谁都会做的超好玩感测机器人 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书制作的机器人，并不是比赛那种爱好迷需要花很多工夫才能学会制作的机器人。而是推荐给对机器人有兴趣，喜欢制作东西，或是想要学习电工基础知识，特别是对数位技术和感测技术感兴趣的人。只要稍微准备一下电工的所需工具，在网路或实体商店购买本书介绍的相关零组件，按部就班地根据书上的说明制作，就能组装出一台能够做出预设动作的机器人！

　　在需要用到电路和电子控制的「电工制作」中，最让初学者感到麻烦的地方在于无法看到电力和电力讯号，因此，在接线时如果发生问题，就会不知道该如何解决。关于这一点，本书会举出发生问题时的具体范例，仔细指出问题所在，并详加解说，让读者可以自己解决问题。

　　如果读者以前曾经挑战过制作电力控制的机器人，但却半途而废没有成功，那么，还请透过本书再次挑战制作机器人看看，一起体验制作机器人的乐趣吧！

本书特色

　　◎挑战仿生机器人、步行机器人入门款！自己动手也会做！
　　◎活泼趣味的插画辅助内文解说，更加浅显易懂。
　　◎六款电力控制机器人，兼具趣味与学习性！
 

深入探索开源硬件与创意电子学：从零构建智能交互装置 本书聚焦于使用主流的开源硬件平台，如树莓派（Raspberry Pi）和Arduino系列微控制器，结合各种传感器、执行器和编程语言（如Python和C++），引导读者构建一系列实用、有趣且具有互动性的电子项目。 本书旨在打破电子制作的神秘感，让即便是初学者也能理解底层逻辑，并最终实现自己的创意构想。 第一部分：基础搭建与环境就绪 本部分将作为读者进入电子制作世界的坚实基石。首先，我们将详细介绍最常用的两类平台：基于微控制器的Arduino系列（如Uno、Nano）和基于单板计算机的树莓派（如Pi 4、Pi Zero 2 W）。我们将讲解它们的硬件架构、内存、输入/输出（I/O）引脚的含义，以及如何正确地安装和配置其开发环境。 对于Arduino部分，重点讲解如何安装Arduino IDE，编写第一个“点灯程序”（Blink），理解`setup()`和`loop()`函数的执行流程，以及如何使用数字和模拟I/O口进行基础控制。我们将深入探讨PWM（脉冲宽度调制）技术，这是控制电机速度和LED亮度的关键。 对于树莓派部分，我们将指导读者完成操作系统的安装（Raspberry Pi OS），远程访问（SSH），以及Python环境的搭建。Python作为树莓派的首选语言，其简洁的语法非常适合快速原型开发。我们将介绍如何使用`gpiozero`或`RPi.GPIO`库来控制引脚，并进行初步的硬件交互测试。 此外，本部分还会涵盖电路基础知识。即使不涉及复杂的理论推导，我们也必须理解欧姆定律（V=IR），串联与并联电路的区别，电阻、电容、二极管的基本功能，以及如何安全地使用面包板（Breadboard）进行临时电路连接，避免短路和元件损坏。ESD（静电放电）的防护措施也将被强调，以确保昂贵元件的寿命。 第二部分：传感器接入与数据采集 电子学的核心在于感知世界。本部分专注于将各种类型的传感器集成到我们的控制系统中，采集环境数据。 我们将分类介绍不同类型的传感器及其接口协议： 1. 数字传感器： 例如简单的按钮开关、光敏电阻（LDR）的数字输出模式。重点讲解如何通过中断（Interrupts）来响应快速的外部事件。 2. 模拟传感器： 如超声波测距传感器（HC-SR04）、电位器、或简单的温度传感器（如TMP36）。我们将详细解释模数转换器（ADC）的工作原理，以及在Arduino和树莓派（如果使用外部ADC模块）上如何读取连续的电压值并将其映射到实际物理量（如厘米、摄氏度）。 3. I2C与SPI通信协议： 对于更复杂的传感器，如高精度温湿度传感器（如BME280/BMP180）或OLED显示屏，必须掌握串行通信协议。