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開源硬件DIY:創客實踐指南圖書
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開源硬件DIY:創客實踐指南

Preface 前言本書是一本寫給開源硬件用戶和創客(maker)的作品集,旨在幫助那些對產品開發有興趣的愛好者。本書通過邊學邊做的方式來為開發和制造開源硬件提供指導。盡管市面上已經有了不少專注于開源硬件某一特定...
  • 所屬分類:圖書 >計算機/網絡>計算機理論  
  • 作者:[美] [艾麗西亞·吉布]
  • 產品參數:
  • 叢書名:數字匠人
  • 國際刊號:9787111534310
  • 出版社:機械工業出版社
  • 出版時間:2016-04
  • 印刷時間:2016-04-15
  • 版次:1
  • 開本:16開
  • 頁數:--
  • 紙張:膠版紙
  • 包裝:平裝
  • 套裝:

內容簡介

這是及時本指導設計和制造開源硬件全過程的動手指南。廣泛的行業人物通過在DIY、制造商和硬件駭客項目上的豐富經驗,分享了經過實際檢驗的方法,來進行設計、重新組合、制造、生產、故障排除、許可、記錄和開展開源硬件業務。

作者簡介

作者簡介 About the AuthorsAlicia Gibb是一位開源硬件倡導者,同時也是一名研究人員和一名硬件黑客。Alicia自2008年起就在開源硬件社區工作。她是開源硬件協會的創始人和執行董事,該組織教育并推廣創建和使用開源硬件。她是科羅拉多大學博爾德分校BTU實驗室的主任,在該校她教授計算物理和信息技術課程。在服務于開源硬件協會之前,Alicia是Bug實驗室的一名研究人員和制作模型人員。在那里她負責學術研究項目,并管理著“測試廚房(Test kitchen)”,一個開放的研發實驗室(R&D lab)。在Bug實驗室,她被授予美國國家科學基金會的SBIR獎金,以資助她基于傳感器進行數據采集的模塊項目的研究工作。她還是“紐約電阻協會”的成員,在那里她策劃了兩個國際藝術展;共同主辦了兩屆開放硬件峰會并擔任聯合主席;她還是Ada Initiative的董事。她在電子元件領域的研究成果先后刊登在《Wired》雜志、《IEEE Spectrum》、《Hackaday》和《紐約時報》上。Alicia不是在開放技術和創新的十字路口進行研究,就是在制作會顫動、閃爍,甚至可能是美味小吃的工作原型。

Steven Abadie是佐治亞大學MFA研究生。他的研究方向包括使用開源3D打印進行雕刻。這段3D打印經歷也成就了他目前的職位—Aleph Objects的首席運營官,這是一家致力于開源硬件和免費軟件的公司。

Ed Baafi是一位教育工作者,也是一位專注于制造面向所有人的技術創新工具的企業家。作為一名教育家,Ed幫助設立了“Boston抯 Learn 2 Teach, Teach 2 Learn youth technology program”以及波士頓工廠實驗室(Boston Fab Lab)。作為一名企業家,Ed創立了Modkit (modkit.com),以開發可控制物理世界的編程工具。他也是“咖啡制造(Made by Cafe)”(madebycafe.com)的一個聯合創始人,該公司希望為設計者和創客們提供咖啡館式的創新氛圍。

Matt Bolton是SparkFun電子公司的生產主管,在那里他領導生產團隊創造了服務于全球創客、創新者和黑客們的500多款獨特的DIY電子電路板套件。他認為他的使命是使美國制造再次充滿魅力,并志在締造有別于幾十年前的生產就是“臟、差、險”的新一代制造形象。Matt也主持一年一度的SparkFun自制汽車大賽。在業余時間,他喜歡參加幾乎所有典型的科羅拉多州式的活動:徒步旅行、抱石運動、滑板滑雪、騎自行車、喝上一大杯黑咖啡、彈奏吉他,在Instagram上他那神奇的小狗Olive的照片等。

