具体描述
本书的目的并不是要教大家制作出能够参加比赛的机器人，而是要让大家理解二足步行的基础理论，然后打造出简单构造的二足步行机器人。
因此，将动作优美的切比雪夫连桿和平行连桿组合成机器人的脚，搭配便宜的齿轮箱和马达制作出二足步行机器人的基本构造。配合二足步行机器人初学者的时间、预算和心情，并且为了能够方便进行二足步行实验，因此以循序渐进的方式制作，一步一步地让二足步行机器人成长茁壮。最后的重头戏则是微控制器控制，甚至连感测器与马达驱动器也都会自行动手制作。
在各章中，还根据所需安排一个「恍然大悟实验专栏」。虽然，大多只是利用厚纸板制做出纸娃娃这类程度的简单实验，不过，这些实验可以让大家对于学习二足步行机器人理论时，一定会出现的重心、支撑区、静步行、动步行等基本理论感到恍然大悟。
利用自制的二足步行机器人进行各种实验，思考步行的原理，慢慢爱上二足步行机器人的世界吧！
本书特色
自己打造出简单构造的二足步行机器人吧！
．以章节为基础，由浅入深，上手容易。
．第1章制作出脚部的基本构造后，后续的章节不须再花时间重新制作，机器人就可以根据主题逐渐成长。
．章节后的「恍然大悟实验专栏」更进一步地解决会感到困惑的基本理论。
著者信息
作者简介
坂本 范行
高中老师。
学生时代经常利用八位元电脑，编写能高速运算线型函数与画出函数图形的程式，或是以PIC微控制器（Peripheral Interface Controller）制作出能简单辨认声音的试验作品，并且将作品投稿杂志，一直以来，都致力于单纯的制作与创造。为基础学力研究会成员，且定期发表各类领域的研究成果。
译者简介
晓峰
东吴大学日文系毕业。
历经一连串出版社的严酷历练后，转战专职翻译，作品涵盖小说、漫画、各类型杂志等。
图书目录
第1章 滑步前进 —1个马达—
1.1 人类步行的分析
1.2 脚部机构
1.3 制作脚部基本构造
1.4 滑步前进实验
第2章 进化至直线前进的二足步行 —1个马达＋连桿—
2.1 脱离滑步前进
2.2 利用简单的方法改变重心
2.3 制作新增的连桿
2.4 直线前进的二足步行实验
第3章 进化至直线前进、后退的二足步行 —2个马达—
3.1 前进、后退的遥控
3.2 制作新增的曲柄齿轮箱
3.3 直线前进、后退的二足步行实验
第4章 进化至直线前进、后退、转弯的二足步行 —2个马达—
4.1 改变重心得以转弯
4.2 脚部加工
4.3 转弯实验
第5章 进化至利用微控制器自动控制的二足步行
5.1 微控制器的功用
5.2 安装微控制器
5.3 设计马达驱动器与转动感测器
5.4 制作转动感测器、扩充电路板、马达驱动器
5.5 程式
5.6 利用微控制器的自动控制来进行步行实验
第6章 如何更加接近人类的二足步行方式
6.1 仅用连桿机构的极限
6.2 增加能够自由活动的关节
6.3 利用陀螺仪感测器来控制姿势
6.4 静步行与动步行
图书序言
作者序
想要了解二足步行机器人的步行原理，最快的方法就是自己亲手制作，尝试让二足步行机器人行走看看。不过，二足步行机器人可说是结合材料、结构、动力能源、感应、控制、步行原理等现代科技之大成的产物。对于初学者来说，想要从头开始制作，可能会出现很多无法跨越的门槛，因此，才会考虑教大家制作连桿机构的机器人，因为许多步行功能都可交由连桿机构解决，所以即使是初学者也能轻易制作出二足步行机器人，可以多挪出一些心力来思考步行的原理。