我们会用清晰的图表解释主/从设备、时钟信号和数据线的作用，并提供实际的库调用示例代码，实现高效的数据交换。 4. 数据处理与过滤： 采集到的原始数据往往充满噪声。本章将引入基础的信号处理概念，比如如何使用移动平均滤波（Moving Average Filter）或卡尔曼滤波（Kalman Filter的简化版）来平滑传感器读数，提高系统的稳定性。 第三部分：驱动与执行：让系统动起来 数据采集后，系统需要做出反应。本部分将详细介绍如何控制各种输出设备，将数字信号转化为物理动作。 1. LED与显示： 除了基础的点亮，我们将学习如何使用PWM实现平滑的渐变效果（Fade-in/Fade-out）。对于更复杂的可视化，我们会介绍字符型LCD 1602模块的控制，以及使用I2C接口的SSD1306 OLED屏来显示图形和实时数据。 2. 直流电机与步进电机控制： 直流电机的驱动需要电流放大，我们将讲解H桥（如L298N或更高效的MOSFET阵列）的原理，如何安全地驱动电机，并实现正反转控制。对于需要精确角度控制的步进电机，我们将深入讲解步进原理，以及如何使用ULN2003驱动板或专用步进驱动器，编写程序实现精确的角度定位。 3. 伺服电机应用： 伺服电机因其易用性和角度反馈能力，常用于小型机械臂或舵机控制。我们将展示如何使用`Servo.h`库或Python的相应库，精确控制其转角，并探讨如何通过摇杆（Joystick）模块实现输入与输出的直接映射。 4. 人机交互界面（HMI）： 讨论如何集成按键矩阵、旋钮编码器作为输入设备，并结合前面学到的显示技术，构建一个具有基本操作界面的系统，例如通过按键切换显示模式或调整参数。 第四部分：连接世界：网络通信与物联网（IoT） 现代电子项目很少孤立存在。本部分将侧重于如何利用树莓派的联网能力，将我们的设备接入互联网，实现远程监控和控制。 1. 基础网络概念： 简要介绍IP地址、端口、TCP/UDP协议的基本区别。 2. MQTT协议实践： MQTT是物联网中最轻量级的消息传输协议。我们将详细演示如何搭建一个本地MQTT Broker（如Mosquitto），并使用Python的`paho-mqtt`库编写客户端程序，实现设备与Broker之间的发布/订阅机制。这可以用于远程发送指令或接收传感器数据。 3. Web服务器的搭建： 利用树莓派上的Flask或Node.js框架，搭建一个简单的本地Web服务器。读者可以从任何连接到同一局域网的设备上，通过浏览器查看传感器数据，甚至通过网页按钮来控制继电器或LED。 4. 云端集成： 介绍如何将数据发布到流行的云服务平台（如ThingsBoard或Adafruit IO的免费层级），实现跨地域的数据可视化和历史记录存储，为构建真正的“智能”系统打下基础。 第五部分：项目实战与系统整合 最后一部分是将前述所有知识点融会贯通，构建至少三个完整的、具有实际应用价值的项目。每个项目都将包含详细的物料清单（BOM）、电路图、完整的代码和调试步骤。 1. 环境监测站： 结合温湿度传感器、超声波传感器和OLED显示屏，构建一个本地显示温湿度、空气质量（假设使用PM2.5传感器模块）并能实时显示当前房间内最近物体距离的设备，所有数据通过MQTT推送到本地Broker。 2. 自动化浇水系统原型： 使用土壤湿度传感器作为输入，通过Arduino控制一个小型水泵（需使用继电器驱动），并编写逻辑来判断土壤湿度是否低于阈值，进行定时或按需浇水。系统可通过一个网络界面显示当前湿度和上次浇水时间。 3. 简易遥控小车/机械臂基础模块： 使用树莓派作为主控，通过蓝牙（或其他无线模块如NRF24L01）接收来自手机或电脑的指令，控制两个直流电机实现移动，或者控制两个伺服电机实现简单的抓取或移动动作。重点在于建立可靠的无线通信链路和指令解析机制。 本书强调动手实践和调试能力，鼓励读者在遇到问题时，学会使用万用表进行基础电压和电阻测量，并善用在线社区资源进行故障排除，真正掌握电子制作的完整流程。

