本書以兩輪小型移動機器人作為編程對象,圍繞機器人運動控制和導航展開學習,將BasicDuino微控制器和基礎的編程技術與技巧融入一系列典型的機器人制作與編程任務中,最后通過賽學合一的競賽項目,啟迪讀者掌握基礎的單片機高級語言編程技術,激發(fā)讀者的學習興趣和熱情,培養(yǎng)讀者理論聯(lián)系實際、分析問題和解決問題的能力。
《基礎機器人制作與編程》一書自□007年出版以來,由于教學理念新穎、寓教于樂、內(nèi)容可操作性強、硬件成本低的特點,被眾多高等院校和職業(yè)技術學院選為教材,在使用過程中,很多教師和學生對本書提出了很多寶貴的意見和建議,在此表示深深的感謝。
經(jīng)過進一步的修訂和完善,本書的第□版于□014年有幸成為“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材,這是對編者的肯定,更是一種鞭策,我們需要更加努力地做好這本書,來答謝每一位讀者。在本次修訂出版的第3版教材中,我們更新了書中的部分套件和程序,對上一版的文字進行梳理,對錯誤之處進行修正,使得文字敘述更加流暢,保證讀者即使在零基礎的前提下也能理解、消化書中的內(nèi)容。同時,引入了近幾年中國教育機器人比賽中的競賽項目,用于評估學習效果。
隨著科學技術的不斷進步,我們的社會已經(jīng)進入人工智能時代。人工智能就是可以通過計算機編程實現(xiàn)的智能。人的智能一旦變成人工智能,就可以代替人類更好地完成相應的智能工作。那么,哪些智能是可以通過計算機編程實現(xiàn)的呢?這就需要我們了解人類智能的基本形式和層次。人類的智能可以歸結(jié)為三個層次:□基本的智能是理解事實;其次是理解規(guī)則和執(zhí)行規(guī)則;□后則是人類所獨有的智能,即創(chuàng)造新的事實和新的規(guī)則。
能夠明確描述的事實和規(guī)則都是計算機可以實現(xiàn)的智能。我們學習人工智能首先要學習如何從要解決的問題中提煉出基本的事實和規(guī)則,然后根據(jù)這些基本的事實和規(guī)則進行推理,建立解決問題的規(guī)則序列,即程序,□后將這些規(guī)則序列翻譯成計算機程序,即編程。
這套青少年STEAM創(chuàng)客教育系列叢書從《初識人工智能》開始,共分十本,內(nèi)容循序漸進,層層深入。每本書都力求淺顯易懂、可操作性強,富有趣味性和吸引力。
本書通過基礎機器人的制作與編程,讓讀者可以體驗工程師的工作思路和工作方法,并掌握現(xiàn)代工程師所必備的一項基本技能——編程。本書以兩輪小型移動機器人作為編程對象,圍繞機器人運動控制和導航展開學習,將BasicDuino微控制器和基礎的編程技術與技巧融入到一系列典型的機器人制作與編程任務中,□后通過賽學合一的競賽項目,啟迪讀者掌握基礎的單片機高級語言編程技術,激發(fā)讀者的學習興趣和熱情,達到培養(yǎng)讀者理論聯(lián)系實際的分析問題和解決問題能力的目的。
秦志強,男,全童科教(東莞)有限公司CEO,長期致力于青少年STEAM教育研究和實踐工作,中國教育機器人大賽的創(chuàng)辦者。擁有全年齡段的機器人教育解決方案和配套教具。編著多部教材,多部教材獲得十二五國家規(guī)劃教材。
□□講 機器人的大腦及編程軟件的安裝與使用 (1)
學習情境 (1)
BasicDuino微控制器簡介 (□)
任務1:獲得軟件 (3)
任務□:安裝軟件 (6)
任務3:硬件安裝 (7)
任務4:你的□□個程序 (8)
任務5:查詢指令 (14)
任務6:介紹ASCII碼 (17)
任務7:斷開電源,完成實驗 (18)
工程素質(zhì)和技能歸納 (19)
第□講 機器人的伺服電機 (□0)
學習情境 (□0)
連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服電機簡介 (□0)
任務1:將伺服電機連接至BasicDuino微控制器 (□0)
任務□:伺服電機調(diào)零 (□□)
任務3:如何保存數(shù)值和計數(shù) (□6)
任務4:測試伺服電機 (31)
工程素質(zhì)和技能歸納 (40)
第3講 機器人的組裝和測試 (41)
學習情境 (41)
任務1:組裝機器人 (41)
任務□:重新測試伺服電機 (47)
任務3:開始/復位指示電路和編程 (50)
任務4:用調(diào)試終端測試速度 (53)
工程素質(zhì)和技能歸納 (59)
第4講 機器人巡航 (60)
學習情境 (60)
任務1:基本巡航動作 (60)
任務□:基本巡航運動的調(diào)整 (66)
任務3:計算運動距離 (69)
任務4:勻變速運動 (71)
任務5:用子程序簡化巡航運動程序 (74)
任務6:高級主題―在EEPROM中建立復雜運動 (8□)
工程素質(zhì)和技能歸納 (93)
第5講 機器人觸覺導航 (94)
學習情境 (94)
觸覺導航 (94)
任務1:安裝并測試機器人的胡須 (94)
任務□:現(xiàn)場測試胡須 (99)
任務3:胡須導航 (100)
任務4:機器人迷路時的人工智能決策 (106)
工程素質(zhì)和技能歸納 (11□)
第6講 用光敏電阻進行導航 (113)
學習情境 (113)
光敏電阻 (113)
任務1:搭建和測試光敏探測電路 (113)
任務□:行走和躲避陰影 (117)
任務3:更易于響應的陰影控制機器人 (1□□)
任務4:從光敏電阻中得到更多的信息 (1□4)
任務5:用手電筒光束引導機器人行走 (1□7)
任務6:向光源移動 (136)
工程素質(zhì)和技能歸納 (144)
第7講 機器人紅外線導航 (145)
學習情境 (145)
使用紅外線發(fā)射和接收器件探測道路 (145)
任務1:搭建并測試紅外探測電路 (146)
任務□:物體檢測和紅外干擾的實地測試 (149)
任務3:紅外探測距離調(diào)整 (154)
任務4:探測和避開障礙物 (156)
任務5:提高紅外線導航程序的性能 (160)
任務6:邊沿探測器 (164)
工程素質(zhì)和技能歸納 (170)
第8講 機器人距離探測 (171)
學習情境 (171)
任務1:測試掃描頻率 (171)
任務□:機器人尾隨控制 (178)
任務3:跟蹤條紋帶 (185)
工程素質(zhì)和技能歸納 (19□)
第9講 機器人競賽 (193)
學習情境 (193)
任務1:認識QTI (193)
任務□:機器人定位 (198)
任務3:心靈手巧競賽 (□0□)
工程素質(zhì)和技能歸納 (□09)
附錄A 本書所使用機器人部件清單 (□10)