本书的目的并不是要教大家制作出能够参加比赛的机器人，而是要让大家理解二足步行的基础理论，然后打造出简单构造的二足步行机器人。因此，将动作优美的切比雪夫连桿和平行连桿组合成机器人的脚，搭配便宜的齿轮箱和马达制作出二足步行机器人的基本构造。即使是首次制作机器人的入门者，只要能花点心思正确地加工处理，也可以让一张塑胶板变身成二足步行机器人，感受机器人步行时所带来的感动。另外，配合二足步行机器人初学者的时间、预算和心情，并且为了能够方便进行二足步行实验，因此以循序渐进的方式制作，一步一步地让二足步行机器人成长茁壮。最后的重头戏则是微控制器控制，甚至连感测器与马达驱动器也都会自行动手制作。而这些原理也正是在现代的二足步行机器人中，已经成为标准的伺服机原理。因为脚的动作交由连桿机构处理，所以即使利用简单的DIY伺服机也可轻松进行控制。如果想要知道利用程式让二足步行机器人行进的原理，请务必挑战看看。
在各章中所安排的「恍然大悟实验专栏」，虽然介绍的是简单的实验，但都是与二足步行机器人相关的知识。尤其是第2章的重心实验和第6章的动作步行实验，还请务必「实验看看恍然大悟一下」吧！
不过，制作时最重要的还是要避免受伤与发生意外事故，一旦遇到有无法预测的危险时，请务必停止制作，就是要如此小心谨慎才行。即使遇到尺寸不合需要不断重复相同的作业时，也请沉住气有耐心地进行制作，避免受伤与事故发生，如此才能充分享受制作机器人的乐趣。
毕竟是自己辛辛苦苦制作出来的机器人，所以一定会感到无比爱怜才对，或许还会替机器人取上名字吧。利用自制的二足步行机器人进行各种实验，思考步行的原理，慢慢爱上二足步行机器人的世界吧！
最后，撰写本书时，承蒙Ohmsha公司出版部的各位先进，多方协助与指导，在此深表感激。
2009年4月
作者笔
图书试读
用户评价
**我一直对科技前沿领域充满了好奇，尤其是像二足步行机器人这样充满未来感的科技。《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，无意中闯入了我的视野，并给了我一次意想不到的阅读惊喜。作为一名普通读者，我最担心的是书中充斥着我无法理解的专业术语和复杂的数学公式，从而让我望而却步。然而，这本书的作者显然深谙“授人以渔”的道理，他并没有选择直接“硬塞”知识，而是以一种非常巧妙的方式，引导我一步步地去理解二足步行机器人的奥秘。书中对于“如何让机器人站起来”和“如何迈出第一步”的讲解，让我印象尤为深刻。作者并没有直接讨论高深的动力学原理，而是从最基础的物理概念，如重力、支撑、重心转移等入手，结合生活中常见的例子，让我能够直观地理解这些概念在机器人设计中的重要性。我记得书中有一个关于“人体重心”和“机器人重心”的对比，让我立刻明白了为什么机器人需要如此复杂的控制系统来维持平衡。此外，书中对“步态设计”的阐述也让我大开眼界。它并没有直接给我一堆预设的行走模式，而是引导我去思考，如何让机器人的每一步都能够稳定且高效。我仿佛看到了一个精密的计算过程，机器人需要在每一步做出最优的决策，来应对地面情况和保持身体平衡。书中还通过大量的插图和模型示意，清晰地展示了机器人的腿部结构、关节设计以及驱动方式。这些图示让我能够直观地理解各个部件的功能，以及它们是如何协同工作，最终实现机器人的行走。这本书不仅仅是知识的传递，它更像是一次启迪，让我对二足步行机器人这个领域产生了浓厚的兴趣，并让我看到了科技发展的无限可能。它让我明白，即使是最复杂的科技，也源于最基本和直观的原理。**
评分**作为一名对人工智能和自动化技术有着浓厚兴趣的普通上班族，我一直在寻找一本能够让我入门二足步行机器人领域的读物。《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，在我看来，恰好满足了我的需求，甚至超出了我的预期。我一直对那些能像人一样行走的机器人感到着迷，但同时又觉得它们离我非常遥远，仿佛只有在科幻电影中才会出现。这本书的出现，则彻底改变了我的看法。作者并没有用深奥的理论来吓退读者，而是用一种非常接地气的方式，将这个复杂的技术领域呈现在我面前。