LabVIEW高阶机器人教战手册：打造智能与趣味兼具的机器人(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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．使用LabVIEW高阶图形化程式环境，程式功能强大且指令丰富，可以让您设计出各种不同的机器人。

　　．支援最新的乐高EV3机器人平台，也向下相容乐高NXT机器人。

　　．适用LabVIEW 2009之后的版本。

　　．第二版新增：资料撷取与分析、Kinect 体感互动等专章介绍。

　　．包含了92个核心程式范例与4个进阶专题，如：人机介面设计、影像辨识追踪与高阶机器人行为模式等，您可从中学习诸多重要技巧与概念。

　　．您将学到可运用哪些设备让机器人更厉害，包含：Kinect 体感感测器、光感测器阵列与视觉处理模组等。

　　．本书作者群为LabVIEW专业教学团队，实战经验丰富，带领您从无到有建立起图形化程式设计的基础以及机器人技术，不仅适合机器人玩家阅读，亦可做为机电整合、讯号分析量测与自动控制课程之先导教材。

　　．范例程式档与本书更多

名人推荐

　　淡江大学电机系暨机器人研究所 翁庆昌教授
　　南台科技大学机器人研究中心 谢铭原主任
　　国家发展仪器股份有限公司 大中华区行销总经理 郭皇志　　联合推荐！

《工业级机器人运动控制与系统集成实战指南：从理论到落地》 领域前沿与核心技术深度解析 本书聚焦于当代工业自动化和智能制造领域对机器人系统集成和高精度运动控制日益增长的需求。它并非一本面向初学者的入门读物，而是为具备一定机器人学或控制系统基础的工程师、研究人员和资深技术爱好者量身打造的深度技术参考与实战手册。全书以实现工业级、高可靠性、高效率的机器人系统为核心目标，涵盖了从底层硬件选型到上层复杂任务规划的全流程技术栈。 第一部分：高级运动学与动力学建模的精炼 本部分深入探讨了多自由度机械臂（如六轴串联臂、SCARA、Delta结构）的复杂运动学逆解的数值稳定性和实时计算策略。重点解析了如何针对非标准或冗余自由度机器人进行运动学约束的优化建模，包括使用微分几何和李群理论来处理奇异点附近的运动规划问题。 在动力学方面，本书摒弃了传统的牛顿-欧拉或拉格朗日方程的简单推导，转而专注于基于迭代求和的混合动力学方法在GPU/FPGA加速环境下的高效实现。详细阐述了如何精确计算惯性矩阵、科里奥利力和重力项，并讨论了接触力/力矩建模（Compliance Modeling）在柔顺操作（如精密装配、打磨）中的关键作用。书中提供了详细的案例分析，说明如何将这些模型无缝集成到高性能的实时控制环路中。 第二部分：高性能伺服驱动与环路设计 工业机器人的性能瓶颈往往在于底层伺服系统的响应速度和鲁棒性。本书对高性能伺服驱动技术进行了详尽的剖析。 2.1 现代伺服控制算法的实施： 详细介绍了先进的PID控制之外的现代控制技术，包括： 自适应控制（Adaptive Control）： 如何实时辨识负载变化和摩擦力矩，并自动调整控制器参数以维持最优性能。 