![Arduino开发实战指南：机器人卷[按需印刷]](http://images.china-pub.com/ebook3770001-3775000/3770245/zcover.jpg)
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基本信息
编辑推荐
本土作者多年科研和教学经验的总结，案例丰富，操作性强。
将Arduino和3D打印机结合进行机器人开发的扛鼎之作。
最全的传感器模块宝典，机器人制作秘笈以及机器人比赛参考指南。
内容简介
书籍
计算机书籍
机器人是一个典型的光机电算一体化系统，它融合了光学、机械、电子、传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，较高的技术门槛阻挡了众多的机器人爱好者。随着Arduino的出现，这一门槛被打破，人们能像搭积木式地组建属于自己的机器人。
《Arduino开发实战指南：机器人卷》将Arduino与机器人的开发相结合，注重实例，每一章都附有示例程序，方便学习者巩固每一章的知识。本书最后两章提供了两套采用3D打印制造的全新机器人的详细制作方法和竞赛规则，方便读者开展和组织机器人竞赛活动。书中附带光盘提供了3D打印的STL文件，读者可以打印出来组建自己的机器人。
《Arduino开发实战指南：机器人卷》适合机械、电子设计、电子信息工程、通信工程、自动化、计算机、工业设计、交互设计等多个专业学生阅读，也可作为所有机器人爱好者开展Aduino与机器人结合项目开发的参考手册。
计算机书籍
机器人是一个典型的光机电算一体化系统，它融合了光学、机械、电子、传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，较高的技术门槛阻挡了众多的机器人爱好者。随着Arduino的出现，这一门槛被打破，人们能像搭积木式地组建属于自己的机器人。
《Arduino开发实战指南：机器人卷》将Arduino与机器人的开发相结合，注重实例，每一章都附有示例程序，方便学习者巩固每一章的知识。本书最后两章提供了两套采用3D打印制造的全新机器人的详细制作方法和竞赛规则，方便读者开展和组织机器人竞赛活动。书中附带光盘提供了3D打印的STL文件，读者可以打印出来组建自己的机器人。
《Arduino开发实战指南：机器人卷》适合机械、电子设计、电子信息工程、通信工程、自动化、计算机、工业设计、交互设计等多个专业学生阅读，也可作为所有机器人爱好者开展Aduino与机器人结合项目开发的参考手册。
作译者
黄文恺，毕业于广东工业大学，信号与信息处理方向，现供职于广州大学从事教学与科研工作，研究方向包括电子信息处理、图像处理、智能服务机器人；已申请专利17项，其中12项已获得授权；发表相关论文10篇。他在广州大学建立的机器人实验室拥有由7名教师和120名学生组成的研发队伍，在机器人和飞控方面有深入的研究。
目录
《Arduino开发实战指南：机器人卷》
前 言
第一篇 Arduino入门篇
第1章 Arduino简介 2
1.1 认识Arduino 2
1.2 Arduino资源 2
1.2.1 Arduino Uno开发板 3
1.2.2 Arduino Mega 2560开发板 3
1.3 安装Arduino Uno驱动 4
1.3.1 常规Arduino Uno驱动程序安装方法 4
1.3.2 Arduino驱动安装过程出现的问题及解决方法 5
1.4 Arduino开发环境 8
第2章 Arduino的基本函数 13
2.1 数字I/O口的操作函数 13
2.1.1 pinMode(pin, mode) 13
2.1.2 digitalWrite(pin, value) 13
2.1.3 digitalRead(pin) 14
2.2 模拟I/O口的操作函数 14
2.2.1 analogReference(type) 14
2.2.2 analogRead(pin) 15
前 言
第一篇 Arduino入门篇
第1章 Arduino简介 2
1.1 认识Arduino 2
1.2 Arduino资源 2
1.2.1 Arduino Uno开发板 3
1.2.2 Arduino Mega 2560开发板 3
1.3 安装Arduino Uno驱动 4
1.3.1 常规Arduino Uno驱动程序安装方法 4
1.3.2 Arduino驱动安装过程出现的问题及解决方法 5
1.4 Arduino开发环境 8
第2章 Arduino的基本函数 13
2.1 数字I/O口的操作函数 13
2.1.1 pinMode(pin, mode) 13
2.1.2 digitalWrite(pin, value) 13