它从最基础的“为什么要有腿”、“腿应该如何运动”这些最直观的问题开始，引导我去思考。书中对于“平衡”的讲解，是我最欣赏的部分之一。作者并没有直接搬出控制理论中的PID算法或者卡尔曼滤波器，而是先从物理学的基本原理出发，例如重心、支撑面、惯性等，然后用生活中常见的例子，比如走路时身体如何微调来保持平衡，来说明这些概念。这种由浅入深，由具象到抽象的讲解方式，让我这个没有物理学背景的人也能轻松理解。更让我惊喜的是，书中对于不同类型关节和驱动方式的介绍，也并非流于表面，而是结合了实际的应用场景，解释了为什么不同的设计会有不同的优缺点。例如，在介绍伺服电机时，作者不仅说明了它的工作原理，还提到了它在实现精确角度控制上的优势，以及在机器人关节上的广泛应用。这本书让我明白了，一个能行走的机器人，并非仅仅是拥有了几条腿，而是需要将机械结构、动力学、控制理论等多个学科的知识巧妙地结合起来。它让我看到了，即使是看似简单的“行走”这个动作，背后也蕴含着丰富的科学原理和工程智慧。这本书不仅满足了我的好奇心，更激发了我对机器人技术更深层次的探究欲望，我开始认真考虑是否要进一步学习相关的知识。**
评分**《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，对我这个对科技发展趋势一直保持关注，但又对具体技术细节知之甚少的人来说，无疑是一次绝佳的学习机会。我一直对机器人，特别是能够像人一样行走的机器人，充满着好奇和敬畏。但同时，我也担心这些高深的技术会让我感到难以理解。然而，这本书以一种非常平易近人的方式，打破了我的这种担忧。作者并没有直接深入到复杂的控制算法或者动力学方程，而是从最基本、最直观的“行走”这个概念入手，深入浅出地向我解释了二足步行机器人的核心原理。我印象特别深刻的是书中对于“平衡”的讲解。作者并没有直接搬出专业的控制理论，而是先从我们人类是如何通过身体的细微调整来维持平衡讲起，然后将其引申到机器人需要解决的类似问题。这种类比的方式，让我能够快速地理解其中蕴含的科学道理。书中对机器人“腿部”结构的介绍也同样精彩。它不仅仅是罗列各种机械部件，而是详细阐述了这些部件的功能，以及它们是如何协同工作，最终实现机器人的运动。我甚至可以通过书中清晰的示意图，想象出这些部件是如何组装在一起，形成一个能够进行复杂动作的机械肢体。更让我欣喜的是，作者在讲解过程中，并没有回避技术上的挑战，而是以一种积极乐观的态度，分享了研发过程中遇到的各种问题以及解决思路。这让我觉得，即使是看似不可能的技术难题，也能够通过不断的探索和创新来克服。这本书为我打开了一扇通往机器人世界的大门，让我看到了科技的魅力和无限可能，并且激发了我进一步学习和探索的热情。**
评分**《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，作为一本入门读物，给我留下了极其深刻的印象。我并非科班出身，对机器人学，尤其是复杂的二足步行系统，几乎是零基础。抱着试一试的心态购入此书，原本以为会是一次充满挑战的阅读体验，但它却以一种前所未有的亲和力，将我带入了机器人的世界。作者并没有选择直接灌输晦涩的理论知识，而是以一种“循序渐进，由浅入深”的教学方式，从最基本、最直观的概念入手。我尤其欣赏书中关于“行走”的分解。它没有直接跳到复杂的数学模型，而是先从我们人类如何自然地迈出第一步讲起，比如如何通过感知地面信息、调整身体重心来保持稳定。然后，才将这些人类的经验，巧妙地转化为机器人设计中需要考虑的要素。比如，书中在介绍“平衡控制”时，并没有直接给出复杂的控制算法，而是先从物理学角度，解释了重心、支撑面以及惯性在维持平衡中的作用。并且，通过一些简单的模型和图示，让我这个非专业人士也能理解，机器人是如何通过调整关节的运动来模拟人类的平衡机制。