Raspberry Pi机器人制作实例:用Python、Linux和传感器搭建智能小车 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

[美] Wolfram Donat 著，臧海波 译

图书标签:

• Raspberry Pi
• 机器人
• Python
• Linux
• 传感器
• 智能小车
• DIY
• 电子制作
• STEM教育
• 开源硬件

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115416469

版次：1

商品编码：11883884

包装：平装

丛书名： 爱上机器人

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：112

正文语种：中文

产品特色

编辑推荐

　　

随着《地心引力》《星际穿越》《火星救援》等科幻电影的热映，太空探险的主题也更加受到人们关注，与外太空有关的一切都显得非常有科技感，格调很高。你是否也想拥有一台能够在太空漫步的月球车呢？并不难，跟随本书的指导，你也能制作出一台可以遥控、回传数据的月球车！

　　※从无到有手把手制作一个完整的树莓派控制的机器人小车。
　　※列清制作的所需配件，指明每个操作步骤，列清代码和图片，使初学者也能跟着完成制作。
　　※“机器人DIY界的元老”、《小型智能机器人制作全攻略》译者臧海波翻译。
　　※《无线电》科普制作杂志倾情推荐。
　　※Maker Faire美国创客DIY大聚会主办方Make Media经典出版。

　　树莓派是一款非常流行的微型计算机，低廉的价格和小巧的体积使它很适合用来开发月球车这样的互动式应用项目。即使没有电子知识基础，只要按照书中的步骤进行操作，就可以完成这辆超酷的智能小车，整个过程不需要焊接，适合初学者学习制作。此外，本书中还提供了丰富的补充资料，帮助你扩展机器人的应用功能。从零开始，通过实践掌握搭建月球车所需的全部知识并积累机器人设计制作的宝贵经验。还等什么？马上开始制作吧！

内容简介

　　

本书将向你介绍树莓派的基础知识、Linux程序设计入门、电机和各种传感器的用法，并在这些内容之上，提供一个制作智能月球车的教程，这个智能小车可以完成像NASA月球车那样的遥控、探测、数据回传等任务。书中还提供了丰富的补充资料，帮助你扩展机器人的应用功能，非常适合从零开始的初学者阅读。

作者简介

译者简介：

臧海波

《无线电》杂志作者，活跃于国内外各大技术类论坛，尤其擅长微型机器人的制作，被爱好者称为“机器人DIY界的元老”。在《无线电》杂志上长期连载机器人制作、音频DIY等门类的文章，参与翻译《爱上制作》系列图书，原创著有《爱上机器人—— 仿生机器人制作入门》一书。

内页插图

精彩书评

　　

名家推荐：

全书采用“边探索边学习”的写作风格，玩中学，不枯燥，由浅入深、图文并茂，Raspberry Pi与机器人制作巧妙结合，核心内容突出，实用性强。书中无线设置、定位机器人、传感器大全这几章的内容实用新颖成为全书看点。

——于欣龙 奥松机器人创始人、资深创客

　　

　　

本书围绕月球车的搭建展开讲解，按照真实月球车的设计思路进行设计，给出了从结构到驱动再到供电的全套解决方案，并引入外设和传感器，使系统实现自组网、无线刷机、GPS导航、数据回传和远程监控等功能，具有很高的参考价值。

——臧海波 机器人DIY元老

　　

