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第1章 走近机器人世界1

1.1 机器人是什么2

1.2 机器人发展的故事5

1.2.1 早期机器人发展中的趣事5

1.2.2 近代机器人的发展5

1.3 机器人的分类8

1.3.1 按用途分类8

1.3.2 按使用场合分类10

1.3.3 按控制方式分类10

1.4 机器人的组成概述10

1.4.1 电动-机械式机器人11

1.4.2 机电一体化式机器人12

第2章 透视机器人——机器人是如何构成的14

2.1 电动-机械式机器人的认知15

2.2 敲锣打鼓的圣诞老人15

2.2.1 敲锣打鼓圣诞老人的功能15

2.2.2 敲锣打鼓圣诞老人的内部机械结构15

2.2.3 敲锣打鼓机器人整体结构方案16

2.2.4 敲锣打鼓机器人机壳的合理设计17

2.3 机电一体化式机器人的认知17

2.3.1 动作多变的敲锣打鼓机器人的功能18

2.3.2 机电一体化式敲锣打鼓机器人的整体结构布置19

2.4 机械式机器人和机电一体化式机器人的对比19

2.4.1 驱动方式的对比19

2.4.2 结构组成上的对比20

第3章 产生各种动作的载体——机器人机构21

3.1 一些术语22

3.1.1 自由度22

3.1.2 运动副与关节23

3.1.3 连杆27

3.1.4 工作空间27

3.2 用简图表达想法29

3.2.1 运动副的简化表达29

3.2.2 常见传动的简化表示30

3.2.3 如何表达构件32

3.2.4 牛刀小试32

3.3 人体机械化与机械仿生化35

3.3.1 神奇的人体35

3.3.2 工业机器人的执行系统构成36

3.4 形形色色的机器人执行机构37

3.4.1 灵活善变的机械手机构37

3.4.2 多自由度腕部机构39

3.4.3 远攻近打的手臂机构41

3.4.4 形式多样的行走机构43

第4章 机器人的感官与控制49

4.1 人与机器人50

4.2 机器人中的子系统55

4.3 机器人的器官——传感器56

4.3.1 检测旋转关节运动位置的传感器58

4.3.2 检测光线变化的传感器59

4.3.3 红外线与红外传感器61

4.3.4 移动机器人中的传感器62

4.3.5 感觉超声波的传感器63

4.3.6 检测磁场变化的霍尔传感器64

4.3.7 激光测距传感器65

4.3.8 视觉传感器66

4.4 机器人的肌肉——驱动器69

4.4.1 直流电动机70

4.4.2 步进电动机71

4.4.3 舵机72

4.4.4 交流伺服电动机73

4.5 机器人的神经与大脑——控制系统75

4.5.1 机器人的构造与坐标系77

4.5.2 机械臂的运动位置计算77

4.5.3 控制机器人的计算机77

4.5.4 计算机的输入、输出接口79

4.5.5 计算机编程语言82

4.5.6 机器人语言83

4.5.7 机器人的控制形式83

第5章 活泼有趣的玩具机器人86

5.1 玩具机器人的基本要求和主要特点87

5.1.1 玩具机器人的基本要求88

5.1.2 玩具机器人的主要特点88

5.2 玩具机器人的主要类型和基本状况88

5.2.1 发条型玩具机器人88

5.2.2 电动型玩具机器人88

5.2.3 机电一体化型玩具机器人88

5.3 发条型玩具机器人的设计与应用89

5.3.1 发条传动箱89

5.3.2 发条玩具机器人——猴子翻筋斗机器人91

5.4 电动型玩具机器人的设计和应用92

5.4.1 电动传动箱92

5.4.2 直流电动机内部结构和齿轮减速器93

5.4.3 电动型玩具机器人——两足行走的玩偶机器人94

5.5 程序控制型玩具机器人的设计与应用97

5.5.1 玩具机器人中的关节运动97

5.5.2 玩具机器人的遥控原理99

5.5.3 玩具机器人的计算机程序控制99

5.5.4 仿人型机器人的机构运动100

第6章 巧妙神奇的古代机器人102

6.1 神奇的木牛流马103

6.2 司方如一的指南车105

6.3 记里鼓车107

