本书从设计和实现小型机器人需关注的问题出发，详细探讨了机器人主要功能模块的基本原理、工作过程和具体实现案例。全书共7章，其中前5章为机器人设计的基础理论，主要内容包括绪论、机器人的机械结构系统、机器人电路设计、机器人中的传感器、机器人控制系统等。第6、7章分别为轮式巡线机器人的设计与制作和仿人竞速机器人的设计与制作，详细介绍了针对一个具体需求，如何设计和制作机器人。
本书兼顾机器人关键技术的理论及应用实践，适合作为高等院校机器人工程、机械工程及自动化、电气工程及其自动化、智能科学与控制技术等专业的教材，也可供其他相关专业和从事机器人技术工作的工程技术人员参考。
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第1章 绪论
1.1 机器人的概念和发展历史
1.1.1 机器人的概念
1.1.2 机器人的发展历史
1.2 机器人的组成和分类
1.2.1 机器人的组成
1.2.2 机器人的分类
1.3 机器人的关键技术
1.3.1 信息感知
1.3.2 执行机构
1.3.3 运动控制
1.4 机器人的应用
1.4.1 工业机器人
1.4.2 服务机器人
1.4.3 水下机器人
1.4.4 无人机
1.4.5 空间机器人
1.5 机器人技术的发展
1.5.1 软体机器人
1.5.2 感知与交互
1.5.3 智能技术
习题
第2章 机器人的机械结构系统
2.1 机械结构系统的主要参数
2.2 机械臂
2.2.1 机械臂的结构
2.2.2 关节
2.2.3 腕部的结构
2.2.4 手部结构
2.2.5 传动方式
2.3 行走机构
2.3.1 足式
2.3.2 轮式
2.3.3 履带式
2.4 机械结构设计实例
2.4.1 SolidWorks简介
2.4.2 SolidWorks基础知识
2.4.3 制作零件
2.4.4 组建装配体
2.4.5 生成工程图
2.5 3D打印
2.5.1 3D打印概述
2.5.2 3D打印步骤
习题
第3章 机器人电路设计
3.1 机器人的电源系统
3.1.1 机器人供电方式
3.1.2 锂电池
3.1.3 直流稳压电路
3.1.4 充电装置
3.2 机器人驱动器系统
3.2.1 电动机
3.2.2 舵机
3.2.3 PWM控制
3.2.4 驱动电路
3.3 机器人常用电路接口
3.3.1 A/D接口电路
3.3.2 上拉和下拉电路
3.3.3 OC/OD门电路
3.4 机器人处理控制器
3.4.1 单片机概述
3.4.2 MCS-51系列单片机
3.4.3 STM32系列单片机
3.5 机器人中的串口通信
3.5.1 串行通信和并行通信
3.5.2 串行通信原理
3.5.3 串行通信应用
习题
第4章 机器人中的传感器
4.1 传感器
4.1.1 传感器的概念
4.1.2 传感器的分类
4.1.3 传感器的参数
4.2 测距传感器
4.2.1 超声波传感器
4.2.2 激光传感器
4.2.3 红外传感器
4.3 灰度和颜色传感器
4.3.1 灰度传感器
4.3.2 颜色传感器
4.4 视觉传感器
4.5 惯性测量传感器
4.5.1 加速度传感器
4.5.2 陀螺仪
4.5.3 磁传感器
4.5.4 惯性测量传感器的应用
习题
第5章 机器人控制系统
5.1 机器人的PID控制
5.1.1 PID运动控制
5.1.2 智能PID参数整定
5.2 机器人的上层控制
5.2.1 机器人的路径规划
5.2.2 足式机器人步态控制
5.2.3 多机器人协作
5.3 机器人控制的MATLAB仿真
5.3.1 多关节机器人控制算法仿真
5.3.2 路径规划算法仿真
5.3.3 双足机器人步态规划算法仿真
习题
第6章 轮式巡线机器人的设计
与制作
6.1 轮式巡线机器人
6.2 硬件设计
6.2.1 机械结构设计
6.2.2 电路设计
6.3 软件开发环境
6.3.1 Keil MDK开发环境的安装
6.3.2 下载及调试软件
6.4 STM32的I/O端口的应用
6.4.1 I/O端口的配置及使用
6.4.2 PWM波产生
6.4.3 舵机和电动机驱动
6.4.4 传感器数据采集
6.5 系统整体调试
6.5.1 直行纠偏调试
6.5.2 左转调试
6.5.3 右转调试
习题
第7章 仿人竞速机器人的设计与制作
7.1 仿人竞速机器人概述
7.2 仿人竞速机器人的硬件设计
7.2.1 机械结构设计
7.2.2 控制电路设计
7.3 仿人竞速机器人的程序控制设计
7.4 仿人竞速机器人的步态规划
7.4.1 步态规划的方法
7.4.2 步态规划的方式
7.4.3 步态稳定性分析
7.4.4 步行周期与轨迹规划
7.5 系统整体调试
习题
参考文献