王留芳，女，1969年6月，毕业于东南大学电气系电机电器专业，硕士，现任职于上海交通大学学生创新中心高级工程师。先后从事理论教学、实践教学与实践教学方法研究近30年。开设及主讲了10余门课程，授课学生数万人，发表科研和教学论文近20篇。荣获上海交通大学优秀教师三等奖、上海交通大学实验室先进工作者。指导多名学生获第一届、第二届探索者杯创新大赛一等奖并获得第二届优秀指导教师奖。 近10年多来，坚持以学生为中心，以学生能力输出为目标的教学模式和教学方法探索与研究，先后获得教育部产学研项目、学校教学改革、教学研究以及教学发展基金项目10多项，研究成果《中国大学教学》《实验室研究与探索》等发表了题“混合式工程实践教学模式研究”“面向多元化学生的工程实践教学方法研究”“多层次多模式电子电工实践教学改革与探索”等教学论文。

前言
绪论
01什么是机器人
02机器人的发展历史
03如何设计制作机器人
第1章初识机器人组件
11机器人零件的特点
12基本零件及其连接
121基本零件
122辅助零件
123构件的基本连接
13设计与装配
131常规设计与装配
132自主设计与装配
14控制装置及其功能简介
141Arduino/Basra主控板
142Bigfish扩展板
143电路连接方法
15配置编程环境
151下载
152安装
153设置IDE选项参数
16设计之体验：Blink
17进阶实践
18本章小结
第2章编程基础
21常量、变量与表达式
211常量
212变量
213表达式
22常用运算符
221算术运算符
222关系运算符和关系表达式
223逻辑运算符和逻辑表达式
224位操作运算符和使用注意事项
225运算符的优先级和结合性
23流程控制的基本结构
231顺序结构
232选择结构
233循环结构
24函数及其调用规则
241函数的定义
242函数的调用
25复合数据类型
251数组
252字符数组
26编译预处理
261宏定义
262文件包含
263条件编译
27库函数
271常用的库函数及其调用
272自定义库函数的编写及调用
273关于库函数的几点说明
28进阶实践
29本章小结
第3章机器人控制系统的构建基础
31控制系统的基本构成
32I/O端口及其应用
321数字I/O端口及其应用
322模拟输入端口及其应用
323模拟输出端口及其应用
33中断
331中断的概念
332定时器中断及其应用
333外部中断函数及其应用
34键盘模块及其应用
35常用显示模块及其应用
351LED数码管及其应用
3528×8 LED点阵及其应用
353OLED有机发光二极管及其
应用
36常用执行机构及其应用
361舵机及其控制
362直流电机及其控制
37进阶实践
371主题实践（一）——按键功能模式切
换的设计与实践
372主题实践（二）——室内光线温度
自动测控系统设计
38本章小结
第4章机器人的机构设计基础
41机构的基本组成及分析
42常用的平面机构
421平面四杆机构及其应用实例
422齿轮机构及其应用实例
423凸轮机构及其应用实例
43个性化的机构设计基础
431基于形态学矩阵法的方案
设计
432计算机辅助设计
433常用的设计制造工艺
44进阶实践
441主题实践（一）——设计一个
LOGO
442主题实践（二）——调光台灯的
设计与制作
45本章小结
第5章简单机构的设计与实践
51几种简单机构的设计与实践
511机械手爪的设计与实践
512自动感应门的设计与实践
52多驱动简单机构的设计与
实践
521小车底盘的设计与实践
522二自由度云台的设计与实践
53进阶实践
531主题实践（一）——自动伸缩门
的设计与控制
532主题实践（二）——智能台灯的
设计与控制
54本章小结
第6章初识复杂系统
61功能拓展——防夹感应门的
设计与实践
611设计要求
612设计思路
613动手实践
62机构拓展——三自由度机械臂
的设计与实践
621设计要求
622机构设计与搭建
623运动算法与控制实现
63综合拓展——智能搬运小车的
设计与实践
631设计要求
632设计思路
64进阶实践
641主题实践（一）——排爆机器人
的设计与实践
642主题实践（二）——猜拳机器人
的设计与实践
643主题实践（三）——三自由度机
械臂的拓展设计与实践
65本章小结
第7章机器人产品的原型设计与
实践
71概述
72预备知识
721步进电机及其驱动控制
722SH-ST扩展板
723AccelStepper步进电机库函数
简介
73Delta机械臂的设计与实践
731设计要求
732Delta机械臂的结构设计
733Delta机械臂的运动算法及
控制实现
74直角坐标型机械臂的设计与
实践
741设计要求
742双轴直角坐标型机械臂的结构
设计
743双轴直角坐标型绘图机械臂的
运动算法
744双轴直角坐标型绘图机械臂的
控制实现
75进阶实践
751主题实践（一）——三轴绘图机
械臂的设计与实践
752主题实践（二）——桁架机械手
的设计与实践
76本章小结
第8章仿生机器人的设计与实践
81知识拓展与储备
811SH-SR扩展板
812多舵机辅助调试软件Controller
813将数据写到flash
814MPU6050陀螺仪及其应用
82串联关节型仿生机器人的设计
与实践
821设计要求
822串联四足仿生机器人的结构
设计
823串联关节型仿生机器人运动算
法与控制
83并联关节型仿生机器人的设
计与实践
831设计要求
832并联仿生机器人的结构设计
833并联仿生机器人运动算法与
控制实现
84多自由度双足机器人的设计
与实践
841设计要求
842双足仿人机器人的结构设计
843多自由度双足机器人运动
算法
844多自由度双足机器人的控制
实现
85进阶实践
851主题实践（一）——六自由度仿人
机器人的拓展设计与实践
852主题实践（二）——多足仿生机器
人的设计与实践
86本章小结
第9章机器人创意设计中的通信
技术
91串行通信
911并行通信和串行通信
912串行通信的硬件接口
913串行通信的相关参数
92异步串口通信（UART）
921串口通信的库函数
922串口通信的应用设计
93SPI总线通信
931SPI简介
932Arduino SPI通信及应用设计
94I2C总线通信
941I2C总线简介
942I2C通信及应用设计
95蓝牙通信
951蓝牙技术简介
952蓝牙模块及其应用
96无线数传
961nRF24L01无线数传简介
962nRF24L01串口无线数传模块及
其应用
97WiFi无线通信
971WiFi技术简介
972ESP8266 WiFi模块概述
973ESP8266 WiFi模块的应用
98本章小结
第10章自主创意设计实例
101自主创意设计的基本思路
1011选题的思路
1012设计的思路
102学生自主创意设计作品