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『簡體書』智能物流机器人设计与制作

書城自編碼: 3771859
分類:簡體書→大陸圖書→教材研究生/本科/专科教材
作者: 陈建、周链、陈建松、朱鲁闯、陈寒松、李锶、李策
國際書號(ISBN): 9787302607007
出版社: 清华大学出版社
出版日期: 2022-07-01

頁數/字數: /
書度/開本: 16开 釘裝: 平装

售價:HK$ 59.0

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在新工科背景下,对于机器人专业本科生的培养不只是机器人相关技术教学,还需要培养学生的问题解决能力。学生需要具备一定的工程知识素养、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会等方面的能力。而设计基于综合项目的特色课程是达成新工科背景下人才培养的重要抓手,新工科毕业要求如何培养学生解决复杂工程问题的能力。本书最大的特点在于智能物流机器人课程是一门综合性、引导性的课程,简要但全面介绍智能机器人技术所涉及的关键专业知识。本书的核心目标是让初学者明确:想要设计制作出一个机器人需要哪些专业知识,让学生在学习过程中明晰各个专业课程之间的关联,从而降低了机器人相关专业知识的学习难度。
內容簡介:
本书主要介绍智能物流机器人的设计与制作,分为基础篇和进阶篇,其中基础篇以物流机器人为对象详细讲解了机器人机构设计、本体制作、机器人控制程序编写和整机调试几个部分;进阶篇就机器视觉、运动控制和通信技术进行了进一步的阐述。
關於作者:
陈建,坚持以学生为本,推动传统实验探究式-小班化教学改革,探索“基础理论-基本练习-综合设计-学科交叉-研究探索-创新创业”全过程层次递进的工程创新实践课程体系,获四川大学“课堂教学质量优秀”奖、四川大学课程思政榜样课程、四川大学“创新创业优秀指导教师”。主持产学研协同育人项目1项,校级教改项目5项,出版教材1本,发表论文5篇,获教指委教学成果一等奖。承担工信部智能制造专项1项,省科技厅重大支撑项目1项,获科技进步二等奖。获四川大学“十佳教辅奖”。
目錄
第1章移动机器人概述
1.1移动机器人的发展历程及关键技术
1.1.1移动机器人发展现状
1.1.2移动机器人关键技术
1.1.3移动机器人的发展方向
1.2移动机器人的种类
1.2.1室内和室外移动机器人
1.2.2轮式和步行移动机器人
1.2.3其他种类的移动机器人
1.3移动机器人的应用领域
1.3.1制造领域
1.3.2物流领域
1.3.3服务领域
1.3.4农业领域
第2章移动机器人主要部件
2.1机械结构件
2.2微控制器
2.2.1微控制器的概念
2.2.2MCU的分类
2.3执行器
2.3.1直流有刷电机
2.3.2步进电机
2.3.3舵机
2.3.4无刷电机
2.3.5伺服电机
2.4驱动器
2.4.1直流有刷电机驱动器
2.4.2步进电机驱动器
2.4.3舵机驱动器
2.5传感器
2.5.1接近开关
2.5.2测距传感器
2.5.3编码器
2.5.4微机电系统传感器
2.5.5光强传感器


