為貫徹落實《國家職業(yè)教育改革實施方案》，積極推進(jìn)“1+X”證書制度的實施，深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司組織編寫了這本《服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)（中級）》教材。
本書參考《服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)（中級）職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)》，圍繞服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)的人才需求與崗位能力要求，將智能服務(wù)機(jī)器人的典型應(yīng)用場景作為教學(xué)項目，遵循“任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向”的教學(xué)理念。全書共5個部分，11個教學(xué)項目，分別為語音部分——讓機(jī)器人學(xué)會傾聽、讓機(jī)器人學(xué)會說話；視覺部分——讓機(jī)器人辨別顏色、讓機(jī)器人認(rèn)識數(shù)字；運(yùn)動控制部分——讓機(jī)器人學(xué)會跳舞、讓機(jī)器人手臂運(yùn)動、讓機(jī)器人雙足步行；導(dǎo)航部分——讓機(jī)器人構(gòu)建地圖、讓機(jī)器人自主導(dǎo)航；語音視覺運(yùn)動控制綜合應(yīng)用部分——讓機(jī)器人跟蹤抱球、讓機(jī)器人聽令前行識物。
本書是“服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)（中級）職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)”的培訓(xùn)認(rèn)證配套用書，也適合應(yīng)用型本科院校、職業(yè)院校、技工院校作為專業(yè)教材使用，同時也可作為服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)從業(yè)人員的自學(xué)用書。
為方便教師教學(xué)，本書配有電子課件等教學(xué)資源，讀者可登錄機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)（www.cmpedu.com）免費(fèi)注冊下載，或聯(lián)系編輯（010-88379543）咨詢。

本書遵循職業(yè)教育教材編寫規(guī)律和職業(yè)院校學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，配套齊全 

前 言

本書以《服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)（中級）職業(yè)技能等級標(biāo)準(zhǔn)》為編寫依據(jù)，以智能人形教育服務(wù)機(jī)器人、智能商用服務(wù)機(jī)器人教學(xué)平臺為載體，以其典型應(yīng)用場景為教學(xué)項目，從服務(wù)機(jī)器人行業(yè)的實際需求出發(fā)組織教材內(nèi)容。本書的特色如下：
（1）在設(shè)計理念上 以就業(yè)為導(dǎo)向、以應(yīng)用為目標(biāo)、以實踐為主線、以能力為中心，確定教材編寫的指導(dǎo)思想；緊緊圍繞“服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)”等相關(guān)崗位職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，以崗位典型工作任務(wù)所應(yīng)具備的崗位職業(yè)能力為依據(jù)，確定教學(xué)項目。
（2）在教學(xué)內(nèi)容選取上 簡化不必要的理論，堅持以實踐為重、理論夠用的原則進(jìn)行教材編寫。使讀者既能充分準(zhǔn)備“1+X”證書考試，又能積累實際工程應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗，為適應(yīng)未來的工作崗位奠定堅實的基礎(chǔ)。
（3）在編排結(jié)構(gòu)形式上 以任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計思路，主要解決“服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)”的問題；以理論和實踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)獲取完成工作任務(wù)的過程性知識；解決“怎么做”（經(jīng)驗）和“怎么做更好”（策略）的問題，穿插適度夠用的陳述性知識（理論知識）。
本書由深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司與深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)人工智能學(xué)院專業(yè)教師團(tuán)隊聯(lián)合編寫。深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊、教研團(tuán)隊為本書提供技術(shù)支持。
由于編者水平和經(jīng)驗有限，書中難免有不妥及疏漏之處，敬請讀者批評指正！
編 者