作者简介

熊谷文宏

　　学历：神奈川大学工学院电子工学系毕业。
　　经历：前东京都立町田工业高等学校教师。
　　现任：东京都立产业技术高等专门学校管理课（技术）。
　　主要着作：《电气のための基础数学（暂译：学习电学所需的基础数学）》／东京电机大学出版、《絵ときでわかる电気电子计测（暂译：图解电力电子测量）》／Ohmsha出版等。

译者简介

陈晓峯

　　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。译有《居家医疗与访视看护、长期照护的整合》、《谁都会做的超好玩感测机器人》等。
 

前言……3
主要购买的零件清单……8

第1章 制作各种机器人都通用的电源电路……9
1.1 进行制作机器人的前置作业……10
1.2 解析用来组装电子电路的面包板……11
1.3 准备电源电路的零件……20
1.4 在面包板上组装电源电路……25
1.5 利用实验确认电源电路……35

第2章 制作来回移动的公车型机器人……41
2.1 什么是来回移动的公车型机器人……42
2.2 准备公车型机器人的零件……43
2.3 制作机器人的机身和底盘……47
2.4 组装控制电路，利用实验确认电路……52
2.5 将组装完成的控制电路安装到机身上，加点创意让机器人变得更有趣……74

第3章 制作追着光跑的小狗机器人……77
3.1 什么是追着光跑的小狗机器人……78
3.2 准备小狗机器人的零件……79
3.3 制作机器人的机身和底盘……83
3.4 了解控制电路的功用后进行组装……89
3.5加点创意让组装完成的机器人变得更有趣……110

第4章 制作手一靠近就逃走的兔子机器人……111
4.1 什么是手一靠近就逃走的兔子机器人……112
4.2 准备兔子机器人的零件……113
4.3 制作机器人的机身和底盘……121
4.4 了解控制电路的功用后进行组装……128
4.5 将组装完成的控制电路安装到机身上，驱动机器人前进……139

第5章 制作尺蠖虫机器人……141
5.1 什么是尺蠖虫机器人……142
5.2 准备尺蠖虫机器人的零件……143
5.3 制作机器人的机身和底盘……145
5.4 了解控制电路的功用后进行组装……153
5.5 将组装完成的控制电路安装到机身上，驱动机器人前进……163

第6章 制作对声音产生反应的步行机器人……165
6.1 什么是对声音产生反应的步行机器人……166
6.2 准备4足步行机器人的零件……168
6.3 制作机器人的机身和底盘……170
6.4 了解控制电路的功用后进行组装……182
6.5 将组装完成的控制电路安装到机身上，驱动机器人前进……193

第7章 制作循迹自走车……195
7.1 什么是循着黑线行进的循迹自走车……196
7.2 准备循迹自走车的零件……199
7.3 制作自走车的车身和底盘……201
7.4 了解控制电路的功用后进行组装……205
7.5 将组装完成的控制电路安装到车身上，驱动自走车行进……217

索引……221
 

前言

　　机器人已经愈来愈融入我们的日常生活中。前往玩具店，可以看到店内摆满各种玩赏用的机器人玩具。甚至还有摆放一些，只要摸摸它的头，就会开始说话，并露出可爱表情和动作的疗癒型机器人。在制造工厂中，还有许多用来节省人力的工业机器人活跃于生产线上。最近，在自然灾害现场与辐射区域等人们无法接近的恶劣环境中大显身手的机器人也备受瞩目，机器人正处于快速发展的阶段。

　　笔者大约是从机器人对战的竞技大赛逐渐兴起的那个时候，开始对机器人感兴趣。目前，具有悠久历史的机器人大赛中，还包括全日本相扑机器人大赛，因为这项比赛开始之后，让高工学生有机会制作机器人并参加比赛，笔者就这样一头栽进机器人的世界中。因为经年累月的钻研与出赛经验，使笔者有机会在高中大赛中获得全国冠军，成为笔者的一项骄傲。

　　本书制作的机器人，并不是比赛那种爱好迷需要花很多工夫才能学会制作的机器人。为了推荐给对机器人有兴趣，喜欢制作东西，或是想要学习电工基础知识，特别是对数位技术和感测技术感兴趣的人，笔者才着手撰写这本书。

