就深奧到讓人望而卻步。這本書在這方麵找到瞭絕佳的平衡點。它沒有迴避核心的技術難點，但又以一種非常係統、循序漸進的方式呈現齣來，讓人感覺製作一個雙足機器人似乎也沒那麼遙不可及。我特彆欣賞書中關於步態規劃和動力學仿真的部分，雖然這部分通常是機器人領域最復雜的內容，但作者運用瞭很多生動的比喻和直觀的圖錶，將抽象的數學模型和控製算法解釋得清晰易懂。讀完這部分，我感覺自己對機器人如何實現優雅而穩定的行走有瞭全新的認識。而且，書中還提供瞭一些非常實用的調試技巧和常見問題解決方法，這對於實際製作過程中會遇到的各種挑戰，提供瞭極大的幫助。我感覺作者是真正站在製作者的角度去思考問題，把讀者可能遇到的每一個坑都提前幫我們規避好瞭。

评分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，簡直就像是給所有對機器人技術充滿熱情，但又苦於無從下手的人打開瞭一扇新世界的大門。《雙足步行機器人製作指南》給我的最大感受是，它將一個看似遙不可及的技術領域，變得觸手可及。我最喜歡的是書中提供的“從零開始”的實操性指導。它不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是告訴你“為什麼這麼做”。比如，在講解機械結構設計時，書中會詳細分析不同材料的特性，不同連接方式的優劣，以及它們如何影響機器人的整體性能和製造成本。讓我感到驚喜的是，書中還包含瞭大量關於編程的實例，並且這些代碼都是可以直接用於實際操作的，這大大降低瞭初學者的門檻。我甚至覺得，這本書的價值不僅僅在於教會你製作一個雙足機器人，更在於培養你的解決問題能力和工程思維。它鼓勵你去嘗試，去犯錯，然後從錯誤中學習。這絕對是一本能夠點燃你內心深處創造力火花的圖書。

评分☆☆☆☆☆

這本書簡直讓我驚艷！我一直對機械臂和自動控製領域很感興趣，也看過不少相關的技術書籍，但《雙足步行機器人製作指南》給我的感覺完全不一樣。它不是那種枯燥乏味的理論堆砌，也不是簡單羅列一堆編程代碼。相反，作者用一種非常平易近人的方式，一步步地引導我進入雙足機器人製作的世界。我最喜歡的是它對硬件選擇的詳細講解，從微控製器到傳感器，再到各種執行器和關節設計，每一個選擇背後都有清晰的邏輯和技術考量。比如，在選擇電機時，書中不僅僅是告訴我們“用這個型號”，而是會分析不同類型電機的優缺點，以及它們如何影響機器人的行走穩定性和靈活性，甚至還給齣瞭實際的測試方法。這對於我這種新手來說，簡直是寶藏！我甚至覺得，即使是對機器人領域完全不瞭解的朋友，也能通過這本書激發起濃厚的興趣，並且很可能在作者的引導下，邁齣製作屬於自己第一個雙足步行機器人的堅實步伐。書中的插圖和圖解更是錦上添花，那些清晰的機械結構圖，讓原本抽象的概念瞬間變得具象化，我甚至能在腦海中勾勒齣機器人組裝的每一個細節。

评分☆☆☆☆☆

我一直對能夠模仿生物運動的機器人充滿好奇，《雙足步行機器人製作指南》這本書恰好滿足瞭我的這份好奇心。讓我印象最深刻的是書中對於姿態控製和平衡算法的講解。作者並沒有簡單地羅列PID控製或者其他先進的控製理論，而是深入淺齣地解釋瞭為什麼雙足機器人需要如此精密的控製，以及這些控製算法是如何工作的。書中有很多實際的仿真例子和實驗數據，讓我能夠直觀地看到不同參數對機器人穩定性的影響。我尤其喜歡書中對於重心轉移和步態協調的分析，這部分內容對於理解機器人的動態平衡至關重要。而且，作者還很細緻地討論瞭如何在有限的計算資源下實現高效的實時控製，這一點在實際製作中非常重要。這本書讓我明白，製作一個能夠穩定行走的雙足機器人，不僅僅是機械結構的堆砌，更是算法和硬件協同工作的藝術。這本書真的讓我看到瞭製作一個能夠“行走”的機器人的技術魅力。

评分☆☆☆☆☆

說實話，拿到《雙足步行機器人製作指南》這本書的時候，我抱著試試看的心態，畢竟“雙足步行機器人”聽起來就很復雜。但是，當我翻開第一頁，就被它獨特的風格吸引住瞭。作者並沒有一開始就拋齣大量晦澀的公式和代碼，而是從一個更宏觀的視角，闡述瞭雙足機器人設計的核心挑戰和有趣之處。這本書的敘事方式很棒，它不是在“教”你，更像是在“邀請”你一起探索。我尤其喜歡其中關於機器人“腿部”運動學和動力學分析的部分，作者通過一些巧妙的類比，比如模仿人類走路的生物力學原理，讓我更容易理解那些復雜的算法。書中還穿插瞭一些曆史上的經典雙足機器人案例分析，這讓我能夠看到這項技術是如何一步步發展到今天的，也讓我對未來的可能性充滿瞭期待。雖然我還沒有開始實際製作，但僅僅是閱讀這本書，就讓我對雙足機器人的原理有瞭更深刻的理解，也激發瞭我深入研究的動力。這不僅僅是一本製作指南，更是一本關於探索和創新的啓迪之書。

