机器人系统设计与制作：Python语言实现 [Learning robotics using Python] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[印度] 郎坦·约瑟夫 著，张天雷，郑思仪，海丹，李书珍 译

图书标签:

• 机器人
• Python
• 机器人系统设计
• 机器人制作
• 学习机器人
• 自动化
• 嵌入式系统
• 开源硬件
• DIY
• 教育

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111559603

版次：1

商品编码：12157956

品牌：机工出版

包装：平装

外文名称：Learning robotics using Python

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：223

正文语种：中文

内容简介

　　机器人在人们的日常生活中几乎随处可见，因此机器人学也日渐成为非常重要的技术领域。尽管机器人学是一个复杂的学科，但有一些优秀的工具可以帮助你设计项目，创建出简单易用的界面接口。
　　《机器人系统设计与制作：Python语言实现》详细介绍如何从零开始搭建自主移动机器人，并使用Python进行编程。由机器人的概念开始，然后过渡到机器人仿真和三维建模，在成功进行机器人仿真之后，将介绍搭建导航机器人原型所需要的硬件组件。此外，还讨论了各种各样的机器人软件框架，以及如何使用Pvthon语言来编程实现机器人及其框架的设计。而且还介绍了如何创建一个基于GUI的机器人控制应用程序，可以使用按钮和幻灯片对机器人进行控制。

作者简介

　　郎坦·约瑟夫，电子工程师、机器人发烧友、机器视觉专家、嵌入式程序员，还是印度0botiCS实验室创始人兼CEO。他在大学时曾负责一个项目并制作了一个可以与人交流的社交机器人，由此开始对机器人、图像处理和Python产生兴趣。
　　毕业以后，他在一家机器人和图像处理的初创公司效力了三年，在这个过程中学习了流行的机器人软件平台（例如机器人操作系统（ROS）、V-REP和Actin（一个机器人仿真工具））和图像处理库（例如OpenCV、OpenNl和PCL）。他精通机器人三维设计、Arauino和Stellaris Launchpad的嵌入式编程。
　　之后，他创立了Qbotics Labs公司，专注于研究如何创造伟大的产品，主要涉及可穿戴技术、机器人、机器视觉、绿色科技以及在线教育等领域。在印度举办的PyCon2013会议上，他做了有关使用Python开发学习机器人的主题演讲。

内页插图

目录

前言
第1章 机器人学概述
1．1 什么是机器人
1．1．1 术语机器人的来历
1．1．2 现代机器人定义
1．2 机器人从哪儿来
1．3 机器人上都有什么
1．3．1 肢体
1．3．2 传感器
1．3．3 执行器
1．3．4 控制器
1．4 如何制作机器人
1．4．1 反应式控制
1．4．2 分级（协商）控制
1．4．3 混合控制
1．5 本章小结

第2章 服务机器人的机械设计
2．1 服务机器人的设计需求
2．2 机器人的传动装置
2．2．1 选择电机和轮子
2．2．2 设计小结
2．2．3 机器人底盘设计
2．3 安装LibreCAD、Blender和Mes
2．3．1 安装Lib
2．3．2 安装Bl
2．3．3 安装Me
2．4 用LibreCAD生成机器人的二维CAD图
2．4．1 底座设计
2．4．2 底座连接杆设计
2．4．3 轮子、电机和电机夹具设计
2．4．4 脚轮设计
2．4．5 中间层设计
2．4．6 顶层设计
2．5 用Blender制作机器人的三维模型
2．5．1 Blender中的Python脚本语言
2．5．2 Blender中的Python API介绍
2．5．3 机器人建模中的Python脚本
2．6 习题
2．7 本章小结

第3章 用ROS和Gazebo进行机器人仿真
3．1 什么是机器人仿真
3．1．1 机器人数学建模
3．1．2 ROS和Gazebo简介
3．1．3 在Ubuntu 14．04．2下安装ROS I
3．1．4 在酒店环境下进行ChefBot和TurtleBot仿真
3．2 习题
3．3 本章小结