第3章智能物流机器人的运动机构设计
3.1智能物流机器人的典型机构概述
3.1.1物流机器人底盘
3.1.2物流机器人机械手
3.2智能机器人的机构设计原理
3.2.1底盘机构设计原理
3.2.2机械臂机构设计原理
3.3底盘运动机构设计
3.3.1两轮差速底盘运动模型
3.3.2三轮全向轮底盘运动模型
3.3.3四轮全向轮底盘运动模型
3.3.4四轮麦克纳姆轮底盘运动模型
3.3.5履带轮底盘运动模型
3.3.6电机分类与选型
3.4机械臂机构设计
3.4.1桁架式机械臂模型解析
3.4.2多级舵机串联式机械臂模型解析
3.4.3平行四连杆式机械臂模型解析
3.5智能物流机器人的机构设计典型案例
3.5.1连杆式机器人
3.5.2多级舵机串联式机器人
3.5.3桁架式机器人
3.5.4全地形式机器人
第4章智能物流机器人本体制作
4.1底盘运动机构制作
4.1.1机构装配制作流程
4.1.2底盘具体装配制作步骤举例
4.2机械臂机构制作
4.3机器人控制系统构成
4.3.1控制系统模式介绍
4.3.2控制系统构成
4.4机器人控制系统搭建(硬件电路搭建/模块ID修改)
4.4.1硬件电路搭建
4.4.2模块ID修改
第5章智能物流机器人控制程序编写
5.1编程软件介绍
5.1.1Keil MDK介绍
5.1.2STM32CubeMX介绍
5.2编程软件安装
5.2.1Keil MDK安装
5.2.2STM32CubeMX安装
5.3编程软件使用
5.3.1STM32CubeMX的使用
5.3.2Keil MDK的使用
5.4底盘控制程序编写
5.5机械臂控制程序编写
5.6机器人信息处理常用的数字滤波算法
5.7PID算法案例
5.7.1PID算法介绍
5.7.2PID算法的C语言实现
第6章智能物流机器人机器视觉
6.1机器视觉的组成
6.1.1光源的选型
6.1.2相机的选型
6.1.3镜头的选型
6.2机器视觉的工作原理
6.2.1数字图像
6.2.2图像处理
6.3MaixPy基础
6.3.1MaixPy简介
6.3.2MaixPy固件升级
6.3.3MaixPyIDE简介
6.4树莓派基础
6.4.1树莓派简介
6.4.2树莓派系统安装
6.4.3树莓派SSH操作
6.4.4树莓派连接USB摄像头
6.4.5OpenCV安装
6.5机器视觉应用实例
6.5.1基于MaixPy的视觉应用
6.5.2基于树莓派的视觉应用
6.5.3行业应用
第7章智能物流机器人整机装调典型案例
7.1整机装调说明
7.2底盘循迹调试
7.2.1底盘循迹原理
7.2.2底盘循迹传感器
7.2.3底盘循迹程序
7.3机械臂动作调试
附录1
参考文献
內容試閱
机器人技术融合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科知识,涉及当今诸多前沿技术,是高端智能装备和高新技术的突出代表。机器人工程专业是顺应国家建设需求和国际发展趋势而设立的专业,其目标是在自动化、机电工程、通信工程等专业基础上深化机器人科学与工程学科特色,培养精通机器人基础理论和专业知识,具有创新精神和实践能力的高素质、国际化、复合型研发应用人才。
在新工科背景下,对于机器人专业本科生的培养不只是机器人相关技术教学,还需要培养学生解决问题的能力。学生需要具备一定的工程知识素养,会使用现代工具分析问题,并给出解决方案等方面的能力。
“新工科”专业建设的重要目标之一是要求培养学生解决复杂工程问题的能力,而设计基于综合项目的特色课程是达成新工科背景下人才培养目标的重要抓手。本书可支撑开设的智能物流机器人课程是一门综合性、引导性的课程,简要但全面介绍了智能机器人技术所涉及的关键专业知识。本书的目标是让初学者明确设计并制作一个机器人需要哪些专业知识,让学生在学习过程中明晰各个专业课程之间的关联,从而降低机器人相关专业知识的学习难度。
全国大学生工程实践与创新大赛(原工程训练综合能力竞赛)是面向在校本科大学生的一项综合性工程能力竞赛,竞赛的目的在于激发大学生的学习与研究热情,激发学生创新潜能,培养学生的动手能力和实际操作技能。此项比赛中设有专门的物流机器人赛项,以赛促教、以赛促学是大赛的意义所在。现在很多学校进行了赛课结合的有益尝试,智能物流机器人作为一门特色课程被越来越多的工程训练中心采用,他们把创新性融入教学过程中,改变传统的教学模式,将项目式教学方法融入教学过程中。以机器人创新训练设备为主要载体,进行机器人基础创新实践教育,让全校理工类专业学生在认识和学习电控基础原理知识的过程中形成对机器人创新开发的系统化认识,采用“情景引入—理论学习—模仿实践—赋能拓展—成果记录”的闭环学习法,学习内容包含机器人本体结构设计、电路设计、主流控制系统(STM32、ROS)及相关编程的学习。
依托智能物流机器人对学生的设计、编程和控制能力进行培养,既能为老师与学生提供一个交流学习的空间,又能提供给学生一个从学习到比赛再到研发的开放平台。通过项目合作的过程,培养学生的创新思维、设计能力,从而达到工程实践人才培养目标。
在此大背景下,北京启创远景科技有限公司采用校企合作方式,基于校企合作协同育人项目,充分利用四川大学、东南大学、江苏大学、东华大学、湖南理工学院等在机器人教学和智能物流机器人竞赛方面的经验,开展了智能物流机器人设计与制作教材的编写工作。通过教材的层次讲解、步步引导,增强学生的设计、编程和动手实践能力,并培养其解决复杂工程问题的能力。
本书由北京启创远景科技有限公司联合四川大学、东南大学、江苏大学、东华大学、湖南理工学院等进行编写,共分7章,其中第1、2章由四川大学陈建和朱鲁闯编写,第3章由湖南理工学院李锶编写,第4、5章由江苏大学周链编写,第6章由东南大学陈建松和江苏大学陈寒松编写,第7章由东华大学李策编写。全书由陈建拟定编写大纲,陈建和周链统稿。
特别感谢北京启创远景科技有限公司技术工程师的大力协助,他们对书中物流机器人结构图纸和控制程序进行了处理和校对。
限于编者的水平,书中难免存在不妥甚至错误之处,敬请读者批评指正。
编者2022年4月

 

 

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