誰都會做的超好玩感測機器人 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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圖書標籤:

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　　本書製作的機器人，並不是比賽那種愛好迷需要花很多工夫纔能學會製作的機器人。而是推薦給對機器人有興趣，喜歡製作東西，或是想要學習電工基礎知識，特彆是對數位技術和感測技術感興趣的人。隻要稍微準備一下電工的所需工具，在網路或實體商店購買本書介紹的相關零組件，按部就班地根據書上的說明製作，就能組裝齣一颱能夠做齣預設動作的機器人！

　　在需要用到電路和電子控製的「電工製作」中，最讓初學者感到麻煩的地方在於無法看到電力和電力訊號，因此，在接綫時如果發生問題，就會不知道該如何解決。關於這一點，本書會舉齣發生問題時的具體範例，仔細指齣問題所在，並詳加解說，讓讀者可以自己解決問題。

　　如果讀者以前曾經挑戰過製作電力控製的機器人，但卻半途而廢沒有成功，那麼，還請透過本書再次挑戰製作機器人看看，一起體驗製作機器人的樂趣吧！

本書特色

　　◎挑戰仿生機器人、步行機器人入門款！自己動手也會做！
　　◎活潑趣味的插畫輔助內文解說，更加淺顯易懂。
　　◎六款電力控製機器人，兼具趣味與學習性！
 

深入探索開源硬件與創意電子學：從零構建智能交互裝置 本書聚焦於使用主流的開源硬件平颱，如樹莓派（Raspberry Pi）和Arduino係列微控製器，結閤各種傳感器、執行器和編程語言（如Python和C++），引導讀者構建一係列實用、有趣且具有互動性的電子項目。 本書旨在打破電子製作的神秘感，讓即便是初學者也能理解底層邏輯，並最終實現自己的創意構想。 第一部分：基礎搭建與環境就緒 本部分將作為讀者進入電子製作世界的堅實基石。首先，我們將詳細介紹最常用的兩類平颱：基於微控製器的Arduino係列（如Uno、Nano）和基於單闆計算機的樹莓派（如Pi 4、Pi Zero 2 W）。我們將講解它們的硬件架構、內存、輸入/輸齣（I/O）引腳的含義，以及如何正確地安裝和配置其開發環境。 對於Arduino部分，重點講解如何安裝Arduino IDE，編寫第一個“點燈程序”（Blink），理解`setup()`和`loop()`函數的執行流程，以及如何使用數字和模擬I/O口進行基礎控製。我們將深入探討PWM（脈衝寬度調製）技術，這是控製電機速度和LED亮度的關鍵。 對於樹莓派部分，我們將指導讀者完成操作係統的安裝（Raspberry Pi OS），遠程訪問（SSH），以及Python環境的搭建。Python作為樹莓派的首選語言，其簡潔的語法非常適閤快速原型開發。我們將介紹如何使用`gpiozero`或`RPi.GPIO`庫來控製引腳，並進行初步的硬件交互測試。 此外，本部分還會涵蓋電路基礎知識。即使不涉及復雜的理論推導，我們也必須理解歐姆定律（V=IR），串聯與並聯電路的區彆，電阻、電容、二極管的基本功能，以及如何安全地使用麵包闆（Breadboard）進行臨時電路連接，避免短路和元件損壞。ESD（靜電放電）的防護措施也將被強調，以確保昂貴元件的壽命。 第二部分：傳感器接入與數據采集 電子學的核心在於感知世界。本部分專注於將各種類型的傳感器集成到我們的控製係統中，采集環境數據。 我們將分類介紹不同類型的傳感器及其接口協議： 1. 數字傳感器： 例如簡單的按鈕開關、光敏電阻（LDR）的數字輸齣模式。重點講解如何通過中斷（Interrupts）來響應快速的外部事件。 2. 模擬傳感器： 如超聲波測距傳感器（HC-SR04）、電位器、或簡單的溫度傳感器（如TMP36）。我們將詳細解釋模數轉換器（ADC）的工作原理，以及在Arduino和樹莓派（如果使用外部ADC模塊）上如何讀取連續的電壓值並將其映射到實際物理量（如厘米、攝氏度）。 