第4章 设计ChefBot的硬件部分
4．1 ChefBot硬件的规格标准
4．2 机器人的硬件架构框图
4．2．1 电机和编码器
4．2．2 电机驱动器
4．2．3 嵌入式控制板
4．2．4 超声传感器
4．2．5 惯性测量单元
4．2．6 K
4．2．7 中央处理单元
4．2．8 扬声器/麦克风
4．2．9 电源/电池
4．3 ChefBot硬件的工作原理
4．4 习题
4．5 本章小结

第5章 机器人执行机构与车轮编码器
5．1 直流减速电机接入Tiva C开发板
5．1．1 差速传动轮式机器人
5．1．2 安装Energia集成开发环境
5．1．3 电机接口代码
5．2 正交编码器接入Tiva C开发板
5．2．1 编码器数据的处理
5．2．2 正交编码器接口代码
5．3 Dynamixel执行机构
5．4 习题
5．5 本章小结

第6章 机器人传感器
6．1 超声测距传感器
6．2 红外接近传感器
6．3 惯性测量单元
6．3．1 惯性导航
6．3．2 MPU 6050接入Tiva C开发板
6．3．3 在Energia中编写接口代码
6．4 利用Energia将支持DMP的MPU 6050接入开发板
6．5 习题
6．6 本章小结

第7章 视觉传感器在Python和ROS中的编程方法
7．1 机器人视觉传感器清单和图像处理库
7．2 OpenCV、OpenNI和PCL简介
7．2．1 什么是Op
7．2．2 什么是Op
7．2．3 什么?
7．3 使用ROS、OpenCV和OpenNI进行Kinect的Python编程
7．3．1 启动OpenNI驱动的方法
7．3．2 OpenCV的ROS接口
7．4 使用Kinect、ROS、OpenNI和PCL处理点云
7．5 将点云转换为激光雷达数据
7．6 使用ROS和Kinect实现SLAM算法
7．7 习题
7．8 本章小结

第8章 使用Python和ROS实现语音识别及合成
8．1 语音识别技术
8．1．1 语音识别系统框图
8．1．2 语音识别库
8．1．3 Windows语音识别开发平台
8．1．4 语音合成
8．1．5 语音合成库
8．2 在Ubuntu 14．04．2中使用Python实现语音识别及合成
8．2．1 在Ubuntu 14．04．2中安装Pocket Sphinx及其Python绑定
8．2．2 在Ubuntu 14．04．2中使用Pocket Sphinx的Python绑定
8．2．3 输出结果
8．3 在Ubuntu 14．04．2中使用Pocket Sphinx、GStreamer及Python实现实时语音识别
8．4 在Ubuntu 14．04．2中使用Julius及Python实现语音识别
8．4．1 Julius语音识别器和Python模块的安装
8．4．2 Python-Julius客户端代码
8．4．3 在Pocket Sphinx、Julius中提高语音识别的准确度
8．4．4 在Ubuntu 14．04．2中安装eSpeak和Fest
8．5 在Windows中使用Python实现语音识别及合成
8．6 在ROS Indigo中使用Python实现语音识别
8．7 在ROS Indigo中使用Python实现语音合成
8．8 习题
8．9 本章小结

第9章 使用Python在ChefBot中应用人工智能
9．1 ChefBot中的交互系统框图
9．2 AIML介绍
9．3 PyAIML介绍
9．3．1 在Ubuntu 14．04．2上安装Py
9．3．2 从源码中安装Py
9．4 使用AIML和Python进行开发
9．5 使用A．L．I．C．E AIML文件进行开发
9．5．1 将AIML文件载入内存
9．5．2 载入AIML文件并将其存为brain文件
9．5．3 使用Bootsrtap方法载入AIML文件和brain文件
9．6 将PyAIML集成到ROS中
9．6．1 aiml_serve
9．6．2 aiml_clien
9．6．3 aiml_tts_clien
9．6．4 aiml_speech_recog_clien
9．6．5 start_chat．la
9．6．6 start_tts_chat．la
9．6．7 start_speech_chat．la
9．7 习题
9．8 本章小结