目录

第1章　引言　1
第2章　树莓派入门　6
A版和B版　6
B+版　11
GPIO　11
USB　12
电源　12
外形　12
寻求帮助　12
第3章　Linux入门　15
结构　17
命令　18
导航　20
第4章　无线设置　22
常见问题　23
Ralink芯片组　23
GUI工作模式　24
命令行工作模式　26
设置静态IP地址　27
运行Pi的Headless模式　28
建立一个特定网络　29
第5章　材料说明　31
车体　31
车轮、电机和电源　33
传感器　36
杂项　38
工具　40
第6章　安装ServoBlaster　41
舵机　41
PWM控制　42
ServoBlaster　44
第7章　搭建机器人　46
车体　46
电机　49
车轮　51
后轮　52
前轮　54
躯干　56
Pi的供电　60
总装　62
第8章　控制机器人　63
连接电机和控制器　63
控制躯干　66
第9章　定位机器人　69
初步设置　70
应用GPS模块　71
分析GPS数据　74
第10章　传感器大全　78
SHT15　温度传感器　79
超声波传感器　80
光敏电阻　81
磁场传感器　83
微动开关　85
运动传感器　86
I2C传感器　87
HMC5883L指南针　89
BMP180P气压表　90
任天堂Wii设备　91
摄像机　91
实时视频传输　93
第11章　最终代码总结　94
附录A　Pi基础设置　102
下载NOOBS　102
下载SD卡格式化工具　103
卡的格式化和文件复制　104
raspi-config配置工具　104
附录B　Python入门　107
Python：与Pi有关的四段历史　107
使用IDLE　107
Python脚本　110