3. I2C與SPI通信協議： 對於更復雜的傳感器，如高精度溫濕度傳感器（如BME280/BMP180）或OLED顯示屏，必須掌握串行通信協議。我們會用清晰的圖錶解釋主/從設備、時鍾信號和數據綫的作用，並提供實際的庫調用示例代碼，實現高效的數據交換。 4. 數據處理與過濾： 采集到的原始數據往往充滿噪聲。本章將引入基礎的信號處理概念，比如如何使用移動平均濾波（Moving Average Filter）或卡爾曼濾波（Kalman Filter的簡化版）來平滑傳感器讀數，提高係統的穩定性。 第三部分：驅動與執行：讓係統動起來 數據采集後，係統需要做齣反應。本部分將詳細介紹如何控製各種輸齣設備，將數字信號轉化為物理動作。 1. LED與顯示： 除瞭基礎的點亮，我們將學習如何使用PWM實現平滑的漸變效果（Fade-in/Fade-out）。對於更復雜的可視化，我們會介紹字符型LCD 1602模塊的控製，以及使用I2C接口的SSD1306 OLED屏來顯示圖形和實時數據。 2. 直流電機與步進電機控製： 直流電機的驅動需要電流放大，我們將講解H橋（如L298N或更高效的MOSFET陣列）的原理，如何安全地驅動電機，並實現正反轉控製。對於需要精確角度控製的步進電機，我們將深入講解步進原理，以及如何使用ULN2003驅動闆或專用步進驅動器，編寫程序實現精確的角度定位。 3. 伺服電機應用： 伺服電機因其易用性和角度反饋能力，常用於小型機械臂或舵機控製。我們將展示如何使用`Servo.h`庫或Python的相應庫，精確控製其轉角，並探討如何通過搖杆（Joystick）模塊實現輸入與輸齣的直接映射。 4. 人機交互界麵（HMI）： 討論如何集成按鍵矩陣、鏇鈕編碼器作為輸入設備，並結閤前麵學到的顯示技術，構建一個具有基本操作界麵的係統，例如通過按鍵切換顯示模式或調整參數。 第四部分：連接世界：網絡通信與物聯網（IoT） 現代電子項目很少孤立存在。本部分將側重於如何利用樹莓派的聯網能力，將我們的設備接入互聯網，實現遠程監控和控製。 1. 基礎網絡概念： 簡要介紹IP地址、端口、TCP/UDP協議的基本區彆。 2. MQTT協議實踐： MQTT是物聯網中最輕量級的消息傳輸協議。我們將詳細演示如何搭建一個本地MQTT Broker（如Mosquitto），並使用Python的`paho-mqtt`庫編寫客戶端程序，實現設備與Broker之間的發布/訂閱機製。這可以用於遠程發送指令或接收傳感器數據。 3. Web服務器的搭建： 利用樹莓派上的Flask或Node.js框架，搭建一個簡單的本地Web服務器。讀者可以從任何連接到同一局域網的設備上，通過瀏覽器查看傳感器數據，甚至通過網頁按鈕來控製繼電器或LED。 4. 雲端集成： 介紹如何將數據發布到流行的雲服務平颱（如ThingsBoard或Adafruit IO的免費層級），實現跨地域的數據可視化和曆史記錄存儲，為構建真正的“智能”係統打下基礎。 第五部分：項目實戰與係統整閤 最後一部分是將前述所有知識點融會貫通，構建至少三個完整的、具有實際應用價值的項目。每個項目都將包含詳細的物料清單（BOM）、電路圖、完整的代碼和調試步驟。 1. 環境監測站： 結閤溫濕度傳感器、超聲波傳感器和OLED顯示屏，構建一個本地顯示溫濕度、空氣質量（假設使用PM2.5傳感器模塊）並能實時顯示當前房間內最近物體距離的設備，所有數據通過MQTT推送到本地Broker。 2. 自動化澆水係統原型： 使用土壤濕度傳感器作為輸入，通過Arduino控製一個小型水泵（需使用繼電器驅動），並編寫邏輯來判斷土壤濕度是否低於閾值，進行定時或按需澆水。係統可通過一個網絡界麵顯示當前濕度和上次澆水時間。 3. 簡易遙控小車/機械臂基礎模塊： 使用樹莓派作為主控，通過藍牙（或其他無綫模塊如NRF24L01）接收來自手機或電腦的指令，控製兩個直流電機實現移動，或者控製兩個伺服電機實現簡單的抓取或移動動作。重點在於建立可靠的無綫通信鏈路和指令解析機製。 本書強調動手實踐和調試能力，鼓勵讀者在遇到問題時，學會使用萬用錶進行基礎電壓和電阻測量，並善用在綫社區資源進行故障排除，真正掌握電子製作的完整流程。

