序言

2013年12月，工业和信息化部发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》。2014年11月，《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展规划（2014-2020年）》发布。2014年5月和2015年6月，首届和第二届中国机器人峰会在天津市成功举办。机器人无疑成为了当今社会技术发展的航标，机器人的发展正经历着一场前所未有的机遇。

人类为了从外界获取信息，必须借助于自身的眼耳鼻舌肤等感觉器官，而机器人要想自主地工作或者移动，同样需要通过各种传感器来获取外界信息。此外，人类要运动就需要骨骼和肌肉，而机器人要运动就必须安装驱动器和执行装置，最常用的就是电机。

其实，无论什么样的机器人都是由检测装置、驱动装置、执行机构、控制系统和复杂机械等部分构成的，这些就是机器人的硬件。

与硬件相对应，软件程序是机器人的思想。对于初学者而言，机器人的动作可以看作是将一个总任务分解成若干简单的行为。通过这种编程思路，我们就不需要把精力放在机器人稳定行走这一复杂的控制上，只需要分解出机器人的基本行为即可（例如，第几个电机旋转多少度）。而每个行为单元的控制程序只关心自己的传感器输入和需要输出的控制动作。

这本书向读者介绍了制作机器人的过程，可以分为以下几个阶段。

（1）明确机器人的功能，确定整体方案

动手制作机器人之前，必须仔细思考一下要实现什么功能，以及如何实现。如果考虑不周，在制作过程中才发现该方案行不通，那就很可能半途而废了。

（2）设计机器人的动作

方案确定好之后，就进入具体的设计阶段。此时要考虑机器人可以通过哪些动作来实现相应的功能，然后要确定各个动作的实现形式，据此设计机器人的各零部件的尺寸。在这里，最好先通过仿真来验证动作的可行性。

（3）准备相应的材料和器材

按照机器人的动作要求和执行环境来准备各种硬件材料（包括机械手、各种传感器等）。此时应该对材料的组合方式、动作的实现原理有更清楚的构思和理解。

（4）制作机器人

用材料制作出机器人实体，铺设控制电路。应该根据机器人的机械结构合理安排布局，既要节省空间，又要便于调试和更换。各个模块在安装前，就要分别测试其功能是否完好。各种导线一定要做好标记，知道每根线的来源和去处。

（5）调试

硬件制作和软件编写完成后，经常需要根据不同的环境，调整硬件安装位置和软件参数。调试是一个不断尝试和不断优化的过程，没有捷径可言。当遇到问题时，要首先考虑是不是硬件和电路的问题，然后再考虑程序的问题。

我们相信，未来的某一天，机器人会走入千家万户。用我们自己设计的机器人为我们服务，这就是我们的目标。

（李实）

中国科学院自动化研究所

中国自动化学会机器人竞赛工作委员会副主任兼秘书长