前言/序言

智慧的触角：在物理世界中编程 在这个数字信息爆炸的时代，代码早已不再是枯燥的抽象符号，而是驱动现实世界运转的强大力量。从智能家居到工业自动化，从无人驾驶到科学探索，计算机的“大脑”正以令人惊叹的速度渗透到我们生活的方方面面。而我们手中，往往握着一个神奇的钥匙——微型计算机，它让我们有机会亲手将代码的智慧注入到真实的物理对象中，赋予它们“生命”，让它们能够感知、思考、行动。 本书并非仅仅介绍某个特定的硬件平台或一套预设的“玩具”解决方案。它是一次对“如何让机器智能地与世界互动”的深入探索，是关于如何运用创造力，将看似零散的电子元件和逻辑代码，编织成能够完成复杂任务的智能系统。我们将聚焦于搭建能够感知周围环境，并根据这些感知做出相应行动的“机器人”。 第一部分：构建你的感知之眼——传感器与数据采集 智能的基石在于“感知”。一个真正智能的系统，首先需要能够准确地“看到”、“听到”、“触摸”甚至“闻到”它所处的环境。为此，我们需要了解各种各样的传感器，它们是机器人的“感官”。 视觉的延伸——摄像头与图像处理： 我们将深入学习如何利用摄像头捕捉现实世界的图像信息。这不仅仅是简单的拍照，更是关于如何让机器“理解”画面中的内容。我们将探讨基本的图像处理技术，例如边缘检测，识别形状，甚至更进一步，学习一些基础的物体识别方法，让机器人能够区分不同的物体，理解图像中的空间关系。我们会讨论如何在代码层面处理图像数据，提取有用的特征，为后续的决策提供依据。 距离的测量——超声波与红外传感器： 了解周围环境的距离信息至关重要，尤其对于移动机器人而言，避障是基本能力。超声波传感器通过发射和接收声波来测量距离，我们将会学习其工作原理，以及如何在代码中读取其输出，并将其转化为有意义的距离值。红外传感器则利用红外线反射来检测物体，它们在近距离检测和线条跟随等任务中表现出色。我们将探讨它们的优缺点，以及如何在不同的场景下选择和使用它们。 运动的捕捉——编码器与惯性测量单元（IMU）： 机器人的运动状态是其行为的关键。编码器安装在电机上，能够精确地记录轮子的转动圈数，从而推算机器人的移动距离和速度。我们将学习如何读取编码器的数据，并利用这些数据实现精密的运动控制。更高级的，我们将接触惯性测量单元（IMU），它集成有加速度计和陀螺仪，能够测量机器人的线性加速度和角速度，进而推断出机器人的姿态、倾斜角度甚至航向。掌握IMU数据的使用，将为机器人赋予更强的空间感知能力。 环境的洞察——温湿度、光照与气体传感器： 智能不仅仅局限于运动，它也可以是对环境变化的响应。我们将探索如何接入温湿度传感器，让机器人能够感知环境的舒适度，甚至实现简单的环境监测。光照传感器可以帮助机器人区分白天黑夜，或者根据光照强度调整自身行为。气体传感器则可以检测特定的气体，为环境安全或特定应用场景（如土壤湿度监测）提供数据支持。 数据融合与滤波： 通常情况下，我们会同时使用多种传感器来获取更全面的信息。然而，不同传感器的数据可能存在噪声或不一致。我们将学习如何将来自不同传感器的数据进行有效的融合，取长补短，提高感知的准确性。同时，也会介绍一些基础的数据滤波技术，例如滑动平均滤波，去除传感器数据的随机噪声，获得更平滑、更可靠的数据流。 第二部分：机器人的“大脑”——逻辑、决策与控制 获取了来自传感器的数据，接下来的任务就是如何让机器人“思考”并“行动”。这部分将是构建机器人智能的核心。 编程语言的魅力——Python的实践应用： 我们将选择一种强大而易于上手的编程语言，用它来编写机器人的“指令”。这种语言的强大之处在于其丰富的库和活跃的社区支持，能够极大地简化硬件交互和复杂算法的实现。我们将学习如何使用该语言来控制硬件，读取传感器数据，并实现各种逻辑判断和算法。 事件驱动与状态机： 机器人的行为往往是对外部事件的响应，或者在不同的状态之间切换。我们将学习如何设计和实现事件驱动的程序，让机器人能够实时地对传感器数据的变化做出反应。同时，也将介绍状态机的概念，这是一种非常有效的组织复杂行为逻辑的方式，能够清晰地定义机器人在不同情况下的行为模式。 基础的路径规划与导航： 让机器人自主移动是其智能化的重要体现。我们将从最基础的算法开始，学习如何规划简单的移动路径，例如直线前进、转弯。对于避障任务，我们将结合传感器数据，实现简单的避障策略，让机器人在遇到障碍物时能够及时停止或绕行。 PID控制算法——精准的运动魔法： 要让机器人实现平稳、精确的运动，例如按照设定的速度行驶，或者精确地到达某个位置，就离不开精密的控制算法。我们将深入理解PID（比例-积分-微分）控制算法的原理，学习如何通过调整PID参数，来优化电机的输出，实现对机器人速度、位置等状态的精确控制。 基于规则的智能决策： 机器人的“思考”很大程度上是基于预设的规则。我们将学习如何设计一套规则系统，例如“如果前方有障碍物且距离小于X厘米，则停止”、“如果检测到红色，则发出警报”。这些简单的规则组合起来，就能赋予机器人一定程度的智能。 机器学习的初步探索（可选，但极具潜力）： 对于更高级的智能，我们将初步触及机器学习的领域。例如，我们可以尝试使用简单的机器学习模型，让机器人通过“学习”来识别不同的物体，或者根据环境变化做出更优的决策。这部分将为读者打开通往更复杂人工智能领域的大门。 第三部分：从理论到实践——搭建你的第一个智能小车 掌握了感知和控制的基本原理后，我们将把这些知识融会贯通，开始动手搭建一个功能齐全的智能小车。 选择合适的硬件平台： 我们将介绍当前市面上流行的、适合DIY的微型计算机平台，分析它们的性能、接口、功耗和成本，帮助你根据自己的需求做出选择。 电源管理与供电方案： 机器人是移动的，稳定的电源供应至关重要。我们将讨论如何选择合适的电池，设计有效的电源管理方案，确保机器人在长时间运行中获得充足的电力。 电机与驱动电路： 电机是机器人的“肌肉”，将电能转化为动能。我们将学习如何选择合适的电机（例如直流电机、步进电机），以及如何使用电机驱动模块来控制电机的转速和方向。 传感器与执行器的连接： 详细介绍如何将各种传感器和执行器（如电机、舵机）正确地连接到微型计算机的GPIO（通用输入输出）引脚，并进行必要的信号调理。 底盘设计与组装： 探讨不同类型的机器人底盘设计，如何选择合适的材料和结构，以及如何将所有电子元件和机械结构有效地组装在一起。 无线通信与远程控制： 许多智能小车都具备远程控制的能力。我们将学习如何利用Wi-Fi、蓝牙或其他无线通信模块，实现手机App或电脑的远程遥控，甚至构建一个简单的局域网通信系统，让机器人能够与其他设备互动。 调试与优化： 硬件连接、软件编写都可能遇到问题。我们将分享一些实用的调试技巧和工具，帮助你快速定位和解决问题，并对机器人的性能进行优化。 本书的目标： 本书的目标是赋予你独立思考和解决问题的能力，让你能够从零开始，设计、实现并不断改进属于你自己的智能机器人。我们强调的是“制作”的过程，是通过动手实践来理解复杂的概念。你将不再是被动地接收信息，而是成为创造者，用代码和硬件，将你的想法转化为现实。 你将学会如何： 理解并应用各种传感器，让你的机器人拥有“感官”。 运用编程逻辑，为你的机器人赋予“思考”能力。 实现精确的运动控制，让你的机器人能够“行动”。 将不同的模块有机地结合，构建出功能强大的智能系统。 在遇到问题时，找到有效的解决方案，并不断优化你的作品。 无论你是对人工智能充满好奇的学生，还是希望将编程知识应用于实际的创客，亦或是想要深入了解机器人技术原理的爱好者，本书都将为你提供一个坚实的基础和丰富的实践经验。准备好迎接这场将代码注入物理世界的奇妙旅程吧！