书中对机器人“腿部”结构的讲解也同样细致，它不仅仅是介绍各种连杆和关节，更是阐述了为什么需要如此多的自由度，以及不同自由度如何影响机器人的灵活性和运动能力。我仿佛看到了一个由齿轮、电机和金属杆件组成的精巧机械手臂，正在为实现“行走”这一目标而努力。这本书给我最直观的感受是，它并没有试图让我成为一个机器人专家，而是让我理解二足步行机器人的基本原理和设计思路。它让我看到了，即使是看似简单的“行走”，也需要跨学科的知识融合，包括力学、控制学、材料学等等。它让我对这个领域产生了浓厚的兴趣，并且让我觉得，也许有一天，我也可以尝试去理解更深层次的理论，甚至参与到相关的实践中去。**
评分**《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，对于我这样在电子工程领域摸爬滚打多年，却从未深入接触过机器人学，尤其是二足步行机器人领域的工程师来说，提供了一个绝佳的切入点。坦白说，我最初拿到这本书，是抱着一种“姑且看看，或许能给我一些灵感”的心态。我一直觉得，机器人，尤其是那种能像人一样行走的机器人，是工程学和控制理论的集大成者，其复杂性让我觉得难以深入。然而，这本书的开篇就展现出了与众不同的视角。它没有一开始就抛出复杂的数学模型或者控制算法，而是从一个宏观的、哲学性的角度，探讨了“行走”的本质，以及为何二足步行如此具有挑战性。作者用生动的语言，将人类行走的复杂性描绘得淋漓尽致，例如，我们在不知不觉中就能完成的重心转移、关节协调、肌肉发力等一系列动作，在机器人身上需要通过精密的计算和控制来实现。这种“从问题出发”的叙事方式，让我立刻产生了共鸣。随后，书中开始逐步深入到机器人的基本构成和原理。它并没有直接进入复杂的硬件设计，而是从“如何让机器人拥有‘腿’，并且能‘迈腿’”这个最核心的问题入手，详细阐述了连杆机构、关节自由度等基础概念。作者并没有直接给出具体的零件参数，而是通过原理性的讲解，让我理解了这些结构在实现运动中的作用。我尤其欣赏书中对“步态生成”的阐述，它并非简单地列举几种预设的步态，而是引导读者思考，如何根据不同的环境和需求，生成最优的行走轨迹。书中的一些示意图和模型演示，即使我没有实际操作，也能清晰地理解各个部件之间的相互作用以及它们如何协同工作。这本书并非一本“教你如何造机器人”的详细指南，它更像是一本“启蒙书”，它让我看到了二足步行机器人的科学之美和工程之难，同时也让我看到了无限的可能性。它并没有给我“答案”，而是教会了我“提问”，并为我指明了进一步学习的方向，让我对接下来的机器人研究充满了期待。**
评分**作为一个对工程和技术有着浓厚兴趣的普通爱好者，我一直在寻找能够让我深入了解机器人世界的书籍，而《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，无疑给了我一次非常棒的体验。我之前接触过一些机器人相关的科普文章，但很多内容都过于碎片化，缺乏系统性。这本书则不同，它从“入门”这个角度出发，为我构建了一个相对完整的二足步行机器人知识框架。作者的讲解方式非常接地气，他没有上来就抛出复杂的公式和模型，而是先从最直观、最容易引起共鸣的“行走”这个动作开始。我记得书中有一个关于“重心偏移”的例子，它用非常形象的比喻，解释了机器人是如何通过不断调整身体重心来保持稳定的。这让我这个没有任何物理学基础的人，也能大致理解其中的原理。书中对机器人“腿部”结构的讲解也让我受益匪浅。它并没有仅仅介绍各种连杆和关节，而是深入分析了不同关节自由度的意义，以及它们如何影响机器人的运动能力。我仿佛看到了一双由精密的机械部件组成的“腿”，它们是如何通过协调运动，一步一步地向前迈进。此外，书中还探讨了如何为机器人“规划”行走路径，以及如何让机器人在遇到障碍物时做出反应。这些内容让我明白了，一个真正能行走的机器人，不仅仅是拥有了“腿”，更需要具备“思考”和“决策”的能力。这本书没有给我一个现成的答案，而是教我如何去提问，如何去思考。它激发了我对机器人学的浓厚兴趣，让我开始主动去了解更多相关的知识，我甚至开始幻想，未来我或许也能参与到类似的项目中去。**