第10章 对ChefBot硬件进行集成并使用Python与ROS对接
10．1 构建ChefBot硬件
10．2 ChefBot PC配置及ChefBot ROS开发包设置
10．3 将ChefBot传感器接入Tiva C开发板
10．4 为ChefBot编写一个ROS Python驱动
10．5 理解ChefBot ROS启动文件
10．6 使用ChefBot Python节点和启动文件
10．6．1 在ROS中使用SLAM构建房间地图
10．6．2 使用ROS实现定位和导航
10．7 习题
10．8 本章小结

第11章 使用Qt和Python设计机器人的图形用户界面
11．1 在Ubuntu 14．04．2 LTS中安装
11．2 在Qt中使用Python绑定进行开发
11．2．1
11．2．2 Py
11．3 使用PyQt和PySide进行开发
11．3．1 Qt设计器的介绍
11．3．2 Qt的信号与槽机制
11．3．3 将UI文件转化为Python代码
11．3．4 为PyQt代码添加槽定义
11．3．5 运行Hello World GUI应用
11．4 使用ChefBot的控制GUI进行开发
11．5 习题
11．6 本章小结

第12章 ChefBot的标定和测试
12．1 使用ROS标定Xbox Ki
12．1．1 标定Kinect的RGB相机
12．1．2 标定Kinect IR相机
12．2 轮式里程计的标定
12．2．1 里程计误差分析
12．2．2 误差校正
12．3 标定MPU
12．4 使用GUI测试机器人
12．5 习题
12．6 本章小结