作者簡介

熊榖文宏

　　學曆：神奈川大學工學院電子工學係畢業。
　　經曆：前東京都立町田工業高等學校教師。
　　現任：東京都立産業技術高等專門學校管理課（技術）。
　　主要著作：《電氣のための基礎數學（暫譯：學習電學所需的基礎數學）》／東京電機大學齣版、《絵ときでわかる電気電子計測（暫譯：圖解電力電子測量）》／Ohmsha齣版等。

譯者簡介

陳曉峯

　　東吳大學日文係畢業。曆經一連串齣版社的嚴酷曆練後，轉戰專職翻譯，作品涵蓋小說、漫畫、各類型雜誌等。譯有《居傢醫療與訪視看護、長期照護的整閤》、《誰都會做的超好玩感測機器人》等。
 

前言……3
主要購買的零件清單……8

第1章 製作各種機器人都通用的電源電路……9
1.1 進行製作機器人的前置作業……10
1.2 解析用來組裝電子電路的麵包闆……11
1.3 準備電源電路的零件……20
1.4 在麵包闆上組裝電源電路……25
1.5 利用實驗確認電源電路……35

第2章 製作來迴移動的公車型機器人……41
2.1 什麼是來迴移動的公車型機器人……42
2.2 準備公車型機器人的零件……43
2.3 製作機器人的機身和底盤……47
2.4 組裝控製電路，利用實驗確認電路……52
2.5 將組裝完成的控製電路安裝到機身上，加點創意讓機器人變得更有趣……74

第3章 製作追著光跑的小狗機器人……77
3.1 什麼是追著光跑的小狗機器人……78
3.2 準備小狗機器人的零件……79
3.3 製作機器人的機身和底盤……83
3.4 瞭解控製電路的功用後進行組裝……89
3.5加點創意讓組裝完成的機器人變得更有趣……110

第4章 製作手一靠近就逃走的兔子機器人……111
4.1 什麼是手一靠近就逃走的兔子機器人……112
4.2 準備兔子機器人的零件……113
4.3 製作機器人的機身和底盤……121
4.4 瞭解控製電路的功用後進行組裝……128
4.5 將組裝完成的控製電路安裝到機身上，驅動機器人前進……139

第5章 製作尺蠖蟲機器人……141
5.1 什麼是尺蠖蟲機器人……142
5.2 準備尺蠖蟲機器人的零件……143
5.3 製作機器人的機身和底盤……145
5.4 瞭解控製電路的功用後進行組裝……153
5.5 將組裝完成的控製電路安裝到機身上，驅動機器人前進……163

第6章 製作對聲音産生反應的步行機器人……165
6.1 什麼是對聲音産生反應的步行機器人……166
6.2 準備4足步行機器人的零件……168
6.3 製作機器人的機身和底盤……170
6.4 瞭解控製電路的功用後進行組裝……182
6.5 將組裝完成的控製電路安裝到機身上，驅動機器人前進……193

第7章 製作循跡自走車……195
7.1 什麼是循著黑綫行進的循跡自走車……196
7.2 準備循跡自走車的零件……199
7.3 製作自走車的車身和底盤……201
7.4 瞭解控製電路的功用後進行組裝……205
7.5 將組裝完成的控製電路安裝到車身上，驅動自走車行進……217

索引……221
 

前言

　　機器人已經愈來愈融入我們的日常生活中。前往玩具店，可以看到店內擺滿各種玩賞用的機器人玩具。甚至還有擺放一些，隻要摸摸它的頭，就會開始說話，並露齣可愛錶情和動作的療癒型機器人。在製造工廠中，還有許多用來節省人力的工業機器人活躍於生産綫上。最近，在自然災害現場與輻射區域等人們無法接近的惡劣環境中大顯身手的機器人也備受矚目，機器人正處於快速發展的階段。

　　筆者大約是從機器人對戰的競技大賽逐漸興起的那個時候，開始對機器人感興趣。目前，具有悠久曆史的機器人大賽中，還包括全日本相撲機器人大賽，因為這項比賽開始之後，讓高工學生有機會製作機器人並參加比賽，筆者就這樣一頭栽進機器人的世界中。因為經年纍月的鑽研與齣賽經驗，使筆者有機會在高中大賽中獲得全國冠軍，成為筆者的一項驕傲。

　　本書製作的機器人，並不是比賽那種愛好迷需要花很多工夫纔能學會製作的機器人。為瞭推薦給對機器人有興趣，喜歡製作東西，或是想要學習電工基礎知識，特彆是對數位技術和感測技術感興趣的人，筆者纔著手撰寫這本書。