评分**从阅读《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书的体验来说，我最大的感受就是它真的做到了“入门”二字。我自诩是一个对新鲜事物充满好奇但动手能力和理论基础都比较薄弱的人，很多科技类书籍在我看来都像天书一样。但这本书不一样，它就像一位循循善诱的老师，耐心地引导我一步步走进二足机器人这个奇妙的世界。一开始，我以为会看到很多关于微处理器、传感器、电机控制等硬核技术的艰深讨论，但作者巧妙地避开了这些会让初学者望而却步的内容，而是将重点放在了“如何让机器人‘走起来’这个核心问题”上。书中对“行走”这个看似简单的动作进行了极其细致的分解。它不像我们人类那样随心所欲，而是需要精确的计算和协调。作者用非常形象的比喻，将机器人走路的过程比作一场精密的芭蕾舞，每一个动作的幅度、时机、受力都至关重要。我尤其喜欢书中关于“步态规划”的讲解，它没有直接给我一堆复杂的算法，而是先从人走路的节奏和变化讲起，比如快走、慢走、转弯时身体的姿态变化，然后引申到机器人如何通过调整关节的角度和输出力矩来模拟这些变化。这种由表及里，从易到难的讲解方式，让我这个技术小白也能大致理解其中的原理。书中还提到了很多在设计机器人时会遇到的实际问题，比如如何平衡重力，如何克服地面不平整带来的影响，如何让机器人在有限的能量下走得更远。这些看似琐碎的问题，正是构成一个能真正行走的机器人的关键。通过阅读，我才意识到，让一个机器人在不摔倒的情况下稳定行走，远比想象中要复杂得多，也因此，我更加佩服那些能够实现这一目标的研究者和工程师。这本书不仅让我增长了知识，更重要的是，它激发了我对机器人领域更深入探索的兴趣，让我觉得这个领域并非遥不可及。**
评分**当我翻开《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书时，我其实是带着一丝疑虑的。毕竟，“二足步行机器人”这个词听起来就充满了高科技和复杂性，我担心这本书会是一本枯燥乏味的教科书，充斥着我无法理解的专业术语和晦涩的公式。然而，事实证明我的担心是多余的。这本书以一种非常独特且引人入胜的方式，为我打开了通往二足机器人世界的大门。作者并没有上来就抛出复杂的理论，而是从“为什么二足步行如此困难”这个根本性问题入手，巧妙地勾起了我的兴趣。他通过类比我们人类走路时的微妙动作，让我们意识到，即使是看似最简单的行走，也涉及到了复杂的身体协调和精密的力学平衡。我尤其喜欢书中对“步态规划”的讲解。它没有直接给我一堆算法，而是先从人类走路的节奏、速度、方向变化出发，然后引申到机器人如何通过计算和调整关节角度来模拟这些动作。这种从生活中观察到的现象，上升到科学原理的讲解方式，让我能够直观地理解其中的逻辑。书中还详细介绍了构成二足机器人骨骼和肌肉的各个部件，例如腿部结构、关节自由度、驱动装置等。作者并没有仅仅列出这些部件的名称，而是深入浅出地解释了它们的作用以及它们之间的相互配合。我甚至通过书中清晰的图解，能够想象出这些部件是如何协同工作，最终实现机器人的行走。更让我印象深刻的是，作者在讲解过程中，并没有回避技术上的挑战，而是以一种非常坦诚和乐观的态度，分享了在研发过程中遇到的各种难题以及如何克服它们。这种分享让我觉得，机器人研发并非遥不可及，而是充满探索和创新的过程，也让我对那些在这个领域默默耕耘的工程师们充满了敬意。总而言之，《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，不仅让我增长了知识，更重要的是，它点燃了我对机器人技术更深层次探索的热情，让我对未来有了更广阔的想象。**
