Arduino Robotics:构建和编程机器人

掌握Arduino机器人:从基础到高级

教程演示🔗

What you’ll learn 学习内容

  • Understanding the Arduino platform, its components, and its programming environment
    了解Arduino平台、其组件及其编程环境
  • Learning the basics of electronics, including components like resistors, capacitors, motors, and sensors
    学习电子学的基础知识,包括电阻器、电容器、电机和传感器等组件
  • Understanding the Arduino programming language (based on C/C++)
    了解Arduino编程语言(基于C / C++)
  • Designing the physical structure of robots, including chassis, wheels, and joints
    设计机器人的物理结构,包括底盘、车轮和关节

Requirements 要求

  • Arduino kit, which typically includes an Arduino board (e.g., Arduino Uno), various electronic components (sensors, motors, wires), and a breadboard
    Arduino套件,通常包括Arduino板(例如Arduino Uno)、各种电子元件(传感器、电机、电线)和面包板
  • Computer: You’ll need a computer to write, compile, and upload code to the Arduino board. Ensure the computer is compatible with the Arduino Integrated Development Environment (IDE).
    计算机:您需要一台计算机来编写、编译代码并将其上传到 Arduino 板。确保计算机与Arduino集成开发环境(IDE)兼容。
  • Arduino IDE: Install the Arduino IDE on your computer. It’s freely available from the Arduino website.
    Arduino IDE:在计算机上安装 Arduino IDE。它可以从Arduino网站免费获得。

Description 描述

An Arduino Robotics course is an introductory course that teaches students the basics of building and programming robots using the Arduino microcontroller platform. The course typically covers both the hardware and software aspects of robotics, allowing students to gain a comprehensive understanding of the field.
Arduino机器人课程是一门入门课程,向学生传授使用Arduino微控制器平台构建和编程机器人的基础知识。该课程通常涵盖机器人技术的硬件和软件方面,使学生能够全面了解该领域。

During the course, students will learn about the components of a robot, such as motors, sensors, and microcontrollers, and how to use them to build a functional robot. They will also learn how to program the robot using the Arduino programming language, which is based on C++.
在课程中,学生将了解机器人的组件,例如电机、传感器和微控制器,以及如何使用它们来构建功能机器人。他们还将学习如何使用基于 C++ 的 Arduino 编程语言对机器人进行编程。

The course will cover topics such as basic electronics, mechanics, and mathematics, providing students with a foundation for understanding how robots work. Additionally, the course may include projects and hands-on activities that allow students to apply what they have learned in a practical setting
该课程将涵盖基础电子学、力学和数学等主题,为学生提供了解机器人工作原理的基础。此外,该课程可能包括项目和实践活动,使学生能够在实际环境中应用他们所学的知识

By the end of the course, students will have the skills and knowledge necessary to design and build their own simple robots using Arduino microcontrollers. This may include programming the robot to perform specific tasks, such as following a line or avoiding obstacles.
在课程结束时,学生将拥有使用Arduino微控制器设计和构建自己的简单机器人所需的技能和知识。这可能包括对机器人进行编程以执行特定任务,例如遵循一条线或避开障碍物。

Overall, an Arduino Robotics course is a great way for students to gain an introduction to the exciting field of robotics and to gain practical experience in building and programming robots.
总体而言,Arduino机器人课程是学生了解令人兴奋的机器人领域并获得构建和编程机器人的实践经验的好方法。

Chapter 1: The Basics of Electricity
第 1 章:电力基础知识

Electrical Analogy 电气类比

Electrical Basics 电气基础

Circuits 电路

Measuring Electricity 测量电力

Multi-Meters 万用表

Measuring Voltage 测量电压

Measuring Amperage 测量电流

Measuring Capacitance 测量电容

Measuring Resistance 测量电阻

Calculating Resistor Power Using Ohm’s Law
使用欧姆定律计算电阻功率

Oscilloscope 示波器

Loads 负荷

Electrical Connections 电气连接

Electronics 电子学

Semi-Conductors 半导体

Datasheets 数据表

Integrated Circuits 集成电路

Through-Hole Components 通孔元件

Arduino Primer Arduino入门

Arduino Variants Arduino变体

Arduino IDE Arduino集成开发环境

The sketch 草图

Signals 信号

Building Circuits 建筑电路

Circuit Design 电路设计

Schematics 图表

Prototyping 成型

Building a Robot 构建机器人

Hardware 硬件

Materials 材料

Work Area 工作区

Summary 总结

Chapter 2: Arduino for Robotics
第 2 章:用于机器人的 Arduino

Interfacing Arduino Arduino接口

Relays 继 电器

Transistors 晶体管

Interfacing a Motor-Controller
连接电机控制器

User Control 用户控制

Tethered (Wired) Control 系留(有线)控制

Infrared Control (IR) 红外线控制 (IR)

Radio Control Systems 无线电控制系统

Sensor Navigation 传感器导航

Contact Sensing 接触感应

Distance and Reflection Sensing
距离和反射传感

Orientation (Positioning)
方向(定位)