　　只要稍微准备一下电工的所需工具，在网路或实体商店购买本书介绍的相关零组件，按部就班地根据书上的说明制作，就能组装出一台能够做出预料动作的机器人。

　　在需要用到电路和电子控制的「电工制作」中，最让初学者感到麻烦的地方在于无法看到电力和电力讯号，因此，在接线时如果发生问题，就会不知道该如何解决。关于这一点，本书会举出发生问题时的具体范例，仔细指出问题所在，并详加解说，让读者可以自己解决问题。

　　如果读者以前曾经挑战过制作电力控制的机器人，但却半途而废没有成功，那么，还请透过本书再次挑战制作机器人看看，一起体验制作机器人的乐趣吧，笔者非常有自信可以在此向大家推荐本书。

　　本书将在各章，依序制作6台机器人。每台机器人都会精心制作成可以利用现有的感测器来进行控制，并且驱动机器人做出各具特色的动作。

　　本书共有7章，第1章制作各章都通用的电源电路，在本章中，将仔细解说在组装电源电路时必须用到的面包板的结构，让每位读者都能有自信地配接电路线。第2章制作利用触碰感测器来控制来回移动的公车型机器人。第3章制作可视光感测器的小狗机器人，让小狗机器人可以追着光跑动。第4章制作红外线距离感测器的机器人，只要手一接近机器人就会逃走。第5章制作触碰感测器的尺蠖虫机器人。第6章制作内建麦克风的步行机器人，听到声音后就会前进。第7章制作内建红外线感测器的循迹自走车。

　　就像这样，6种机器人的感测器各不相同，也会做出各具特色的动作。在制作机器人时，因为每个人的兴趣和喜好各不相同，想要制作什么样的机器人也是因人而异。因此，为了让每位读者不管想从哪种机器人开始制作都没问题，本书会重复介绍各章通用的零件和齿轮箱组的组装说明，还请谅解。此外，第2章的电子电路比其他章的还要复杂，建议可以留到最后再来挑战。

　　最后，在汇整本书内容时，有请到网购公司协助提供零件用于机器人制作，希望网购公司今后还能继续提供零件。另外，在各章中都有刊登零件清单，如果遇到找不到那种零件的情况，请使用其他的代替品来解决。

　　此外，在出版本书之际，株式会社Ohmsha的各位先进也提供许多宝贵意见，让本书得以变得浅显易懂。另外，也获得美编设计师、插画家、工作人员等各方的鼎力协助，在此深表感谢。
 

评分☆☆☆☆☆

《谁都会做的超好玩感测机器人》，光看这个书名就觉得一股亲切感扑面而来！我一直是个动手能力不强，但又对新科技充满好奇心的人。常常看到一些关于机器人、智能家居的报道，觉得很酷，但又觉得这些东西离我太遥远了，需要很高深的知识才能接触。这本书的“谁都会做”几个字，简直像给了一个巨大的鼓励，让我觉得也许我也可以尝试一下。我最害怕的就是那种厚厚一本全是公式和理论的书，读起来让人昏昏欲睡。我更期待的是那种能够直接上手，边玩边学，通过实践来理解概念的书。所以，我非常希望这本书能有清晰易懂的图解和详细的步骤说明，最好是能用最简单易懂的语言来解释那些看似复杂的感测原理。而“超好玩”三个字，更是让我充满了期待。我脑海中已经勾勒出一些画面，也许这本书会教我用一些身边就能找到的材料，制作出能对声音做出反应的小装置，或者一个能感应到光线明暗变化的小伙伴。我希望这本书能让我感受到创造的乐趣，并且在玩乐中学习，打破我对科技的刻板印象，让我发现原来科学也可以如此贴近生活，如此有趣！

评分☆☆☆☆☆

老实说，《谁都会做的超好玩感测机器人》这书名刚映入眼帘的时候，我脑子里闪过一万个“不可能”的念头。我属于那种看到电路图就头晕，对编程更是敬而远之的人，平时做的最多就是组装宜家家具。但“谁都会做”这四个字，像是在黑暗中点亮了一盏小灯，让我觉得也许我也可以尝试一下。我最怕的就是那种长篇大论、理论堆积如山的教程，读完还是不知道从何下手。我更倾向于那种“动手实践”型的书，边做边学，通过实际操作来理解概念。所以，我非常期待这本书能有非常详细的步骤分解，图文并茂，最好是那种连我家小孩都能看懂的图解。而且，“感测机器人”听起来就很有趣，是不是意味着这些机器人能“感知”周围的环境？比如，光线、声音、甚至是障碍物？我脑子里已经浮现出一些有趣的场景，如果能做一个感应到有人靠近就发出欢迎语的小装置，或者一个能自动避开桌脚的“小跟屁虫”，那该多有趣！我希望这本书能帮我打开新世界的大门，让我发现自己原来也可以成为一个“创客”，并且享受创造的乐趣，而不是被技术吓倒。