　　隻要稍微準備一下電工的所需工具，在網路或實體商店購買本書介紹的相關零組件，按部就班地根據書上的說明製作，就能組裝齣一颱能夠做齣預料動作的機器人。

　　在需要用到電路和電子控製的「電工製作」中，最讓初學者感到麻煩的地方在於無法看到電力和電力訊號，因此，在接綫時如果發生問題，就會不知道該如何解決。關於這一點，本書會舉齣發生問題時的具體範例，仔細指齣問題所在，並詳加解說，讓讀者可以自己解決問題。

　　如果讀者以前曾經挑戰過製作電力控製的機器人，但卻半途而廢沒有成功，那麼，還請透過本書再次挑戰製作機器人看看，一起體驗製作機器人的樂趣吧，筆者非常有自信可以在此嚮大傢推薦本書。

　　本書將在各章，依序製作6颱機器人。每颱機器人都會精心製作成可以利用現有的感測器來進行控製，並且驅動機器人做齣各具特色的動作。

　　本書共有7章，第1章製作各章都通用的電源電路，在本章中，將仔細解說在組裝電源電路時必須用到的麵包闆的結構，讓每位讀者都能有自信地配接電路綫。第2章製作利用觸碰感測器來控製來迴移動的公車型機器人。第3章製作可視光感測器的小狗機器人，讓小狗機器人可以追著光跑動。第4章製作紅外綫距離感測器的機器人，隻要手一接近機器人就會逃走。第5章製作觸碰感測器的尺蠖蟲機器人。第6章製作內建麥剋風的步行機器人，聽到聲音後就會前進。第7章製作內建紅外綫感測器的循跡自走車。

　　就像這樣，6種機器人的感測器各不相同，也會做齣各具特色的動作。在製作機器人時，因為每個人的興趣和喜好各不相同，想要製作什麼樣的機器人也是因人而異。因此，為瞭讓每位讀者不管想從哪種機器人開始製作都沒問題，本書會重復介紹各章通用的零件和齒輪箱組的組裝說明，還請諒解。此外，第2章的電子電路比其他章的還要復雜，建議可以留到最後再來挑戰。

　　最後，在匯整本書內容時，有請到網購公司協助提供零件用於機器人製作，希望網購公司今後還能繼續提供零件。另外，在各章中都有刊登零件清單，如果遇到找不到那種零件的情況，請使用其他的代替品來解決。

　　此外，在齣版本書之際，株式會社Ohmsha的各位先進也提供許多寶貴意見，讓本書得以變得淺顯易懂。另外，也獲得美編設計師、插畫傢、工作人員等各方的鼎力協助，在此深錶感謝。
 

评分☆☆☆☆☆

“誰都會做的超好玩感測機器人”，這個書名簡直是為我量身定做的！我一直是個科技小白，看到那些復雜的電子元件和代碼就兩眼發黑，但又對機器人和人工智能充滿瞭好奇。平時看新聞裏那些酷炫的機器人，總覺得離自己很遙遠。這本書的齣現，就像是把遙遠的星空拉近瞭，告訴我原來我也能觸摸到科技的邊際。我特彆喜歡“超好玩”這個詞，它暗示著這本書不會是枯燥的理論講解，而是充滿趣味性和互動性。我期待它能提供一些循序漸進的教學方法，從最基礎的部件介紹開始，一步步引導我完成一個能夠實際運作的機器人。也許是關於如何連接傳感器，如何讓機器人做齣簡單的反應，甚至是如何通過一些非常簡單的編程（如果需要的話）來控製它們。我希望這本書能讓我瞭解到，原來學習機器人製作並不需要深厚的理工背景，隻需要一顆好奇心和一雙願意動手的手。想象一下，用自己的雙手創造齣一個能感知環境、會“思考”的機器小傢夥，那份成就感肯定無與倫比！這不僅僅是學習一門技術，更是激發我探索世界、解決問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

這本《誰都會做的超好玩感測機器人》聽起來就像是我一直在尋找的那本“點亮生活”的工具書！我平時喜歡接觸新鮮事物，對DIY和一些新奇的科技産品都挺感興趣的，但常常因為覺得門檻太高而卻步。像是“感測機器人”這種東西，在我的印象裏總是和復雜的電路闆、編程語言掛鈎，聽著就讓人頭疼。然而，這書名卻用一種非常親切、大眾化的語言，強調瞭“誰都會做”和“超好玩”，這讓我覺得它很可能是打破瞭傳統科技書籍的刻闆印象，用一種非常接地氣的方式來引導讀者。我特彆好奇它的內容會是如何安排的，是不是會從最基礎的感測原理講起，然後一步步引導讀者進行組裝和調試？我希望它能提供一些非常清晰、易懂的圖示，甚至是視頻教程的鏈接（雖然書名沒明說，但我抱有期望！），讓即使是零基礎的初學者也能跟得上。而且，“超好玩”這三個字，更是吊足瞭我的胃口，不知道它設計的機器人項目會是什麼樣的？是小巧可愛的、有點蠢萌的，還是能完成一些實際小任務的？我設想著，如果通過這本書，我能親手做齣一個能避障的小車，或者一個能跟著音樂跳舞的小機器人，那成就感絕對爆棚！這不僅僅是學習技術，更是激發創造力，讓我的生活增添一份樂趣和成就感。

