序言

2013年12月，工業和信息化部發布《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》。2014年11月，《深圳市機器人、可穿戴設備和智能裝備產業發展規劃（2014-2020年）》發布。2014年5月和2015年6月，首屆和第二屆中國機器人峰會在天津市成功舉辦。機器人無疑成為了當今社會技術發展的航標，機器人的發展正經歷著一場前所未有的機遇。

人類為了從外界獲取信息，必須借助于自身的眼耳鼻舌膚等感覺器官，而機器人要想自主地工作或者移動，同樣需要通過各種傳感器來獲取外界信息。此外，人類要運動就需要骨骼和肌肉，而機器人要運動就必須安裝驅動器和執行裝置，最常用的就是電機。

其實，無論什么樣的機器人都是由檢測裝置、驅動裝置、執行機構、控制系統和復雜機械等部分構成的，這些就是機器人的硬件。

與硬件相對應，軟件程序是機器人的思想。對于初學者而言，機器人的動作可以看作是將一個總任務分解成若干簡單的行為。通過這種編程思路，我們就不需要把精力放在機器人穩定行走這一復雜的控制上，只需要分解出機器人的基本行為即可（例如，第幾個電機旋轉多少度）。而每個行為單元的控制程序只關心自己的傳感器輸入和需要輸出的控制動作。

這本書向讀者介紹了制作機器人的過程，可以分為以下幾個階段。

（1）明確機器人的功能，確定整體方案

動手制作機器人之前，必須仔細思考一下要實現什么功能，以及如何實現。如果考慮不周，在制作過程中才發現該方案行不通，那就很可能半途而廢了。

（2）設計機器人的動作

方案確定好之后，就進入具體的設計階段。此時要考慮機器人可以通過哪些動作來實現相應的功能，然后要確定各個動作的實現形式，據此設計機器人的各零部件的尺寸。在這里，最好先通過仿真來驗證動作的可行性。

（3）準備相應的材料和器材

按照機器人的動作要求和執行環境來準備各種硬件材料（包括機械手、各種傳感器等）。此時應該對材料的組合方式、動作的實現原理有更清楚的構思和理解。

（4）制作機器人

用材料制作出機器人實體，鋪設控制電路。應該根據機器人的機械結構合理安排布局，既要節省空間，又要便于調試和更換。各個模塊在安裝前，就要分別測試其功能是否完好。各種導線一定要做好標記，知道每根線的來源和去處。

（5）調試

硬件制作和軟件編寫完成后，經常需要根據不同的環境，調整硬件安裝位置和軟件參數。調試是一個不斷嘗試和不斷優化的過程，沒有捷徑可言。當遇到問題時，要首先考慮是不是硬件和電路的問題，然后再考慮程序的問題。

我們相信，未來的某一天，機器人會走入千家萬戶。用我們自己設計的機器人為我們服務，這就是我們的目標。

（李實）

中國科學院自動化研究所

中國自動化學會機器人競賽工作委員會副主任兼秘書長