6.4 古代机器人之光110

6.4.1 会唱歌的机器鸟110

6.4.2 茶道机器人111

第7章 会思考、能应变的智能机器人113

7.1 科幻电影与智能机器人114

7.2 智能机器人的今生往昔115

7.2.1 1939年·第一个现代意义的机器人的诞生115

7.2.2 1954年·第一台可编程的工业机器人115

7.2.3 1956年·第一次聚焦在机器人上的智慧碰撞116

7.2.4 1962年·“有感知”的机器人问世117

7.2.5 1968年·第一台具有推理、判断和决策的智能机器人118

7.3 深入了解智能机器人119

7.3.1 智能是什么？119

7.3.2 什么是智能机器人？120

7.4 智能服务机器人120

7.4.1 智能移动机器人管家赫布（HERB）120

7.4.2 智能情感意识机器人比娜（BINA）123

7.4.3 混合辅助肢体哈尔（HAL）125

7.4.4 洗头机器人128

7.4.5 辅助医疗机器人卡斯帕（KASPAR）130

7.5 智能手术机器人132

7.5.1 智能手术机器人的原理和分类132

7.5.2 监控型外科手术机器人133

7.5.3 共享控制外科手术机器人135

7.5.4 远程遥控手术机器人136

7.6 智能科考机器人142

7.6.1 海洋冲浪科考机器人142

7.6.2 火星探险机器人144

7.7 智能军用机器人146

7.7.1 地面军用后勤机器人——大狗147

7.7.2 水下军用机器人149

7.7.3 自主水下军用机器人（AUV）——蓝鳍金枪鱼149

7.7.4 空中军用机器人——捕食者无人侦察机150

7.8 从孙悟空看机器人伦理的发展151

7.8.1 从孙悟空看机器人的成长151

7.8.2 从孙悟空看机器人伦理学的发展152

7.8.3 从孙悟空看人类与机器人的相处之道153

第8章 简易仿生机器人的创意与制作154

8.1 简易仿生机器人的创意模型155

8.1.1 组件155

8.1.2 传动机构155

8.1.3 机器人的制作155

8.2 形形色色的仿生机器人160

8.2.1 爬横杆机器人160

8.2.2 步行机器人160

8.2.3 推车机器人162

8.2.4 滑雪机器人163

8.2.5 爬缆绳机器人163

8.3 创意设计164

8.3.1 爬阶梯机器人的创意设计164

8.3.2 爬直杆机器人的设计与制作167

8.3.3 爬竹梯机器人的设计和制作168

第9章 智能循迹机器人的设计与制作170

9.1 智能循迹机器人的行走系统171

9.1.1 小车的结构171

9.1.2 动力系统172

9.1.3 电源173

9.1.4 电动机驱动模块173

9.1.5 电动机转速控制174

9.1.6 轮子的转向175

9.2 机器人的视觉175

9.2.1 光电传感器175

9.2.2 模数转换176

9.2.3 光电传感器的安装177

9.3 机器人的大脑177

9.3.1 控制芯片177

9.3.2 控制系统全貌177

9.3.3 电路连接178

9.4 给“大脑”植入思想179

9.4.1 1个光传感器的控制算法179

9.4.2 两个光传感器的控制算法179

9.4.3 3个光传感器的控制算法181

9.4.4 5个光传感器的控制算法182

9.4.5 一个巡线实例183

第10章 模块化仿人型机器人的组装与调试184

10.1 BioROBO模块化机器人的装配186

10.2 BioROBO模块化机器人的关节动力187

10.3 BioROBO模块化机器人的控制模式189

10.4 BioROBO模块化机器人的运动控制190

10.5 BioROBO模块化机器人参加种类的竞赛199

10.6 BioROBO模块化机器人动作自评参考标准200

10.7 BioROBO模块化机器人单关节运动控制实验练习200

10.8 BioROBO模块化机器人多关节组合运动控制实验练习201

10.9 BioROBO模块化机器人复杂动作设计练习201

参考文献203