智能物流机器人设计与制作

在新工科背景下，对于机器人专业本科生的培养不只是机器人相关技术教学，还需要培养学生的问题解决能力。学生需要具备一定的工程知识素养、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会等方面的能力。而设计基于综合项目的特色课程是达成新工科背景下人才培养的重要抓手，新工科毕业要求如何培养学生解决复杂工程问题的能力。本书优选的特点在于智能物流机器人课程是一门综合性、引导性的课程，简要但全面介绍智能机器人技术所涉及的关键专业知识。本书的核心目标是让初学者明确：想要设计制作出一个机器人需要哪些专业知识，让学生在学习过程中明晰各个专业课程之间的关联，从而降低了机器人相关专业知识的学习难度。

本书主要介绍智能物流机器人的设计与制作，分为基础篇和进阶篇，其中基础篇以物流机器人为对象详细讲解了机器人机构设计、本体制作、机器人控制程序编写和整机调试几个部分；进阶篇就机器视觉、运动控制和通信技术进行了进一步的阐述。 本书可作为中国大学生工程实践与创新大赛（原工程能力竞赛）智能物流机器人赛项的指导教材，其中涉及的机器人机构设计与制作、控制系统硬件原理与搭建、机器人控制程序编写也是工程实践与创新大赛重点考查的部分。

陈建,坚持以学生为本，推动传统实验探究式-小班化教学改革，探索“基础理论-基本练习-综合设计-学科交叉-研究探索-创新创业”全过程层次递进的工程创新实践课程体系，获四川大学“课堂教学质量优秀”奖、四川大学课程思政榜样课程、四川大学“创新创业优秀指导教师”。主持教育部产学研协同育人项目1项，校级教改项目5项，出版教材1本，发表论文5篇，获教育部教指委教学成果一等奖。承担工信部智能制造专项1项，省科技厅重大支撑项目1项，获教育部科技进步二等奖。获四川大学“靠前教辅奖”。

第1章 移动机器人概述
1.1 移动机器人的发展历程及关键技术
1.1.1 移动机器人发展现状
1.1.2 移动机器人关键技术
1.1.3 移动机器人的发展方向
1.2 移动机器人的种类
1.2.1 室内和室外移动机器人
1.2.2 轮式和步行移动机器人
1.2.3 其他种类的移动机器人
1.3 移动机器人的应用领域
1.3.1 制造领域
1.3.2 物流领域
1.3.3 服务领域
1.3.4 农业领域
第2章 移动机器人主要部件
2.1 机械结构件
2.2 微控制器
2.2.1 微控制器的概念
2.2.2 MCU的分类
2.3 执行器
2.3.1 直流有刷电机
2.3.2 步进电机
2.3.3 舵机
2.3.4 无刷电机
2.3.5 伺服电机
2.4 驱动器
2.4.1 直流有刷电机驱动器
2.4.2 步进电机驱动器
2.4.3 舵机驱动器
2.5 传感器
2.5.1 接近开关
2.5.2 测距传感器
2.5.3 编码器
2.5.4 微机电系统传感器
2.5.5 光强传感器
第3章 智能物流机器人的运动机构设计
3.1 智能物流机器人的典型机构概述
3.1.1 物流机器人底盘
3.1.2 物流机器人机械手
3.2 智能机器人的机构设计原理
3.2.1 底盘机构设计原理
3.2.2 机械臂机构设计原理
3.3 底盘运动机构设计
3.3.1 两轮差速底盘运动模型
3.3.2 三轮全向轮底盘运动模型
3.3.3 四轮全向轮底盘运动模型
3.3.4 四轮麦克纳姆轮底盘运动模型
3.3.5 履带轮底盘运动模型
3.3.6 电机分类与选型
3.4 机械臂机构设计
3.4.1 桁架式机械臂模型解析
3.4.2 多级舵机串联式机械臂模型解析
3.4.3 平行四连杆式机械臂模型解析
3.5 智能物流机器人的机构设计典型案例
3.5.1 连杆式机器人
3.5.2 多级舵机串联式机器人
3.5.3 析架式机器人
3.5.4 全地形式机器人
第4章 智能物流机器人本体制作
4.1 底盘运动机构制作
4.1.1 机构装配制作流程
4.1.2 底盘具体装配制作步骤举例
4.2 机械臂机构制作
4.3 机器人控制系统构成
4.3.1 控制系统模式介绍
4.3.2 控制系统构成
4.4 机器人控制系统搭建（硬件电路搭建/模块ID修改）
4.4.1 硬件电路搭建
4.4.2 模块1D修改
第5章 智能物流机器人控制程序编写
5.1 编程软件介绍
5.1.1 Keil MDK介绍
5.1.2 STM32CubeMX介绍
5.2 编程软件安装
5.2.1 Keil MDK安装
5.2.2 STM32CubeMX安装
5.3 编程软件使用
5.3.1 STM32CubeMX的使用
5.3.2 Keil MDK的使用
5.4 底盘控制程序编写
5.5 机械臂控制程序编写
5.6 机器人信息处理常用的数字滤波算法
5.7 PID算法案例
5.7.1 PID算法介绍
5.7.2 PID算法的C语言实现
第6章 智能物流机器人机器视觉
6.1 机器视觉的组成
6.1.1 光源的选型
6.1.2 相机的选型
6.1.3 镜头的选型
6.2 机器视觉的工作原理
6.2.1 数字图像
6.2.2 图像处理
6.3 MaixPy基础
6.3.1 MaixPy简介
6.3.2 MaixPy固件升级
6.3.3 MaixPy-IDE简介
6.4 树莓派基础
6.4.1 树莓派简介
6.4.2 树莓派系统安装
6.4.3 树莓派SSH操作
6.4.4 树莓派连接USB摄像头
6.4.5 OpenCV安装
6.5 机器视觉应用实例
6.5.1 基于MaixPy的视觉应用
6.5.2 基于树莓派的视觉应用
6.5.3 行业应用
第7章 智能物流机器人整机装调典型案例
7.1 整机装调说明
7.2 底盘循迹调试
7.2.1 底盘循迹原理
7.2.2 底盘循迹传感器
7.2.3 底盘循迹程序
7.3 机械臂动作调试
附录
参考文献