踏入智能世界：机器人系统设计与制作的奇妙之旅 在这充满无限可能的时代，机器人已不再是科幻作品中的遥远幻想，而是深刻影响我们生活方方面面的现实力量。从工业生产线的精密手臂，到服务行业的贴心助手，再到探索未知领域的先锋，机器人的身影无处不在，它们正在以前所未有的速度重塑着我们的世界。那么，如何才能真正理解并掌握这股强大的技术浪潮呢？答案就蕴藏在这本《机器人系统设计与制作》之中，它将带领你踏上一场深入探究机器人核心奥秘的奇妙旅程。 本书并非一本泛泛而谈的科普读物，也不是一本仅停留在理论层面、枯燥乏味的学术专著。相反，它是一份精心打磨的实践指南，一本让你从零开始，逐步构建属于自己的机器人系统的“蓝图”与“工具箱”。我们深知，真正的理解来自于亲手实践，来自于解决一个个实际问题的挑战。因此，本书的核心在于“设计”与“制作”，它将引导你掌握从构思到实现，将抽象的智能转化为具象的运动和交互的全过程。 一、 洞悉机器人设计之道：从概念到蓝图 任何一个伟大的工程都始于一个清晰的设计。在本书中，我们将首先深入剖析机器人设计的核心要素。这包括但不限于： 机器人的定义与分类： 我们将从宏观视角出发，理解不同类型的机器人，如工业机器人、服务机器人、特种机器人、人形机器人等，了解它们的结构特点、工作原理和应用领域。这有助于你确立自己的项目方向，明确机器人的“使命”。 机械结构设计： 机器人首先是物理的存在，它的运动能力和稳定性离不开精巧的机械设计。本书将引导你学习如何选择合适的材料、设计连杆机构、驱动系统（如电机、舵机）、传感器集成方案，以及考虑承重、自由度、运动范围等关键参数。我们将探讨常见的机械结构，如并联机器人、串联机器人、移动平台设计等，并分析其优缺点。 电子系统搭建： 机器人的“大脑”和“神经系统”由各种电子元件构成。本书将详细讲解如何选择和连接微控制器（如Arduino、Raspberry Pi）、电机驱动器、传感器接口电路、电源管理模块等。你将学习到如何绘制简单的电路图，理解不同电子元件的功能和通信方式，为机器人的“活起来”奠定坚实基础。 动力学与控制理论基础： 为了让机器人能够精确、稳定地运动，理解其动力学特性至关重要。本书将用通俗易懂的方式介绍牛顿定律、运动方程等基础概念，并引入PID控制、模糊控制等经典控制算法。你将了解如何根据机器人的物理模型设计控制器，实现期望的运动轨迹，以及如何处理外部干扰和不确定性。 传感器技术应用： 传感器是机器人感知世界的“眼睛”和“耳朵”。本书将详细介绍各类常用传感器的原理、选型、接口方式和数据处理方法，包括但不限于： 视觉传感器： 摄像头、深度相机，用于环境感知、目标识别和定位。 测距传感器： 超声波传感器、红外传感器、激光雷达（LiDAR），用于避障和环境测绘。 姿态与运动传感器： IMU（惯性测量单元，包含加速度计、陀螺仪）、编码器，用于测量机器人的姿态、速度和位置。 触觉与力觉传感器： 用于感知接触和力，实现更精细的操作。 其他传感器： 温度传感器、湿度传感器、气体传感器等，根据具体应用场景选择。 我们将重点讲解如何从传感器读取原始数据，并进行必要的滤波、校准和特征提取，为后续的决策和控制提供高质量的信息。 二、 掌握机器人制作的实践技巧：从代码到实体 理论的基石必须与实践的砖瓦相结合，才能建造出真正的机器人。本书将把抽象的设计概念转化为具体的制作步骤，让你在动手实践中巩固知识，提升技能。 硬件选型与采购： 基于你的设计方案，本书将提供详尽的硬件选型建议，包括微控制器、电机、传感器、传动部件、电池、结构件等。我们将指导你如何权衡性能、成本和易用性，以及在哪里可以便捷地获取这些组件。 机械部件的组装与调试： 你将学习到如何使用常见的工具，如螺丝刀、钳子、烙铁等，将机械零件精确地组装起来。我们将强调细节的重要性，如连接的牢固性、传动的顺畅性，以及如何进行初步的机械调试，确保各个部件能够按照设计意图协同工作。 电子线路的连接与焊接： 本书将提供清晰的电路连接图，指导你如何安全、可靠地连接微控制器、传感器、电机驱动器等电子元件。