滑模变结构控制（Sliding Mode Control, SMC）： 针对外部扰动和模型不确定性，提供强鲁棒性的控制方案，并讨论了如何克服传统SMC的抖振问题（如引入高阶滑模或边界层技术）。 模型预测控制（MPC）： 阐述了MPC在考虑输入约束和系统非线性时的应用，尤其是在高速轨迹跟踪和优化路径规划中的优势。 2.2 编码器反馈与数据融合： 深入讲解了高精度绝对值编码器（如BiSS/EnDat协议）的数据处理、滤波技术（如卡尔曼滤波在电机状态估计中的应用），以及如何有效抑制高频噪声对位置控制带宽的影响。 第三部分：机器人系统集成与工业通信架构 成功的机器人系统不仅仅是控制算法的堆砌，更是软硬件、通信协议的复杂集成。本部分是本书的实践核心。 3.1 实时操作系统（RTOS）与时间确定性： 探讨了在x86或嵌入式系统上部署高确定性控制（Hard Real-Time）的策略。内容包括Linux内核的实时补丁（如PREEMPT_RT）、FreeRTOS/VxWorks在运动控制中的选型考量，以及如何保证控制周期抖动的微秒级精度。 3.2 工业现场总线与数据同步： 详细对比和实战演练了EtherCAT、Profinet IRT等确定性以太网协议在机器人多轴同步控制中的配置与调试。重点讲解了如何实现主站-从站之间的高精度时间同步（Distributed Clocks）机制，这是实现高速、平滑插补运动的基础。 3.3 传感器与力控集成： 阐述了六维力/力矩传感器（F/T Sensor）的数据处理流程，包括如何进行坐标系变换、零点漂移补偿，以及如何将力反馈信号与主运动控制器进行低延迟耦合，实现高精度的力位混合控制。 第四部分：复杂任务规划与离线编程验证 本部分侧重于将机器人从一个运动单元提升为能够执行复杂生产任务的智能单元。 4.1 轨迹生成与插补算法： 超越简单的点位到点位运动，本书详细分析了S型加减速（S-Curve Profiling）和五次多项式（Quintic Polynomial）在保证高速运行平稳性方面的数学细节和参数调整。特别针对高速曲线跟踪，引入了前馈控制（Feedforward Control）的设计方法，以补偿系统的滞后。 4.2 离线编程与虚拟调试： 探讨了使用专业仿真环境（如针对工业领域的特定仿真平台）进行碰撞检测、工作空间验证和运动学校验的流程。内容涵盖了如何构建高保真度的数字孪生模型，并利用仿真结果直接生成目标代码或参数集，以最小化现场调试时间。 4.3 安全性与功能安全（Functional Safety）： 讲解了如何依据ISO 13849和IEC 61508标准设计机器人系统的安全架构。内容包括安全监控单元（如STO/SS1/SS2功能）的选型、安全区域划分，以及如何设计软件看门狗和冗余校验机制，以确保系统满足高等级的安全完整性要求（SIL/PL）。 本书旨在提供一套完整的、面向生产环境的工业机器人系统构建框架，强调理论的严谨性、算法的先进性以及工程实现的可靠性。读者应能掌握构建下一代高精度、高可靠性工业自动化解决方案所需的前沿技术能力。