Kipp Bradford是一名企業家、技術顧問和教育家,熱衷于動手創造產品。他創立或聯合創立的初創公司分布于交通、消費品、空調系統(HVAC)和醫療設備領域,并擁有眾多專利。他有些更有趣的項目已經變成了kippkitts。Kipp是分布式網絡數據(與Alasdair Allan一起完成,服務于數據科學家的硬件破解)的作者,也是數據傳感實驗室的聯合創始人之一。他同時還是Highway1項目的顧問,Highway1是業界經驗豐富的硬件初創加速器。他還創立了創新研究院,服務于紐約市的青少年,該項目也是美國國家科學基金會的資助項目。Kipp還聯合創立了“設計革命(Revolution by Design)”項目,一個非營利性教育和研究機構,致力于通過技術改變世界。他又創立和聯合組織了羅德島和華盛頓特區的迷你創客盛會(Mini Maker Faire)。他也是美國科學和工程盛會上的特邀嘉賓之一。Kipp還在2013年開放硬件峰會擔任原型主席、項目委員會委員和O'Reilly Solid會議的主講人,并在2013 Frost & Sullivan公司的GIL被評為最經驗豐富的創新者。作為布朗大學工程學院前博學設計工程師和講師,Kipp教授著幾門工程設計和創業課程。他分別擔任創客教育基金、羅德島科學與藝術博物館和普羅維登斯市圖書館的董事。他還是《Make》雜志的技術顧問,費城大學設計、工程與商業學院研究員,并在羅德島設計學院擔任兼職評論家。

Gabriella Levine是一位有硬件設計和生物學背景的藝術家。她擁有紐約大學ITP Tisch藝術學院的碩士學位,創辦了包括Protei機器人在內的機器人公司。Protei是一個可用于感知和保護海洋的可變形的開放硬件帆板機器人,目前它被用于檢測放射性元素,圖示太平洋里的塑料垃圾和收集漏油位置附近的油;她初創的公司還包括Sneel,Sneel機器人是仿生的游泳機器蛇,可在水中感知環境數據。Gabriella作為開源硬件協會主席,在世界各地推動開源技術。Gabriella在國際上展出過作品,包括Ars Electronica、Eyebeam(紐約)、科學畫廊(都柏林)、邁阿密互動藝術博覽會Art Basel和Fountain Art紐約軍械庫展。她獲得了2012年電子藝術大獎混合藝術獎、Gulfstream Navigator Ocean Exchange獎金和Awesome Foundation獎金,并且是Unreasonable at Sea項目的研究員,這是一個激進的乘船環游世界的實驗。她任教于ITP和CIID,而她的作品已被收錄在《Wired》雜志、《紐約時報》、《Creator's Project》、《Vice》、《科學美國人》和《Hyperallergic》上。Gabriella目前是谷歌快速評估小組的工程師,她還兼職擔任Autodesk的Instructable項目的進駐藝術家。

David A. Mellis是麻省理工學院媒體實驗室的博士生。他擁有意大利Ivrea交互設計學院交互設計專業的碩士學位,并曾任教于丹麥的哥本哈根交互設計研究所。David是Arduino的創造者之一,Arduino是用于制作電子原型的一個開源硬件和軟件平臺。他還是開源硬件協會董事會成員。

Catarina Mota是Open Materials(自己動手做智能材料)、Everywhere Tech(開源技術轉移),以及AltLab(里斯本的黑客空間)的聯合創始人。她曾在許多動手實踐的研習班里教授高科技材料和簡單的電路課程,以鼓勵沒有或只有很少科技背景的人對科學、技術和知識分享產生濃厚的興趣。Catarina的博士論文很快就要完成,她的論文主題是關于服務于物質實體和科技發展的開放性及合作性實踐的社會影響。目前她是紐約大學ITP學院的訪問學者,開源硬件協會研究主任,TED研究員和NYC Resistor成員。她曾在2012年擔任開放硬件峰會主席,也曾擔任開源硬件協會董事會成員,她還在紐約大學IPT學院作為副教員教學,并且是葡萄牙國家科學基金的研究員。

Joshua M. Pearce 擁有賓夕法尼亞州立大學的材料工程博士學位。之后他作為Clarion 大學的物理學助理教授開發了賓夕法尼亞州高等教育系統內及時個可持續的項目,在加拿大女王大學期間幫助開發了應用型可持續性的研究生工程項目計劃。他目前是密歇根理工大學材料科學與工程系和電氣與計算機工程系的跨院系副教授,在那里他領導著開放性可持續發展技術的研究團隊。他的研究集中在使用開源的相應技術來找到解決可持續發展和減貧問題的合作型解決方案。具體而言,他的研究橫跨電子器件物理、太陽能光伏電池材料工程,以及RepRap 3D打印等領域,也包括實用的可持續發展和能源政策。他是《開源實驗室:如何打造自己的硬件和降低研發成本》(《Open-Source Lab: How to Build Your Own Hardware and Reduce Research Costs》)一書的作者。