评分**我最近入手了一本名为《开始走吧！二足步行机器人入门》的书，怀着对未来科技的好奇心，我迫不及待地翻开了它。书的封面设计简洁而富有科技感，一个线条流畅的机器人迈出第一步的剪影，仿佛在预示着一段激动人心的探索之旅。作为一名对机器人技术几乎一无所知的小白，我最担心的是内容会过于晦涩难懂，充满各种我无法理解的专业术语。然而，当我真正沉浸其中后，惊喜油然而生。作者以一种非常亲切和易于接受的方式，从最基础的概念讲起，仿佛在与一位老朋友聊天，娓娓道来。他没有直接抛出复杂的理论，而是通过生动的比喻和贴近生活的例子，将二足步行机器人这个看似遥不可及的技术，一点点地剥开神秘的面纱。例如，在介绍机器人如何保持平衡时，作者并没有直接搬出复杂的动力学方程，而是先从我们人类走路时是如何协调身体重心、如何利用脚踝的微小摆动来维持平衡讲起。这种“类比法”让我立刻找到了共鸣，原来机器人模仿的正是我们自身最自然的动作。书中对机械结构的讲解也丝毫不枯燥，图文并茂，每一个零件的作用都解释得清清楚楚，甚至连螺丝的类型和连接方式都细致入微。我之前总觉得机器人就是一堆冰冷的金属和电路，但读完这部分，我开始觉得它们也像是有“骨骼”和“关节”的生命体，只是它们的“生命”是由工程师们精心设计和构建的。更令我印象深刻的是，作者在讲解过程中，并没有回避技术上的挑战，而是以一种乐观和鼓励的态度，分享了研发过程中遇到的各种难题以及解决它们的过程。这种坦诚的分享，让我觉得机器人研发并非遥不可及，而是充满探索和创新的过程，也让我对那些默默奉献的工程师们充满了敬意。这本书不仅仅是理论知识的堆砌，它更像是一张通往机器人世界的地图，为我这个初学者指明了方向，点燃了我进一步学习的热情。我开始想象，未来我或许也能亲手搭建一个属于自己的二足机器人，让它在我面前迈出坚实的步伐。**
评分**《开始走吧！二足步行机器人入门》这本书，对我这个对机器人技术充满向往但又缺乏系统性知识的读者来说，简直是一份宝藏。我一直认为，能够像人一样行走的机器人，是科技发展的一大标志，但其背后的原理却让我望而却步。然而，这本书的出现，彻底打破了我的这种顾虑。作者的讲解风格非常独特，他没有一开始就抛出复杂的数学模型或者控制理论，而是从最容易理解的角度切入，比如“为什么我们走路的时候不会摔倒？”然后，他将这个简单的问题，引申到机器人需要解决的核心难题。我尤其喜欢书中关于“平衡”的讲解。它并没有直接使用生涩的专业术语，而是通过类比我们人类身体的微调，来解释机器人是如何通过感知外部信息，并及时调整自身姿态来维持平衡的。这让我感觉，原来机器人学的原理，与我们的日常经验息息相关。书中还详细介绍了构成机器人“腿”的各个部分，从骨骼般的结构到关节的灵活度，再到驱动机器人的“肌肉”——电机。作者的讲解非常细致，让我能够理解每一个部件的作用，以及它们是如何协同工作，最终实现机器人的行走。我甚至可以通过书中清晰的图解，想象出这些部件是如何组装起来，形成一个能够独立行走的整体。更重要的是，这本书让我看到了机器人研发的逻辑和思考方式。它不仅仅是告诉了我“是什么”，更是让我理解了“为什么”。它让我明白，每一个设计决策背后，都有其合理的考量和权衡。这本书让我对接下来的机器人探索，充满了信心和动力，我感觉自己不再是那个仰望星空的小白，而是可以尝试去理解那些闪耀的科技之光。**
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