評分☆☆☆☆☆

年輕教師有晉升職稱的壓力，有瞭很多除瞭教學以外的硬性指標，缺一不可；職稱晉升後的教師又想名利雙收，又想占據優越的學校。於是，不知不覺離開瞭“傳道授業解惑”的教學原點，“心較比乾多一竅”，韆方百計地“補”習，“考”好成績，“寫”論文，“上”公開課，“指導”學生……

評分☆☆☆☆☆

所以，是教師就要做一個甘於清貧、道德高尚的人，不想道德高尚、不甘於清貧就不要做教師。臧剋傢在《有的人》中說“有的人活著，他已經死瞭。有的人死瞭，他還活著。”既然為人，就要做一個活得有意義——有道德底綫——活著的人。作為教師，我們更要隨時問自己：“你還活著嗎？”

評分☆☆☆☆☆

東西不錯東西不錯東西不錯東西不錯東西不錯

評分☆☆☆☆☆

二、做一個有情趣的人不少人說自己不會玩瞭，如果放兩天假，一般也就是睡個大覺。有些退瞭休的老同誌，一天天地老的特彆快，大多因為他們沒有什麼業餘愛好。一旦不上班瞭，整天沒事可乾，反倒悶齣病來瞭。因此，一個人在工作之餘要有一兩種業餘愛好，這是積極休息，也是提高自己生活情趣的必要的手段，如果整天隻知道工作，那他的人生將是多麼單調和乏味啊。“用藝術來‘宣泄’其實是最佳的方法。比如看悲劇。悲劇就是把美好的東西撕毀給人看，看到劇中人物遇到巨大不幸，觀眾的感情得到瞭宣泄。”“其實更幸福的是創作藝術。在藝術創作過程中，自己的主觀世界完全投入瞭進去，廢寢忘食樂此不疲，會使人十分滿足。他創作時簡直就是神，他無比自由，他感覺到世俗世界對他的限製而使他不自由，他理想中的天國就在他的創作中。”“隻有關心老師的心靈世界，纔是真正地關心老師和生命質量。”

評分☆☆☆☆☆

多指靈巧手 雙足步行機器人研究是一個很誘人的研究課題，而且難度很大。在日本開展雙足步行機器人研究已有30多年的曆史，研製齣瞭許多可以靜態、動態穩定行走的雙足步行機器人，上麵提到的P2、P3是其中的佼佼者。 在國傢863計劃、國傢自然科學基金和湖南省的支持下，長沙國防科技大學於1988年2月研製成功瞭六關節平麵運動型雙足步行機器人，隨後於1990年又先後研製成功瞭十關節、十二關節的空間運動型機器人係統，並實現瞭平地前進、後退，左右側行，左右轉彎，上下颱階，上下斜坡和跨越障礙等人類所具備的基本行走功能。近期在十二關節的空間運動機構上，實現瞭每秒鍾兩步的前進及左右動態行走功能。機器人“科戈” 布魯剋斯從小就喜歡製作各種標新立異的小裝置。進入福萊德大學後，他為該校唯一的一颱IBM大型計算機重新編製瞭整個操作係統的程序。彆的用戶怎麼也想不到，計算機怎麼會突然變的具有令人不可思議的奇效。在獲得該校碩士學位後，布魯剋斯又憑自己的實力考入瞭美國斯坦福大學。八十年代初期，布魯剋斯在麻省理工學院任初級研究員。那時人工智能研究的傳統做法是先設計齣各種“腦圖”，以幫助機器人瞭解周圍環境，使機器人先學會識彆障礙物，再繞過障礙物。但這樣做機器人往往要花很長時間去判斷自己看到的東西，而且它們大多數均無法穿過陌生的空間。而布魯剋斯認為，真正的智能不能這樣運作。

評分☆☆☆☆☆

一個星期天，陽光很好，我和爸爸載著爺爺去兜風。爺爺一掃往日的沉悶，又和從前一樣話多瞭起來，很精神也很快活。薄暮，我們上樓迴傢，爸爸把穿的厚厚的爺爺背起，青筋暴起，大汗淋灕。爺爺愉悅地伏在爸爸寬厚的背上，仿佛絲毫不在意自己是否添瞭點小小的麻煩。

評分☆☆☆☆☆

機器人能力的評價標準包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒彆、判斷、決策、學習和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、可靠性、聯用性和壽命等。因此，可以說機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具，可以代替人類完成一些危險或難以進行的勞作、任務等。

評分☆☆☆☆☆

很好很好很好很好很好很好

評分☆☆☆☆☆

其實後來纔覺得這樣的結局是最好的。