FLL+WRO乐高机器人竞赛教程 机械、巡线与PID

"以spike和EV3机器人为载体同步编写。 通过180多例搭建和200多例程序探索竞赛机器人的设计。"

本书以乐高spike机器人和EV3机器人为载体进行编写，围绕FLL和WRO机器人竞赛，通过180多个搭建示例，详细讲解机械原理、机械传动设计、机械臂系统设计，以及竞赛机器人主机设计与机械平台设计。结合200多个程序示例，详细讲解竞赛机器人的运动、巡线、定位、路径规划、PID拓展与优化等程序的设计。书中还给出了竞赛机器人的“我的模块”程序设计，让各年龄段的学生都能够学会简洁高效的程序编写。本书可作为小学生和中学生学习机器人和竞赛的教材或参考书，同时也适合科技爱好者在自学时选用。

第1章 电机与传感器
1.1 乐高机器人
1.1.1 spike机器人
1.1.2 EV3机器人
1.1.3 机器人的数据显示
1.2 伺服电机
1.2.1 伺服电机原理
1.2.2 电机编程模块
1.2.3 时间与循环
1.2.4 电机的变速控制
1.2.5 模拟匀加速运动
1.2.6 拓展阅读：匀加速直线运动方程
1.2.7 电机转速的测量
1.2.8 拓展阅读：电机堵转
1.3 传感器
1.3.1 光电传感器原理
1.3.2 光电传感器编程
1.3.3 反射光强度
1.3.4 光值的标准化
1.3.5 陀螺仪传感器
1.3.6 加速度传感器
第2章 机械传动设计
2.1 杠杆
2.1.1 杠杆的种类
2.1.2 力矩与扭矩
2.2 轴传动
2.2.1 轴
2.2.2 轮轴
2.2.3 万向节
2.2.4 离合轴
2.3 齿轮传动
2.3.1 从动齿轮与主动齿轮
2.3.2 齿数比
2.3.3 齿轮的离合传动
2.3.4 平行轴齿轮传动
2.3.5 垂直轴齿轮传动
2.3.6 蜗杆传动
2.3.7 齿条传动
2.3.8 链传动
2.3.9 棘轮机构
2.4 滑轮
2.5 凸轮机构
2.6 平面连杆机构
2.6.1 平面四杆机构
2.6.2 曲柄摇杆机构
2.6.3 双曲柄机构
2.6.4 双摇杆机构
2.6.5 衍生平面四杆机构
2.7 斜面与气动力
2.7.1 斜面
2.7.2 气动力
第3章 竞赛机器人设计
3.1 轮式机器人设计
3.1.1 机器人的移动方式
3.1.2 轮式机器人设计方法
3.1.3 巡线机器人设计
3.2 机械臂系统设计
3.2.1 机械臂系统
3.2.2 容器设计
3.2.3 杆式机械臂设计
3.2.4 连杆机械臂
3.2.5 齿条机械臂设计
3.2.6 弹力辅助机械臂设计
3.2.7 滑道机械臂
3.2.8 机械臂系统设计
3.2.9 触发式机械装置设计
3.2.10 电机动力分配
3.2.11 机械臂编程
3.3 FLL竞赛机器人设计
3.3.1 FLL机器人竞赛
3.3.2 FLL竞赛机器人主机设计（spike）
3.3.3 FLL竞赛机器人机械平台设计（spike）
3.3.4 FLL机械平台拓展设计（spike）
3.3.5 FLL竞赛机器人主机设计（EV3）
3.3.6 FLL机械平台设计（EV3）
3.3.7 FLL机械平台拓展设计（EV3）
3.3.8 FLL竞赛机器入主程序设计
3.4 WRO竞赛机器人设计
3.5 机器人的运动与定位
3.5.1 机器人低速直行
3.5.2 机器人变速直行
3.5.3 机器人高速直线移动指定距离
3.5.4 机器人“撞击”定位
3.5.5 导向轮辅助直行
3.5.6 机器人转向定位
3.5.7 寻找前进的很好出口
3.5.8 机器人垂直定位
3.5.9 拓展阅读：机器人的垂直定位
第4章 比例巡线机器人
4.1 单光电机器人巡线
4.1.1 状态巡线
4.1.2 比例巡线
4.1.3 彩色线巡线
4.1.4 多线形巡线
4.1.5 终止巡线
4.2 机器人上线
4.2.1 检测黑线
4.2.2 垂直上线
4.2.3 斜上线
4.2.4 平行上线
4.3 双光电机器人巡线
4.3.1 双光电机器人巡线原理
4.3.2 双光电机器人巡线终止
4.3.3 双光电机器人上线
第5章 PID算法与拓展
5.1 从龟兔赛跑到微积分
5.1.1 一条斜线的描述——比例函数
5.1.2 龟兔赛跑的“极限”
5.1.3 微分
5.1.4 积分
5.1.5 拓展阅读：龟兔赛跑的极限追逐
5.1.6 拓展阅读：计算苹果在任意时刻的速度
5.1.7 拓展阅读：三角形面积计算拓展
5.1.8 拓展阅读：路程即为速度对时间的积分
5.2 PID算法与巡线
5.2.1 PID巡线算法
5.2.2 比例算法
5.2.3 微分算法
5.2.4 积分算法
5.2.5 PID算法调试
5.2.6 PID双光电巡线
5.3 PID算法优化
5.3.1 电机制动的PID控制
5.3.2 积分分离
5.3.3 变速积分
5.3.4 积分的无限增长
5.3.5 PID限幅
5.3.6 消除微小振荡
5.3.7 PID的时间控制
5.4 PID巡线算法优化
5.4.1 PID巡线的特点
5.4.2 积分遗忘
5.4.3 拓展阅读：积分优选值
5.4.4 积分限幅
5.4.5 变速PID巡线
5.5 PID算法应用拓展
5.5.1 机器人精准转向
5.5.2 机器人精准直行
5.5.3 机器人匀速运动
5.6 自平衡机器人
5.6.1 自平衡机器人设计
5.6.2 自平衡机器人直立
5.6.3 自平衡直立程序优化
5.6.4 自平衡机器人的转向
5.6.5 自平衡机器人前后移动
5.6.6 自平衡机器人原地静止
5.7 竞赛机器人“我的模块”程序设计（spike）
5.7.1 机械臂定位模块
5.7.2 垂直定位模块
5.7.3 单光电巡线模块
5.7.4 精准转向模块（陀螺仪传感器）
5.7.5 精准直行模块（陀螺仪传感器）
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