评分☆☆☆☆☆

这本《谁都会做的超好玩感测机器人》听起来就像是我一直在寻找的那本“点亮生活”的工具书！我平时喜欢接触新鲜事物，对DIY和一些新奇的科技产品都挺感兴趣的，但常常因为觉得门槛太高而却步。像是“感测机器人”这种东西，在我的印象里总是和复杂的电路板、编程语言挂钩，听着就让人头疼。然而，这书名却用一种非常亲切、大众化的语言，强调了“谁都会做”和“超好玩”，这让我觉得它很可能是打破了传统科技书籍的刻板印象，用一种非常接地气的方式来引导读者。我特别好奇它的内容会是如何安排的，是不是会从最基础的感测原理讲起，然后一步步引导读者进行组装和调试？我希望它能提供一些非常清晰、易懂的图示，甚至是视频教程的链接（虽然书名没明说，但我抱有期望！），让即使是零基础的初学者也能跟得上。而且，“超好玩”这三个字，更是吊足了我的胃口，不知道它设计的机器人项目会是什么样的？是小巧可爱的、有点蠢萌的，还是能完成一些实际小任务的？我设想着，如果通过这本书，我能亲手做出一个能避障的小车，或者一个能跟着音乐跳舞的小机器人，那成就感绝对爆棚！这不仅仅是学习技术，更是激发创造力，让我的生活增添一份乐趣和成就感。

评分☆☆☆☆☆

哇！看到《谁都会做的超好玩感测机器人》这书名，我眼睛都亮了！作为一个平时对科技感到既好奇又有点畏惧的普通人，这个名字简直就像救星一样。常常觉得机器人、感测这些词听起来好高深，好像需要很专业的知识才能碰触，但“谁都会做”这四个字瞬间拉近了距离，感觉打开了一扇通往新世界的大门。我一直很想动手玩点什么，但又担心自己基础太差，买来工具和零件结果像一堆废铁，那也太浪费了。这书名承诺的“超好玩”更是让人期待，毕竟谁不想要边学边玩呢？我脑海里已经开始幻想，是不是可以用简单的材料，甚至生活周遭就有的东西，就能搭出一个会动、会感应的小家伙，而且过程绝对不会枯燥乏味。想想看，如果能让一个机器人跟着光线移动，或者感应到人就发出声音，那得有多酷！这不仅仅是制作一个东西，更像是把科学变得触手可及，让原本抽象的概念变得具象化、有生命力。我迫不及待想知道，它究竟是如何做到“谁都会做”的，是不是有非常详细的图解和步骤，或者用了什么非常容易理解的教学方法。希望这本书能点燃我心中的创客魂，让我也能成为那个“谁”！

评分☆☆☆☆☆

“谁都会做的超好玩感测机器人”，这个书名简直是为我量身定做的！我一直是个科技小白，看到那些复杂的电子元件和代码就两眼发黑，但又对机器人和人工智能充满了好奇。平时看新闻里那些酷炫的机器人，总觉得离自己很遥远。这本书的出现，就像是把遥远的星空拉近了，告诉我原来我也能触摸到科技的边际。我特别喜欢“超好玩”这个词，它暗示着这本书不会是枯燥的理论讲解，而是充满趣味性和互动性。我期待它能提供一些循序渐进的教学方法，从最基础的部件介绍开始，一步步引导我完成一个能够实际运作的机器人。也许是关于如何连接传感器，如何让机器人做出简单的反应，甚至是如何通过一些非常简单的编程（如果需要的话）来控制它们。我希望这本书能让我了解到，原来学习机器人制作并不需要深厚的理工背景，只需要一颗好奇心和一双愿意动手的手。想象一下，用自己的双手创造出一个能感知环境、会“思考”的机器小家伙，那份成就感肯定无与伦比！这不仅仅是学习一门技术，更是激发我探索世界、解决问题的能力。