对于需要焊接的部分，我们将提供基础的焊接技巧和注意事项，帮助你完成牢固且可靠的电路连接。 嵌入式系统编程： 机器人的大脑由嵌入式系统驱动。本书将专注于使用一种广泛应用于机器人开发的编程语言（如Python）来编写机器人控制程序。你将学习到： 基础的编程概念： 变量、数据类型、控制流、函数、类等，为后续的复杂程序开发打下基础。 硬件接口编程： 如何通过代码控制GPIO（通用输入输出）引脚，实现对LED的控制、按键的读取。 传感器数据采集： 如何编写代码读取各种传感器的数值，并进行初步的数据处理。 电机与舵机控制： 如何通过PWM（脉冲宽度调制）等技术控制电机的转速和方向，以及控制舵机的角度。 通信协议实现： 如何使用UART、I2C、SPI等通信协议，让不同的模块之间进行数据交换。 机器人软件架构与模块化设计： 随着机器人功能的增加，一个良好的软件架构至关重要。本书将引导你学习如何将复杂的机器人软件分解为可管理的模块，如感知模块、决策模块、控制模块、通信模块等。我们将介绍一些常见的软件设计模式，帮助你构建可维护、可扩展的机器人系统。 仿真与测试： 在将软件部署到物理机器人之前，使用仿真环境进行测试是高效且安全的方法。本书将介绍如何利用机器人仿真平台，模拟机器人的运动和环境交互，从而在虚拟环境中调试算法，优化控制策略，发现潜在问题。 高级功能实现： 在掌握了基础之后，本书将进一步拓展你的视野，带领你探索更高级的机器人功能，例如： 路径规划与导航： 让机器人能够在复杂环境中自主移动，避开障碍物，到达指定目标。 目标识别与跟踪： 利用图像处理和机器学习技术，让机器人能够“看见”并识别特定的物体。 协作与通信： 实现多个机器人之间的信息共享和协同工作。 人机交互： 设计更加自然和智能的人机交互方式。 三、 Python语言的强大助力：赋能机器人开发 在本书中，我们将重点利用 Python 语言来实现机器人系统的设计与制作。选择Python并非偶然，它因其简洁的语法、丰富的库支持和活跃的社区，已成为机器人开发领域越来越受欢迎的选择。 易于上手，快速开发： Python的语法清晰明了，相比于C++等底层语言，它能让你更快地将想法转化为代码，降低了学习门槛，尤其适合初学者。 丰富的库生态系统： Python拥有海量的第三方库，如NumPy（数值计算）、SciPy（科学计算）、OpenCV（计算机视觉）、TensorFlow/PyTorch（深度学习）、ROS（机器人操作系统）等。这些库极大地简化了复杂的计算、图像处理、机器学习任务，让你能够专注于机器人的核心逻辑。 跨平台兼容性： Python可以在多种操作系统上运行，这使得你的机器人程序具有良好的移植性。 与硬件的无缝集成： 借助各种Python库和接口，你可以轻松地与微控制器、传感器、执行器等硬件进行交互，将软件功能映射到物理世界。 本书将通过大量的代码示例，演示如何运用Python来控制硬件、处理传感器数据、实现算法逻辑，让你深刻体会到Python在机器人开发中的强大力量。 谁适合阅读本书？ 本书适合以下人群： 对机器人技术充满好奇的初学者： 即使你没有编程或电子基础，本书也将循序渐进地引导你入门。 有一定编程基础，希望深入了解机器人领域的学生和爱好者： 本书将带你从理论到实践，构建完整的机器人系统。 希望将所学知识应用于实际项目的工程师和研究人员： 本书提供了丰富的案例和实用的技巧，能够帮助你快速启动和推进项目。 教育工作者： 本书可以作为机器人教学的优秀参考资料，帮助学生动手实践，激发学习兴趣。 结语 《机器人系统设计与制作：Python语言实现》不仅仅是一本书，它是一个邀请，邀请你加入这个充满活力和创造力的机器人世界。它将为你提供理论的指引、实践的工具、以及前行的勇气。通过本书的学习，你将不仅仅学会如何“制作”一个机器人，更能理解其背后的“设计”逻辑，掌握“实现”的技能，最终培养出解决复杂问题的能力，成为一名真正的“机器人创造者”。现在，就让我们一起，用双手和智慧，点亮智能的火花，创造属于你的未来！