作者简介

曾吉弘

　　CAVEDU教育团队技术总监
　　Robocon杂志国际中文版 专栏作者

官文绚

　　台北市立大学物化系助理教授
　　国立交通大学电子物理博士

吴维翰(John)

　　学历：美国麻省 Tufts University: 机械工程系学士、硕士（2002，2004）
　　现职：国家发展仪器股份有限公司

chapter 01 LabVIEW 绪论
chapter 02 乐高机器人发展发与零件介绍
chapter 03 LabVIEW 初体验与撰写准则
chapter 04 机器人初体验与控制结构
chapter 05 机器人动作控制
chapter 06 感测器原理与应用
chapter 07 数值运算
chapter 08 其他 EV3 功能
chapter 09 直接控制模式
chapter 10 资料撷取与分析
chapter 11 LabVIEW 的延伸应用
chapter 12 终极循迹机器人
chapter 13 机器视觉
chapter 14 向经典致敬 - 图灵机
chapter 15 Kinect 体感互动
appendix A 范例机器人组装说明
appendix B LabVIEW 的 NXT/EV3 介面
appendix C LabVIEW 的其他乐高机器人周边
appendix D 取得 LEGO MindStorms LabVIEW Module
appendix E 参考文献

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天啊！最近在找一些更深入的 LabVIEW 机器人应用，结果意外挖到這本《LabVIEW高階機器人教戰手冊：打造智慧與趣味兼具的機器人(第二版)》。說實話，我一開始看到「高階」兩個字，心裡還是有點打鼓，畢竟 LabVIEW 在視覺化程式設計的直覺性上很棒，但要弄到「高階」的境界，總覺得會有很多理論或是複雜的演算法，對我這種平常是做一些基礎控制和感測器整合的玩家來說，有點門檻。 不過，這本書的書名又寫著「打造智慧與趣味兼具的機器人」，這讓我非常好奇。我一直覺得，機器人技術不應該只有冰冷的程式碼和精密的機械結構，更應該有「生命力」，能跟人互動，能做一些有趣的事情。所以我抱持著「死馬當活馬醫」的心情，翻開了這本書。 剛開始看，就被它排版和插圖吸引了，不是那種死板板的技術文件，而是有很多流程圖、電路圖和實際操作的照片，讓我感覺好像有位經驗豐富的老師傅在旁邊手把手教學一樣。書中提到一些我平常在網路上找不到、或是看了半懂不懂的 LabVIEW 函式庫應用，像是如何更有效率地處理影像辨識的資料，或是如何利用 LabVIEW 的某些模組來實現更複雜的路徑規劃。 最讓我驚喜的是，書中很多章節都穿插了「實戰案例」，而且這些案例聽起來就超酷的！不只是單純的循跡或避障，而是像是教你如何讓機器人「理解」指令，或是讓它能透過視覺來辨識不同的物體。這完全符合我對「智慧」的想像。而且，很多案例後面都附上了程式碼範例，這對我這種動手派來說，簡直是福音！可以直接拿來改，或是當作學習的起點。 總之，這本書絕對不是那種讓你看了之後，只懂一點皮毛的書。它真的會引導你深入 LabVIEW 的應用，並且將這些應用落實在讓你眼睛一亮的機器人專案上。如果你的 LabVIEW 基礎還不錯，想要進一步提升機器人專案的「智慧」和「趣味性」，這本書絕對值得你入手。我現在就迫不及待地想把書裡學到的東西，應用到我手邊的幾個專案上，希望也能打造出讓大家驚豔的機器人！

评分☆☆☆☆☆

最近真的對 LabVIEW 在機器人領域的應用產生了濃厚的興趣，尤其想找一本能夠帶我深入研究的書籍，結果就看到了這本《LabVIEW高階機器人教戰手冊：打造智慧與趣味兼具的機器人(第二版)》。說實在的，我一看到「高階」這個詞，心裡難免有點擔心，畢竟 LabVIEW 以其易於上手的圖形化介面聞名，但要達到「高階」的程度，通常會涉及一些我比較陌生的演算法、或是底層的硬體協定，這對我這種平常比較習慣於基本控制和感測器整合的玩家來說，可能會有點吃力。 不過，書名中「打造智慧與趣味兼具的機器人」這幾個字，又讓我重新燃起了希望。我一直覺得，機器人技術不應該只是冰冷的程式碼和精密的機械結構，更應該注入「生命力」，能夠與人進行互動，能夠完成一些充滿樂趣的任務。因此，我抱持著「就算學不會全部，也能學到一點新東西」的心態，決定認真閱讀這本書。 一翻開書本，我就被它清晰的架構和豐富的內容所吸引。書中的講解方式非常親切，彷彿有一位經驗豐富的導師在旁邊一步一步指導。它不僅僅介紹了許多 LabVIEW 的進階函式庫，更重要的是，它提供了大量的實際操作步驟和程式碼範例，讓我能夠立刻上手。例如，書中有一個關於機器人視覺辨識的章節，它詳細地介紹了如何利用 LabVIEW 的影像處理工具，去辨識不同形狀和顏色的物體，這對於我平常在專案中遇到的物體識別問題，提供了非常實用的解決方案。 而且，書中提到的許多「趣味」應用，更是讓我眼前一亮。它示範了如何讓機器人製作出更具互動性的遊戲，或是如何讓機器人透過感測器來模擬一些簡單的動物行為。這些都讓我看到，原來機器人除了實用價值之外，還能擁有這麼多豐富的娛樂和教育的可能性。我平常的專案都比較偏向功能性，看完這本書，真的讓我對機器人的潛力有了全新的認識。 總的來說，這本書絕對是一本值得推薦的進階讀物，特別是對於那些想要在 LabVIEW 機器人開發領域更上一層樓的讀者。它不會讓你感到不知所措，而是會一步一步引導你探索更深入的應用，並且激發你創造出更有智慧、更有趣的機器人。我現在已經迫不及待地想把書裡學到的知識，應用到我手邊的幾個機器人專案上，期待能做出令人驚喜的作品！