Becky Stern是Adafruit可穿戴電子產品的總監。每周她都會出版一輯新的DIY craft tech(自己動手制作的工藝和技術)項目的教程和視頻,她也主持一個叫做“與Becky Stern一起談談可穿戴電子”的YouTube直播節目。自2005年以來,Becky Stern一直在做將紡織品與電子產品結合的工作,并幫助開發了Adafruit FLORA可穿戴開源硬件產品線(與Arduino兼容)。她5歲開始拍攝視頻,8歲學縫紉;Becky Stern畢業于紐約帕森斯設計學院和亞利桑那州立大學;她現教授視覺藝術學院的設計研究生課程。她是布魯克林聯合馬達加斯加藝術研究所的成員,也是網上組織自由藝術與技術(FAT)的成員。

Tiffany Tseng是一位機械工程師和設計師,她正在研究新方法以幫助創客們記錄和分享他們的設計。她目前是麻省理工學院媒體實驗室的Lifelong Kindergarten課題組的在讀博士生,在那里她正在開發一個幫助人們分享其設計過程的平臺—Build in Progress。在加入媒體實驗室之前,Tiffany獲得斯坦福大學機械工程學碩士和麻省理工學院機械工程學士學位。她一直供職于各類設計公司,包括IDEO和Fisher-Price,期間她尤其熱衷于設計兒童產品。她也是一個大學電臺DJ和美味小吃的評論家。

Addie Wagenknecht是一位生活于奧地利的美國藝術家,其作品探討了表達和技術之間的緊密關系。她試圖將概念作品與傳統的黑客和雕塑融合。Addie的作品采用了獨特的將黑客破解和視覺美學深度混合的概念論。她在奧地利維也納的MuseumsQuartier Wien、法國巴黎的La Gaté Lyrique、伊斯坦布爾現代美術館、荷蘭埃因霍溫的MU博物館和紐約市的菲利普斯拍賣行等先后舉辦過展覽。Addie是自由藝術與技術(FAT)實驗室的成員,并擔任開放硬件峰會主席。她還聯合制作了開源的激光切割器Lasersaur。她的作品已被收錄在眾多學術論文、書籍和雜志上,如《時代雜志》、《華爾街日報》、《名利場》、《經濟學人》和《紐約時報》等。她擁有紐約大學互動電信計劃碩士學位,曾先后在紐約市Eyebeam Art 技術中心、英國文化實驗室、巴塞爾(CH)HyperWerk后工業設計研究所獲得過獎學金,并獲得卡內基梅隆大學Frank–Ratchye工作室創意獎學金,以及最近的Warhol基金會獎金。在紐約市,她的作品在bitforms畫廊展出。

Michael Weinberg是“公共知識”(Public Knowledge)組織的副總裁,“公共知識”是華盛頓一家非營利性的數字維權組織。作為其宣傳使命的一部分,“公共知識”敦促向政策制定者和國會議員介紹開源硬件的概念。Michael 也坐鎮PK Thinks,這是“公共知識”的內部智囊團,其參與的問題眾多,主要包括向美國聯邦通信委員會(FCC)提供版權相關問題意見,3D打印類的新興技術和開源硬件等。

Amanda“w0z”Wozniak是一名對開源硬件很有熱情的職業工程師。她擁有麻省理工學院電氣工程和計算機科學的學士和碩士學位,并輔修生物醫學工程。她先后在Analog Devices擔任應用工程師,在威斯生物啟發工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)擔任項目工程師,最近在NxStage Medical擔任首席工程師。她的兼職項目包括為第17、18屆黑客(DEFCON)大會設計Ninja Networks電子徽章,以及在3個開放硬件峰會上向創客社區介紹行業實踐方案。她對學習和理解復雜系統的故障模式,創建有用的產品和幫助他人創建有用的產品有濃厚的興趣。她目前居住在波士頓。

Lars Zimmermann(柏林,1980)是一位生活工作在柏林并對經濟學感興趣的藝術家。2009年,他創建了一個幫助再生設計和生產的開源項目OWi(owiowi.org),該項目以開源的動態理念對生活進行資源管理以實現零浪費。這是他進入開源領域并發聲的方式。目前他以一個開源經濟學家的身份,以不同的方式發展和推動開源運動。這一切仍與他制造可用于零浪費型經濟的開放型作品的初衷緊緊相連。在2014年,Lars參與聯合創立了Open It Agency(openitagency.eu),以幫助企業、項目和社區去探索、開發和使用開源的戰略。他正在研究改善硬件存檔和溝通工具,并在博客上寫作了大量關于開源硬件、自由、商業模式、材料循環、教育和更多話題的文章。更多信息請訪問他的博客和網站(bloglz.de)。