2.1.3 digitalRead(pin) 14
2.2 模拟I/O口的操作函数 14
2.2.1 analogReference(type) 14
2.2.2 analogRead(pin) 15
前言
单片机中各种复杂的寄存器曾让众多的学习者望而生畏——要完成某项功能需要耗费大量的时间去熟悉单片机的底层。Arduino的诞生，改变了这一局面。Arduino将各种寄存器封装起来，并提供了易用的接口，极其简洁的界面，C语言编程方式，强大的第三方函数库支持，这些功能赋予其强大的生命力。目前市面上开始出现不少Arduino的学习教程，包括Android+Arduino的教程，但是和机器人应用开发相结合的书籍尚不多见。
机器人是一个典型的光机电算一体化系统，它融合了光学、机械、电子、传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，是目前世界各国高校进行创新思维训练、创新技能训练、工程实践训练最理想的平台，吸引了无数爱好者参与其中。但由于机器人涉及的技术面比较广，门槛较高，往往让人觉得徒有热情，而不知从何下手。Arduino与机器人的结合改变了这一状况，使人们从海量的机器人相关基础知识中解放出来，能快速地实现设计者想要的功能，加速了机器人的研发。目前Arduino已经广泛应用于机器人、3D打印机、无人机等热门的科技项目。从笔者多年的机器人开发经验得出这样一条结论：学好Arduino对掌握机器人技术有较大的帮助。
很多基于Arduino的传感器、机电控制模块、通信模块等已经在市场上大量涌现，但是目前还没有一本教材能系统地把机器人的各个部分与Arduino结合起来，并详细介绍Arduino在机器人设计上的应用，而且机器人更强调的是一种系统工程的设计理念，单个专业的技术层面较为狭窄，不利于机器人的研究和开发。笔者通过不断学习，查阅Arduino的相关资料，并将从事机器人设计与制作六年的工程经验带入到本书中。本书将机器人涉及的光机电算一体化知识进行了融合，让读者能更全面地了解机器人的相关知识，引发读者从多学科交叉的角度去思考与钻研，最终完成机器人的设计和制作。
本书主要内容及面向的读者
机器人的制作非常强调动手能力，本书以实际机器人的制作应用为基础，将制作机器人所需要的必备知识进行一一叙述。首先介绍Arduino的基础知识，接着介绍机器人的运动控制部分，然后介绍机器人的感知部件——传感器，再介绍无线控制的方法，并辅以实例来介绍机器人的制作，最后提供了两套机器人竞赛的平台，其中包含了机器人设计制作和比赛的完整规则。
由于机器人属于跨学科的领域，必须掌握多个学科的知识。本书虽涉及多个学科，但尽量以浅显易懂的语言描述相关知识，没有涉及太深的内容，阅读本书建议有一定的电子知识基础和C语言基础。
根据读者情况的不同，本书的阅读方式也不同。
如果读者完全没有接触过单片机和软件开发，笔者建议从头阅读本书，并借助相关的Arduino书籍来辅助理解，因为本书并不完全是Arduino的基础入门教程。如果读者已经有一定Arduino开发经验，可以直接跳过第一篇，而从第二篇开始学习，掌握各种电机的控制方法。由于传感器种类繁多，本书只挑选了一些机器人常用的传感器来介绍（第三篇），建议读者购买各种传感器套装来配合本书的学习，将传感器接在Arduino板上，亲身体验一下各种传感器的特点和使用方法。第四篇介绍了五种常用的无线通信模块，每种模块各有优劣，读者可以根据项目开发的需要选择所需模块。第五篇介绍了几种机器人的制作，读者可以通过边学边做，逐步掌握机器人的相关知识。第六篇是机器人竞赛篇，里面有两套机器人比赛的完整赛制及所用机器人的制作方法。主要机器人零件均使用3D打印机打印制作。读者可通过访问http://www.hzbook.com查找本书的相关链接，下载书中所有机器人实例的3D打印零件库源文件、程序源代码、地图及部分数据文档。读者可将机器人打印出来进行对抗赛，机械设计相关专业的学生可在本篇学习到机器人机械设计方法，并对零件进行改进。本篇提供的机器人竞赛规则，适合大专或本科院校组织和开展机器人比赛。
致谢
首先要感谢本书的策划编辑张国强先生，感谢他对本书的关心和帮助，提出了很多宝贵的写作建议，并对书稿进行了仔细审阅。
其次要感谢“广州市教育局青少年科技教育计划”对本书的撰写、器材的购买提供的资助。
还要感谢笔者的学生黄冠彬、叶景祥、唐华杰、王朋、李昇圳、王召、黄煜楠、纪孟廷、覃镇波和崔杰城，感谢他们将节假日贡献出来，完成了第15章和第16章的资料整理和程序调试工作。
最后要感谢读者朋友们。感谢您肯花费时间和精力阅读本书。由于时间有限，书中难免存在疏漏与错误，敬请批评指正。希望有更多志同道合的人能加入到机器人的制作中来！