Non-Autonomous Sensors 非自主传感器

Chapter 3: Let’s Get Moving
第 3 章:让我们动起来

Electric Motors 电动机

Brushed DC Motor (Permanent Magnet Type)
有刷直流电机(永磁型)

Brushless Motors 无刷电机

Stepper Motors 步进电机

Gear Motors 减速电机

Servo Motors 伺服电机

Linear Actuators 线性执行器

Calculating Power 计算功率

Driving 驾驶

Finding the Right Motor 寻找合适的电机

The H-Bridge H桥

Generating a Brake 产生制动器

Implementation 实现

H-Bridge ICs H桥IC

Changing PWM Frequencies 更改PWM频率

Back EMF 反电动势

Current Sensing 电流检测

Commercial H-Bridges (Motor-Controllers)
商用H桥(电机控制器)

Batteries 电池

Nickel Cadmium (NiCad) 镍镉 (NiCad)

Nickel Metal Hydride (NiMH)
镍氢化物 (NiMH)

Lithium Polymer (LiPo) 锂聚合物 (LiPo)

Lead-Acid 铅酸

Charging 充电

Materials 材料

Materials 材料

Wood 

Metals 五金

Nuts and Bolts 螺母和螺栓

Plastics 塑料

Chain and Sprockets 链条和链轮

Wheels 车轮

Chapter 4: Linus the Line-Bot
第 4 章:线机器人莱纳斯

Parts List for Linus Linus 零件清单

How Linus Works Linus 的工作原理

The Track 赛道

Building the IR Sensor Board
构建 IR 传感器板

Modifying a Servo for Continuous Rotation
修改伺服以实现连续旋转

Method 1: Direct DC Drive with External Speed Controller
方法1:带外部速度控制器的直接直流驱动

Method 2: Servo Pulse Drive with Internal Motor Driving Ci
方法2:带内部电机驱动Ci的伺服脉冲驱动器

Fitting the Drive wheels 安装驱动轮

Making a Frame 制作框架

Making Connections 建立联系

Installing Batteries 安装电池

Install Power Switch 安装电源开关

Loading the Code 加载代码

Making the Track 制作赛道

Testing 测试

Add-ons 附加组件

LED Lights LED灯

Painting 

Adding Speed Regulator (Potentiometer)
添加速度调节器(电位器)

Chapter 5: Wally the Wall-Bot
第 5 章:Wall-Bot Wally

How Wally Works 沃利如何运作

Parts List for Wally Wally 的零件清单

The Motor-Controller 电机控制器

The High-Side Switches 高边开关

The Low-Side Switches 低侧开关

Building the Circuit 构建电路

Building the Frame 构建框架

Installing the Sensors 安装传感器

Installing the Battery and Power Switch
安装电池和电源开关

Installing a Power Switch
安装电源开关

The Code 守则

Code Objectives 代码目标

Chapter 6: Making PCBs 第 6 章:制造 PCB

PCB Basics PCB基础知识

What You Need to Get Started
开始需要什么

Circuit Design 电路设计

Searching for Open-Source Designs
搜索开源设计

Making Your Own Designs 制作自己的设计

Working with the Schematic Editor
使用原理图编辑器

Working with the Board Editor
使用看板编辑器

Transferring the Design 转让设计

Let’s Make an Arduino Clone: the Jduino
让我们做一个Arduino克隆:Jduino

Making the Transfer 进行转移

Etching 蚀刻

Measuring the Solution 测量解决方案

Etching: Method 1 蚀刻:方法1

Etching: Method 2 蚀刻:方法2

Removing the Toner 取出碳粉

Drilling 钻探

Soldering 软焊

Building the Arduino Clone
构建Arduino克隆

Building the BJT H-Bridge
构建 BJT H 桥

Testing 测试

Chapter 7: The Bug-Bot 第 7 章:虫子机器人

Reading a Switch with Arduino
使用Arduino读取开关

How the Bug-bot Works Bug-bot 的工作原理

Antennae Sensors 天线传感器

Bumper Sensors 保险杠传感器

Parts List for the Bug-bot
Bug-bot 的部件清单

The Motors 电机

odifying the Servo Motors
对伺服电机进行调整

Controlling the Servo Motors
控制伺服电机

Converting the Pulse Value to Degrees
将脉冲值转换为度数

Mounting the Wheels to the Servos
将轮子安装到舵机上

Building the Frame 构建框架

Marking the PlexiGlass 标记有机玻璃

Cutting the PlexiGlass 切割有机玻璃

Mounting the Motors 安装电机

Mounting the Caster Wheels
安装脚轮

Mounting the Arduino 安装Arduino

Installing the Battery 安装电池

Making the Sensors 制造传感器

The Front Antennae Sensors
前天线传感器

The Rear Bump Sensors 后碰撞传感器

Making Wire Connections 进行电线连接

Loading the Code 加载代码

Creating a Delay 创建延迟

Variables 变量

The Code 守则

Making a Top Hat 制作礼帽

Who this course is for:
本课程适用于谁:

  • Engineering Professionals
    工程专业人员

 

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