目錄

目錄 Contents

前言

致謝

作者簡介

及時部分 開源硬件理論

第1章 開源硬件運動的歷史 2

1.1 及時批項目、組織及其定義 3

1.2 TAPR OHL 4

1.3 OHANDA 5

1.4 OSHW的定義、峰會和圖標 5

1.5 CERN OHL 7

1.6 開放硬件與開源硬件的區別 7

1.7 OSHWA的創立 8

1.8 參考文獻 9

第2章 開源硬件的定義和實踐 11

2.1 開源硬件的定義 11

2.2 實踐 14

2.3 總結 26

第3章 開源硬件許可 27

3.1 專利許可 27

3.2 OSHW框架下的開放許可 28

3.3 版權、專利和商標:你可以許可的權利 29

3.4 實際許可版權、專利和商標 32

3.5 現在該做什么 35

3.6 總結 36

3.7 資源 36

第4章 開源硬件的標準化 38

4.1 穩固軟的部分:讓軟件更加 39

4.2 軟化硬的部分:更靈活地制作硬件 42

4.3 其他標準和規范 44

4.4 總結 45

第二部分 動手

第5章 設計的流程:如何從零開始做出產品 48

5.1 項目的階段性 49

5.2 精制設計迭代和產品 51

5.3 設定工作流程 52

5.4 管理頻繁的迭代過程 54

5.5 每個大型計劃都有退出策略 54

5.6 準備生產 55

5.7 總結 55

5.8 資源 56

第6章 制作衍生產品 57

6.1 衍生工具和開源硬件 57

6.2 Blinky Buildings項目 61

6.3 總結 72

第7章 修改Arduino的形態 74

7.1 Arduino衍生品的形態 75

7.2 動手之前 76

7.3 決定電路板輪廓 77

7.4 在Eagle工具中對Arduino衍生板進行置板 80

7.5 生產電路板 82

7.6 總結 83

7.7 資源 83

第8章 混合3D打印 84

8.1 桌面3D打印機的黎明 84

8.2 3D打印技術的開放硬件設計 87

8.3 接下來的幾步 95

8.4 總結 97

8.5 資源 97

第9章 可穿戴設備 98

9.1 可穿戴設備的歷史 98

9.2 傳導性織物 103

9.3 可縫制的微控制器和零部件 104

9.4 EL 電線/磁帶/嵌板 105

9.5 工具和技巧 106

9.6 管理預期 111

9.7 可穿戴設備的未來 111

9.8 總結 112

9.9 資源 112

第10章 物理材料 114

10.1 信息共享的集中式在線中心 114

10.2 帶給設計師和客戶的好處 115

10.3 靈活地定義開源硬件以適應其他混合多種制造類型的物理實體和產品 115

10.4 產品和行業的范圍 118

10.5 總結 133

第三部分 生產要素

第11章 數字時代的個人化生產 136

11.1 個人制造、流程、零件和材料 137

11.2 案例分析 140

11.3 未來的問題 146

11.4 總結 147

第12章 從創造到制造的加速 148

12.1 選擇制造合作方 149

12.2 SparkFun電子是如何擴大規模的 150

12.3 套件組裝 154

12.4 可制造性設計 154

12.5 設備選型和實施 157

12.6 供應鏈/采購 161

12.7 資源規劃和調度 162

12.8 測試和質量控制 164

12.9 開源的未來,小規模制造 166

12.10 總結 170

第13章 解決從設計到制造的問題 171

13.1 可制造性設計 172

13.2 選擇制造商 178

13.3 制造切換 179

13.4 真實場景下會發生哪些錯誤 182

13.5 質量控制 184

13.6 創意修復 185

13.7 總結 187

第14章 硬件文檔的分類 189

14.1 README文檔 190

14.2 產品網頁 191

14.3 硬件源文件 194

14.4 展現每個零部件:物料清單 194

14.5 教程 195

14.6 創建社群 198

14.7 總結 199

14.8 資源 199

第15章 商業 200

15.1 一個自然的商業模式 200

15.2 品牌 201

15.3 開源硬件和開放式設計的商業模式矩陣 202

15.4 總結 216

第16章 在學術界創建開源硬件 217

16.1 象牙塔生活:概述 218

16.2 開源硬件應用于學術界的好處 219

16.3 提高知名度、被引頻次和公共關系 224

16.4 增加資金支持和招生的機會 225

16.5 良性循環 227

16.6 開源硬件教學和服務 228

16.7 總結 233

16.8 參考文獻 233

結束語 236

附錄A 開源硬件清單 240

附錄B 開源硬件的安全守則 242

附錄C 設計過程清單 245

附錄D 面向制造的設計清單 247

附錄E Mach 30的文檔基本規則 251

附錄F Blinky Buildings源文件 254

詞匯表 262

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