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最近剛好在尋找更進階的 LabVIEW 機器人應用書籍，偶然間看到了這本《LabVIEW高階機器人教戰手冊：打造智慧與趣味兼具的機器人(第二版)》。坦白講，我對「高階」這個詞總是心存戒備，因為 LabVIEW 的強項在於其直觀的可視化程式設計，但若要達到「高階」的境界，往往會伴隨著複雜的演算法或是底層的硬體通訊知識，這對我這種習慣於基礎控制和感測器整合的開發者來說，總覺得有點吃力。 不過，書名中的「打造智慧與趣味兼具的機器人」這幾個字，卻深深地吸引了我。我一直認為，機器人技術不應僅止於冰冷的程式碼和精密的機械結構，更應該具備「生命力」，能夠與人類互動，能夠完成一些有意思的任務。因此，我帶著「姑且一試」的心態，翻開了這本書。 一開始閱讀，我就被書本的排版和豐富的插圖所吸引。它並非一本枯燥乏味的技術手冊，而是充滿了清晰的流程圖、結構化的電路圖，以及大量的實際操作照片，讓我有種彷彿有位經驗豐富的導師在旁循循善誘的感覺。書中介紹了許多我在網路上難以尋覓，或是看了就覺得似懂非懂的 LabVIEW 函式庫應用，例如如何更有效地處理影像辨識的資料串流，或是如何利用 LabVIEW 的特定模組來實現更複雜的運動路徑規劃。 令我最為驚喜的是，書中的許多章節都緊密結合了「實戰案例」，而且這些案例聽起來都非常令人興奮！它們不只是簡單的循跡或避障功能，而是更進一步地教導讀者如何讓機器人「理解」指令，或是透過視覺感測來辨識不同的物件。這完全符合我對「智慧」的定義。更棒的是，許多案例都附有詳盡的程式碼範例，這對我這種「動手派」的學習者來說，簡直是無價之寶！我可以立即拿來修改，或是以此為基礎，開啟我的學習之路。 總而言之，這本書絕非讓你學到一些皮毛的入門指南。它確實能夠引導你深入 LabVIEW 的應用領域，並且將這些應用具體實踐在令人讚嘆的機器人專案中。如果你已經具備了 LabVIEW 的基礎知識，並且渴望提升你的機器人專案在「智慧」與「趣味」方面的表現，那麼這本書絕對是你不可錯過的選擇。我現在迫不及待地想將書中所學，應用到我手邊的幾個專案中，希望也能打造出讓大家驚豔的機器人！