机器人是一个典型的光机电算一体化系统，它融合了光学、机械、电子、传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，是目前世界各国高校进行创新思维训练、创新技能训练、工程实践训练最理想的平台，吸引了无数爱好者参与其中。但由于机器人涉及的技术面比较广，门槛较高，往往让人觉得徒有热情，而不知从何下手。Arduino与机器人的结合改变了这一状况，使人们从海量的机器人相关基础知识中解放出来，能快速地实现设计者想要的功能，加速了机器人的研发。目前Arduino已经广泛应用于机器人、3D打印机、无人机等热门的科技项目。从笔者多年的机器人开发经验得出这样一条结论：学好Arduino对掌握机器人技术有较大的帮助。
很多基于Arduino的传感器、机电控制模块、通信模块等已经在市场上大量涌现，但是目前还没有一本教材能系统地把机器人的各个部分与Arduino结合起来，并详细介绍Arduino在机器人设计上的应用，而且机器人更强调的是一种系统工程的设计理念，单个专业的技术层面较为狭窄，不利于机器人的研究和开发。笔者通过不断学习，查阅Arduino的相关资料，并将从事机器人设计与制作六年的工程经验带入到本书中。本书将机器人涉及的光机电算一体化知识进行了融合，让读者能更全面地了解机器人的相关知识，引发读者从多学科交叉的角度去思考与钻研，最终完成机器人的设计和制作。
本书主要内容及面向的读者
机器人的制作非常强调动手能力，本书以实际机器人的制作应用为基础，将制作机器人所需要的必备知识进行一一叙述。首先介绍Arduino的基础知识，接着介绍机器人的运动控制部分，然后介绍机器人的感知部件——传感器，再介绍无线控制的方法，并辅以实例来介绍机器人的制作，最后提供了两套机器人竞赛的平台，其中包含了机器人设计制作和比赛的完整规则。
由于机器人属于跨学科的领域，必须掌握多个学科的知识。本书虽涉及多个学科，但尽量以浅显易懂的语言描述相关知识，没有涉及太深的内容，阅读本书建议有一定的电子知识基础和C语言基础。
根据读者情况的不同，本书的阅读方式也不同。
如果读者完全没有接触过单片机和软件开发，笔者建议从头阅读本书，并借助相关的Arduino书籍来辅助理解，因为本书并不完全是Arduino的基础入门教程。如果读者已经有一定Arduino开发经验，可以直接跳过第一篇，而从第二篇开始学习，掌握各种电机的控制方法。由于传感器种类繁多，本书只挑选了一些机器人常用的传感器来介绍（第三篇），建议读者购买各种传感器套装来配合本书的学习，将传感器接在Arduino板上，亲身体验一下各种传感器的特点和使用方法。第四篇介绍了五种常用的无线通信模块，每种模块各有优劣，读者可以根据项目开发的需要选择所需模块。第五篇介绍了几种机器人的制作，读者可以通过边学边做，逐步掌握机器人的相关知识。第六篇是机器人竞赛篇，里面有两套机器人比赛的完整赛制及所用机器人的制作方法。主要机器人零件均使用3D打印机打印制作。读者可通过访问http://www.hzbook.com查找本书的相关链接，下载书中所有机器人实例的3D打印零件库源文件、程序源代码、地图及部分数据文档。读者可将机器人打印出来进行对抗赛，机械设计相关专业的学生可在本篇学习到机器人机械设计方法，并对零件进行改进。本篇提供的机器人竞赛规则，适合大专或本科院校组织和开展机器人比赛。
致谢
首先要感谢本书的策划编辑张国强先生，感谢他对本书的关心和帮助，提出了很多宝贵的写作建议，并对书稿进行了仔细审阅。
其次要感谢“广州市教育局青少年科技教育计划”对本书的撰写、器材的购买提供的资助。
还要感谢笔者的学生黄冠彬、叶景祥、唐华杰、王朋、李昇圳、王召、黄煜楠、纪孟廷、覃镇波和崔杰城，感谢他们将节假日贡献出来，完成了第15章和第16章的资料整理和程序调试工作。
最后要感谢读者朋友们。感谢您肯花费时间和精力阅读本书。由于时间有限，书中难免存在疏漏与错误，敬请批评指正。希望有更多志同道合的人能加入到机器人的制作中来！
书摘
第一篇
Arduino入门篇
第1章
Arduino简介
1.1认识Arduino
Arduino是一款源自意大利的开放源代码硬件项目平台，该平台是一块USB接口Simple I/O接口板（包括12通道数字GPIO，4通道PWM输出，6-8通道10bit ADC输入通道），并且使用类似Java、C语言的IDE（集成开发环境）。
Arduino的核心是基于AVR指令集的单片机，但它简化了单片机工作的流程，对AVR库进行了二次编译封装，将复杂的单片机底层代码封装成简单实用的函数，使用者无需关心单片机编程繁琐的细节，如寄存器、地址指针等，从而大大降低了单片机系统开发难度，特别适合老师、学生和业余爱好者使用。
Arduino系列控制器具有的特色如下：