评分☆☆☆☆☆

老實說，《誰都會做的超好玩感測機器人》這書名剛映入眼簾的時候，我腦子裏閃過一萬個“不可能”的念頭。我屬於那種看到電路圖就頭暈，對編程更是敬而遠之的人，平時做的最多就是組裝宜傢傢具。但“誰都會做”這四個字，像是在黑暗中點亮瞭一盞小燈，讓我覺得也許我也可以嘗試一下。我最怕的就是那種長篇大論、理論堆積如山的教程，讀完還是不知道從何下手。我更傾嚮於那種“動手實踐”型的書，邊做邊學，通過實際操作來理解概念。所以，我非常期待這本書能有非常詳細的步驟分解，圖文並茂，最好是那種連我傢小孩都能看懂的圖解。而且，“感測機器人”聽起來就很有趣，是不是意味著這些機器人能“感知”周圍的環境？比如，光綫、聲音、甚至是障礙物？我腦子裏已經浮現齣一些有趣的場景，如果能做一個感應到有人靠近就發齣歡迎語的小裝置，或者一個能自動避開桌腳的“小跟屁蟲”，那該多有趣！我希望這本書能幫我打開新世界的大門，讓我發現自己原來也可以成為一個“創客”，並且享受創造的樂趣，而不是被技術嚇倒。

评分☆☆☆☆☆

《誰都會做的超好玩感測機器人》，光看這個書名就覺得一股親切感撲麵而來！我一直是個動手能力不強，但又對新科技充滿好奇心的人。常常看到一些關於機器人、智能傢居的報道，覺得很酷，但又覺得這些東西離我太遙遠瞭，需要很高深的知識纔能接觸。這本書的“誰都會做”幾個字，簡直像給瞭一個巨大的鼓勵，讓我覺得也許我也可以嘗試一下。我最害怕的就是那種厚厚一本全是公式和理論的書，讀起來讓人昏昏欲睡。我更期待的是那種能夠直接上手，邊玩邊學，通過實踐來理解概念的書。所以，我非常希望這本書能有清晰易懂的圖解和詳細的步驟說明，最好是能用最簡單易懂的語言來解釋那些看似復雜的感測原理。而“超好玩”三個字，更是讓我充滿瞭期待。我腦海中已經勾勒齣一些畫麵，也許這本書會教我用一些身邊就能找到的材料，製作齣能對聲音做齣反應的小裝置，或者一個能感應到光綫明暗變化的小夥伴。我希望這本書能讓我感受到創造的樂趣，並且在玩樂中學習，打破我對科技的刻闆印象，讓我發現原來科學也可以如此貼近生活，如此有趣！

评分☆☆☆☆☆

哇！看到《誰都會做的超好玩感測機器人》這書名，我眼睛都亮瞭！作為一個平時對科技感到既好奇又有點畏懼的普通人，這個名字簡直就像救星一樣。常常覺得機器人、感測這些詞聽起來好高深，好像需要很專業的知識纔能碰觸，但“誰都會做”這四個字瞬間拉近瞭距離，感覺打開瞭一扇通往新世界的大門。我一直很想動手玩點什麼，但又擔心自己基礎太差，買來工具和零件結果像一堆廢鐵，那也太浪費瞭。這書名承諾的“超好玩”更是讓人期待，畢竟誰不想要邊學邊玩呢？我腦海裏已經開始幻想，是不是可以用簡單的材料，甚至生活周遭就有的東西，就能搭齣一個會動、會感應的小傢夥，而且過程絕對不會枯燥乏味。想想看，如果能讓一個機器人跟著光綫移動，或者感應到人就發齣聲音，那得有多酷！這不僅僅是製作一個東西，更像是把科學變得觸手可及，讓原本抽象的概念變得具象化、有生命力。我迫不及待想知道，它究竟是如何做到“誰都會做”的，是不是有非常詳細的圖解和步驟，或者用瞭什麼非常容易理解的教學方法。希望這本書能點燃我心中的創客魂，讓我也能成為那個“誰”！