评分☆☆☆☆☆

我是一位业余爱好者，对科技产品总是充满好奇心，尤其是那些能够与现实世界互动的设备，而机器人无疑是最具代表性的。这本书的标题《机器人系统设计与制作：Python语言实现》正好击中了我的兴趣点。我一直认为，掌握编程语言是理解和控制复杂技术的核心。Python以其易学易用的特点，成为了许多初学者入门复杂技术的首选。我希望这本书能够像一位耐心的老师，用通俗易懂的语言，将机器人系统设计中的关键原理娓娓道来。我特别期待它能讲解一些关于如何利用Python库来处理图像、识别物体，以及如何通过Python控制机器人的运动。如果书中能包含一些循序渐进的实践项目，从简单的遥控机器人到稍微复杂的自主导航，那就更好了。我希望能通过这本书，不仅获得理论知识，更能激发我的创造力，让我能够亲手打造出属于自己的“智能伙伴”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的包装和纸张质量都挺不错的，拿在手里很有质感。我之前尝试过一些关于Python编程的书籍，但对于如何将Python应用到更复杂的工程领域，总觉得缺了点什么。机器人系统无疑是这种复杂工程的典型代表。我比较关心这本书在“设计”方面会提供哪些思路。一个好的机器人系统设计，不仅仅是硬件的堆砌，更重要的是软件架构的合理性，以及算法的选择和优化。我希望这本书能引导我思考如何将不同的模块（例如感知、决策、执行）有效地整合起来，并用Python来实现它们之间的通信和协作。此外，这本书提到的“Python语言实现”让我联想到，它可能会介绍一些流行的机器人操作系统（ROS）或者相关的Python库。如果它能讲解如何在Python环境中搭建ROS，并利用ROS进行机器人仿真和开发，那对我来说将是巨大的收获。毕竟，ROS是目前机器人领域最主流的开发框架之一。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《机器人系统设计与制作：Python语言实现》之后，我首先翻阅了目录，然后快速浏览了一下章节标题。坦白说，里面的某些术语我之前接触得不多，比如“传感器融合”、“路径规划”、“运动控制”等等，这些都是机器人技术中非常核心的概念。我之前一直以为机器人开发就是搭积木，然后写一些简单的指令让它动起来，但这本书的内容显示出，它涉及的层面远比我想象的要深入得多。我特别留意到它提到了“Python语言实现”，这让我感到一丝欣慰，因为Python的易读性和强大的库支持，确实是进行复杂系统开发的好帮手。我很好奇作者是如何将这些高深的概念用Python来具象化的，是否会有清晰的伪代码或者实际的代码片段来演示？我希望这本书不仅能解释“是什么”，更能教会“怎么做”。对于那些对机器人控制算法感兴趣的读者来说，这本书或许能提供一个非常扎实的理论基础和实践指导，让我能够真正地理解机器人是如何思考和行动的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引我的，机器人和Python的结合，光是想想就觉得很有未来感。我之前一直对机器人技术很感兴趣，但总觉得入门门槛有点高，各种硬件、软件、算法听起来就头大。最近刚好看到这本书，就想说是不是可以通过Python这个我比较熟悉的语言来接触一下机器人领域。这本书的标题让我觉得它可能会循序渐进地引导我，从基础概念讲起，然后逐步深入到实际的机器人系统设计和制作。我尤其期待它能讲解一些关于如何选择合适的机器人硬件平台，以及如何用Python控制这些硬件的例子。如果这本书能提供一些实际的项目案例，那就更好了，这样我就可以边学边动手，把理论知识转化为实践经验，而不是干巴巴地看那些枯燥的理论。总的来说，这本书给我的第一印象是，它可能是一个不错的起点，能够帮助我对机器人系统有一个更直观、更易于理解的认识。希望它能让我感受到用代码驱动机器人在世界中运行的乐趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，学习一门新的技术，尤其是像机器人这样综合性强的领域，最怕的就是理论和实践脱节。有时候读一本技术书，上面写满了公式和算法，但就是不知道如何在真实世界中应用。这本书的名字里直接包含了“制作”二字，这让我对它的实际操作性抱有很大的期待。我希望这本书能够带领我从零开始，一步一步地搭建起一个能工作的机器人系统，哪怕是最基础的。这意味着，它应该会包含一些关于如何选择和连接传感器、执行器，以及如何进行硬件配置的指导。而且，用Python来实现，这本身就是一个很大的亮点，因为Python的生态系统非常完善，有很多现成的库可以调用，比如OpenCV用于视觉处理，NumPy用于数值计算，这些都能极大地简化机器人系统的开发流程。我希望这本书能提供一些可操作的代码示例，甚至是完整的项目模板，让我能够快速上手，并在学习过程中不断迭代和优化。

评分☆☆☆☆☆

书本内容和之前的差不多～

评分☆☆☆☆☆

很是划算。还是不错的。。

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刚接触，努力学习中。

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非常实用非常实用非常实用非常实用非常实用非常实用非常实用非常实用

评分☆☆☆☆☆

互联网药品信息服务资格证编号(京)-经营性-2014-0008

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非常好，书实用，但还要搭配些书籍阅读，才能更好的学以致用。一起买了其他几本

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正在学习使用中，准备用在对无人机上的学习，快要毕业了，学点东西找工作，很好的书。

评分☆☆☆☆☆

总体该是不错的，还没来得及仔细阅读，加油加油＾０＾~