评分☆☆☆☆☆

最近正在努力精進 LabVIEW 在機器人領域的應用，所以特別尋找了一本進階的書籍，找到了這本《LabVIEW高階機器人教戰手冊：打造智慧與趣味兼具的機器人(第二版)》。坦白講，光是看到「高階」這兩個字，心裡就有一點小小的壓力，因為 LabVIEW 的視覺化程式設計雖然直觀，但要做到「高階」的程度，我總覺得會牽扯到很多比較深奧的演算法或者複雜的硬體底層架構，這對我平常只是做一些基礎控制和感測器整合的玩家來說，門檻有點高。 但是，書名中「打造智慧與趣味兼具的機器人」這句話，卻讓我產生了濃厚的興趣。我一直覺得，機器人技術的發展，不應該僅僅是冰冷的程式碼和精密的機械結構，更應該注入「生命力」，能夠與人進行互動，能夠完成一些充滿樂趣的任務。所以，我抱持著「就算學不會全部，也能學到一部分」的心態，決定深入研究這本書。 翻開書本，馬上就被它清晰的架構和豐富的內容所吸引。書中的講解方式非常親切，彷彿有一位資深的工程師在旁邊手把手指導。它不僅僅是羅列了許多 LabVIEW 的進階函式庫，更重要的是，它提供了大量的實際操作步驟和程式碼範例，讓我能夠立刻上手。例如，書中有一個關於機器人視覺辨識的章節，它詳細地介紹了如何利用 LabVIEW 的影像處理工具，去辨識不同形狀和顏色的物體，這對於我平常在專案中遇到的物體識別問題，提供了非常實用的解決方案。 而且，書中提到的許多「趣味」應用，更是讓我眼前一亮。它示範了如何讓機器人製作出更具互動性的遊戲，或是如何讓機器人透過感測器來模擬一些簡單的動物行為。這些都讓我看到，原來機器人除了實用價值之外，還能擁有這麼多豐富的娛樂和教育的可能性。我平常的專案都比較偏向功能性，看完這本書，真的讓我對機器人的潛力有了全新的認識。 總體來說，這本書絕對是一本值得推薦的進階讀物，特別是對於那些想要在 LabVIEW 機器人開發領域更上一層樓的讀者。它不會讓你感到不知所措，而是會一步一步引導你探索更深入的應用，並且激發你創造出更有智慧、更有趣的機器人。我現在已經迫不及待地想把書裡學到的知識，應用到我手邊的幾個機器人專案上，期待能做出令人驚喜的作品！

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最近真的迷上了 LabVIEW 在機器人上的應用，想說要找本進階一點的書來參考，結果就看到了這本《LabVIEW高階機器人教戰手冊：打造智慧與趣味兼具的機器人(第二版)》。坦白說，我對「高階」這個詞還蠻敏感的，畢竟 LabVIEW 的優勢就是它的圖形化介面，很容易上手，但真的要做到「高階」，我總覺得會牽扯到很多我平常不太碰的演算法或是底層的硬體協定，一想到就覺得腦袋要打結了。 不過，書名裡「打造智慧與趣味兼具的機器人」這句話，又讓我燃起了希望。我一直覺得，機器人不能只是冰冰冷冷的執行指令，應該要有更多人性化的互動，做一些有創意、有趣的事情。所以，我還是決定買來看看，抱持著「不管怎樣，總會學到點東西」的心態。 一翻開，就被它的內容豐富度和清晰的架構給吸引了。書裡面的例子都非常貼近實際應用，而且不只是理論的講解，更多的是實際操作的步驟和程式碼的範例。例如，書中有一段關於影像處理的章節，它不僅教你如何使用 LabVIEW 進行基本的影像擷取，還深入探討了如何利用一些進階的影像辨識演算法來讓機器人「看懂」周遭的環境。這點對我來說非常有幫助，因為我一直覺得，機器人的「智慧」很大一部分來自於它對環境的感知能力。 而且，書中提到的那些「趣味」的應用，真的讓人眼睛一亮。像是如何讓機器人設計出一些更有趣的遊戲互動，或是如何透過 LabVIEW 來讓機器人模仿一些簡單的生物動作。這些都讓我看到了機器人除了實用性之外，更多了一份娛樂和教育的價值。我平常都是在做一些比較制式的專案，看完這本書，真的讓我對機器人的潛力有了更深的想像。 整體而言，這本書對於想要在 LabVIEW 機器人開發上有所突破的讀者來說，絕對是一本值得推薦的參考書。它不會讓你覺得遙不可及，而是會一步步引導你進入更深層次的應用，並且激發你創造出更具智慧和趣味的機器人。我現在已經迫不及待地想把書裡學到的技巧，應用到我正在進行的專案中，相信一定能讓我的機器人有更上一層樓的表現！