1）开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可根据需求自行修改。
2）可以采用USB接口供电，也可以外部供电。
3）支持ISP在线烧写，可以将新的“bootloader”固件烧入Arduino的CPU芯片。有了bootloader之后，可以通过USB更新程序。
4）可依据官方提供的PCB和SCH电路图（Eagel格式）来简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制。可简单地与传感器、电子元件等连接，如红外线、光敏电阻、热敏电阻、超声波、舵机等。
5）支持多种互动程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、C、Processing等。
6）在应用方面，利用Arduino突破了以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入方式获取互动内容，而是可以更简单地达成单人或多人游戏互动。
1.2Arduino资源
Arduino的出现，大大降低了互动设计的门槛，越来越多没有学过电子知识的人，如艺术家、设计师等，开始使用Arduino制作各种充满创意的作品。为了满足不同应用领域的要求，Arduino设计了多款不同型号的开发板，如Arduino Duemilanove、Arduino Nano、Arduino mini、Arduino BT、Arduino Fio、Arduino Uno等。本书针对后面章节的需要，介绍Arduino Uno与Arduino Mega2560两种开发板。
1.2.1Arduino Uno开发板
Arduino Uno具有14个数字I/O口，6个模拟I/O口，一个复位开关，一个ICSP下载口，支持USB接口。其中，可通过USB接口直接供电，也可以使用单独的7～12V电源供电，具体的资源分配如图1.1所示。
Arduino Uno开发板的各引脚定义如下：
数字引脚：0～13
Arduino入门篇
第1章
Arduino简介
1.1认识Arduino
Arduino是一款源自意大利的开放源代码硬件项目平台，该平台是一块USB接口Simple I/O接口板（包括12通道数字GPIO，4通道PWM输出，6-8通道10bit ADC输入通道），并且使用类似Java、C语言的IDE（集成开发环境）。
Arduino的核心是基于AVR指令集的单片机，但它简化了单片机工作的流程，对AVR库进行了二次编译封装，将复杂的单片机底层代码封装成简单实用的函数，使用者无需关心单片机编程繁琐的细节，如寄存器、地址指针等，从而大大降低了单片机系统开发难度，特别适合老师、学生和业余爱好者使用。
Arduino系列控制器具有的特色如下：
1）开放源代码的电路图设计，程序开发接口免费下载，也可根据需求自行修改。
2）可以采用USB接口供电，也可以外部供电。
3）支持ISP在线烧写，可以将新的“bootloader”固件烧入Arduino的CPU芯片。有了bootloader之后，可以通过USB更新程序。
4）可依据官方提供的PCB和SCH电路图（Eagel格式）来简化Arduino模组，完成独立运作的微处理控制。可简单地与传感器、电子元件等连接，如红外线、光敏电阻、热敏电阻、超声波、舵机等。
5）支持多种互动程序，如：Flash、Max/Msp、VVVV、C、Processing等。
6）在应用方面，利用Arduino突破了以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入方式获取互动内容，而是可以更简单地达成单人或多人游戏互动。
1.2Arduino资源
Arduino的出现，大大降低了互动设计的门槛，越来越多没有学过电子知识的人，如艺术家、设计师等，开始使用Arduino制作各种充满创意的作品。为了满足不同应用领域的要求，Arduino设计了多款不同型号的开发板，如Arduino Duemilanove、Arduino Nano、Arduino mini、Arduino BT、Arduino Fio、Arduino Uno等。本书针对后面章节的需要，介绍Arduino Uno与Arduino Mega2560两种开发板。
1.2.1Arduino Uno开发板
Arduino Uno具有14个数字I/O口，6个模拟I/O口，一个复位开关，一个ICSP下载口，支持USB接口。其中，可通过USB接口直接供电，也可以使用单独的7～12V电源供电，具体的资源分配如图1.1所示。
Arduino Uno开发板的各引脚定义如下：
数字引脚：0～13
【插图】