评分☆☆☆☆☆

老实说，我是一个电子工程专业的学生，平时接触的都是一些理论知识，对于如何将理论转化为实际项目，尤其是在机器人领域，一直感到有些迷茫。当我看到《Raspberry Pi机器人制作实例:用Python、Linux和传感器搭建智能小车》这本书时，我立刻被它“实例”和“搭建”的描述所吸引。在学校的课程中，虽然我们也会接触到一些嵌入式系统和传感器，但往往都是零散的，很难将它们整合起来形成一个完整的系统。这本书的标题明确指出了要“搭建智能小车”，这正是我希望能够通过实践来巩固和拓展知识的绝佳机会。我相信，通过书中提供的具体步骤和代码示例，我能够更好地理解如何在Linux环境下利用Python来控制硬件，以及如何将各种传感器（如超声波、红外线、编码器等）集成到小车系统中，实现诸如导航、避障、远程控制等功能。我对书中如何讲解传感器的工作原理以及如何进行数据融合和算法实现尤为感兴趣，这对于我未来的毕业设计或者进入相关行业都有极大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本《Raspberry Pi机器人制作实例:用Python、Linux和传感器搭建智能小车》的封面设计非常吸引人，采用了鲜亮的色彩和清晰的图片，直接点出了书的核心内容——机器人制作，而且明确了技术栈，让人一眼就能明白这本书是关于什么的。我个人对树莓派和机器人技术一直很感兴趣，但之前零散地接触过一些信息，总觉得缺乏一个系统性的指导。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往更深入学习的大门。它承诺的是“实例”和“搭建”，这正是我这种动手实践型学习者最看重的。想象一下，能够亲手将一块小小的树莓派变成一个能够自主移动、感知环境的智能小车，那种成就感一定是无与伦比的。书中提到的Python语言，也是我一直在学习和使用的，它在机器人编程中的广泛应用，加上Linux系统作为基础，更是让我觉得这本书非常实用，能够帮助我巩固和提升现有技能。而且，明确提到了“传感器”，这暗示着书中将涵盖如何让机器人“看”、“听”、“感知”周围世界，这对于我来说是最具挑战性也最令人兴奋的部分。我迫不及待地想知道书中是如何将这些看似复杂的元素整合起来，一步一步引导读者完成一个完整的机器人项目。

评分☆☆☆☆☆

作为一个曾经的科技媒体编辑，我接触过不少关于树莓派和机器人技术的书籍，但我发现很多书要么过于偏重理论，要么内容过于浅显，难以满足有一定基础的读者。而《Raspberry Pi机器人制作实例:用Python、Linux和传感器搭建智能小车》这本书，从书名上看，就显得非常务实和有深度。它不仅仅是介绍一个平台，而是强调“制作实例”和“搭建”，这意味着书中会有大量实操性的指导和代码。我尤其看重“用Python、Linux和传感器”这个组合，它代表了一种非常主流和强大的机器人开发技术栈。Python的易用性和丰富的库，Linux的稳定性和开放性，以及各种传感器的多样性，共同构成了构建智能系统的坚实基础。我期待这本书能够详细讲解如何将这些技术巧妙地结合起来，例如如何利用Python库来读取和处理来自不同传感器的原始数据，如何通过Linux系统来管理和调度各个模块，最终实现一个功能完备、性能优越的智能小车。我希望书中能够提供一些进阶的实例，比如多传感器融合、路径规划算法等，这样才能真正提升读者的实战能力。

评分☆☆☆☆☆

我是在某个技术论坛上偶然看到有人推荐这本书的，当时他提到这本书的讲解非常细致，即便是初学者也能看懂。我本身是一名软件工程师，对硬件方面涉猎不多，所以对“用Python、Linux和传感器搭建智能小车”这个主题感到有点好奇，又有点担心自己是否能够驾驭。但看了书中提供的目录大概，感觉设计得非常合理，从基础的硬件连接，到Python编程的运用，再到各种传感器的集成，循序渐进，逻辑清晰。特别是看到有关于电机控制、循迹、避障等经典机器人功能的实现，我就知道这不仅仅是一本纸上谈兵的书，而是真正能够帮助你解决实际问题的工具。我特别期待书中关于传感器数据处理的部分，因为我一直觉得理解和利用传感器是构建智能系统的关键。如果这本书能教会我如何用简单的代码去驱动传感器，读取数据，并做出相应的反应，那这本书的价值就太大了。而且，它聚焦于Raspberry Pi这个平台，这个平台相对易于获取且功能强大，非常适合个人爱好者和学生进行开发。

评分☆☆☆☆☆

我是一个业余的创客，喜欢捣鼓各种电子设备，尤其对智能硬件和自动化感兴趣。之前也尝试过用Arduino等平台做一些小项目，但总觉得功能上有所限制，而且对于更复杂的系统，Arduino的编程和扩展性就显得有些捉襟见肘了。当我了解到Raspberry Pi的强大功能和Linux系统的灵活性后，就一直想找一本能够指导我入门的书籍。《Raspberry Pi机器人制作实例:用Python、Linux和传感器搭建智能小车》这本书恰好符合我的需求。它明确地将Python、Linux和传感器这几个关键元素结合起来，提供了一个非常具体的应用场景——搭建智能小车。我非常欣赏这种“从零开始，逐步深入”的学习方式，相信通过这本书，我不仅能够学会如何组装一台智能小车，更能掌握如何利用Python脚本来驱动它，如何让它通过各种传感器来感知周围的环境，并做出智能的决策。特别是书中提到“用Python、Linux和传感器”，这三个词的组合，让我看到了无限的可能性，能够将我脑海中各种天马行空的智能小车设计想法变成现实。

评分☆☆☆☆☆

希望能学到有用的

评分☆☆☆☆☆

不错！还没看，好好学习，学以致用！

评分☆☆☆☆☆

还是不错的，很好用

评分☆☆☆☆☆

不错，送货速度快，质量也不错。

评分☆☆☆☆☆

买回来敦促自己学习的动力，网上查资料，没这么系统和节省时间。

评分☆☆☆☆☆

书很好，希望能有帮助，很喜欢

评分☆☆☆☆☆

专业必备正版脉络清晰帮助很大理论基础实例经典查阅方便很实用性价比高科技前沿

评分☆☆☆☆☆

条理清晰，就是标准配件来源没有，得自己找

评分☆☆☆☆☆

本书将向你介绍树莓派的基础知识、Linux程序设计入门、电机和各种传感器的用法，并在这些内容之上，提供一个制作智能月球车的教程，这个智能小车可以完成像NASA月球车那样的遥控、探测、数据回传等任务。书中还提供了丰富的补充资料，帮助你扩展机器人的应用功能，非常适合从零开始的初学者阅读