職業(yè)院校教師

項目導(dǎo)入 001
項目任務(wù) 001
學(xué)習(xí)目標(biāo) 002
知識鏈接 002
一 認(rèn)識智能服務(wù)機(jī)器人 002
二 認(rèn)識樹莓派 007
三 認(rèn)識語音識別技術(shù) 008
四 認(rèn)識開源語音識別工具包SpeechRecognition 011
五 認(rèn)識SDK與API 013
項目準(zhǔn)備 015
任務(wù)實施 015
一 使用SpeechRecognition工具包實現(xiàn)語音識別 015
二 使用YanAPI實現(xiàn)語音識別 018
任務(wù)評價 018
任務(wù)拓展 019
項目小結(jié) 019
項目導(dǎo)入 020
項目任務(wù) 020
學(xué)習(xí)目標(biāo) 020
知識鏈接 021
一 認(rèn)識語音合成技術(shù) 021
二 語音合成在智能機(jī)器人中的應(yīng)用 025
三 認(rèn)識開源語音合成軟件eSpeak 026
項目準(zhǔn)備 026
任務(wù)實施 027
一 使用eSpeak命令讓機(jī)器人說出：hello yanshee 027
二 使用eSpeak命令讓機(jī)器人實時播報紅外傳感器的數(shù)值 032
任務(wù)評價 036
任務(wù)拓展 036
項目小結(jié) 036
項目導(dǎo)入 037
項目任務(wù) 038
學(xué)習(xí)目標(biāo) 038
知識鏈接 039
一 人眼分辨顏色的原理 039
二 機(jī)器識別顏色的原理 040
三 認(rèn)識色彩空間 041
四 認(rèn)識圖像傳感器 044
五 認(rèn)識OpenCV開源視覺庫 046
六 機(jī)器人識別顏色方案設(shè)計 054
項目準(zhǔn)備 054
任務(wù)實施 054
一 在PC端編寫調(diào)試圖像顏色識別程序 055
二 向機(jī)器人端移植調(diào)試圖像顏色識別程序 063
任務(wù)評價 067
任務(wù)拓展 068
項目小結(jié) 068
項目導(dǎo)入 069
項目任務(wù) 069
學(xué)習(xí)目標(biāo) 070
知識鏈接 070
一 機(jī)器學(xué)習(xí)簡介 070
二 認(rèn)識KNN算法 072
三 認(rèn)識Sklearn機(jī)器學(xué)習(xí)庫 073
四 機(jī)器人識別數(shù)字方案設(shè)計 075
項目準(zhǔn)備 079
任務(wù)實施 080
一 在PC端編寫調(diào)試分類器程序 080
二 在PC端編寫調(diào)試主業(yè)務(wù)程序 095
三 在機(jī)器人端移植調(diào)試主業(yè)務(wù)程序 098
任務(wù)評價 101
任務(wù)拓展 102
項目小結(jié) 102
項目導(dǎo)入 103
項目任務(wù) 104
學(xué)習(xí)目標(biāo) 104
知識鏈接 104
一 認(rèn)識機(jī)器人的舵機(jī) 104
二 認(rèn)識機(jī)器人自由度 108
三 機(jī)器人關(guān)節(jié)限位 109
四 認(rèn)識機(jī)器人編舞工具 110
項目準(zhǔn)備 114
任務(wù)實施 114
一 啟動機(jī)器人Cruzr PC端軟件 114
二 選擇機(jī)器人型號 115
三 舞蹈編輯與測試 116
任務(wù)評價 121
任務(wù)拓展 121
項目小結(jié) 121
項目導(dǎo)入 122
項目任務(wù) 122
學(xué)習(xí)目標(biāo) 122
知識鏈接 123
一 ROS介紹 123
二 機(jī)器人位姿和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 129
三 機(jī)器人運(yùn)動學(xué) 132
四 Gazebo仿真工具簡介 133
五 URDF模型文件 138
六 可視化工具Rviz 141
項目準(zhǔn)備 143
任務(wù)實施 143
一 搭建Ubuntu16.04環(huán)境 143
二 安裝配置ROS kinetic環(huán)境 145
三 測試Gazebo仿真工具 148
四 控制機(jī)器人雙手?jǐn)[臂運(yùn)動 148
任務(wù)評價 160
任務(wù)拓展 161
項目小結(jié) 161
項目導(dǎo)入 162
項目任務(wù) 162
學(xué)習(xí)目標(biāo) 162
知識鏈接 163
一 零力矩點(diǎn) 163
二 質(zhì)心和力矩 163
三 步態(tài)規(guī)劃 165
四 更新機(jī)器人ROS版本 168
五 機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃方案設(shè)計 168
項目準(zhǔn)備 174
任務(wù)實施 174
一 安裝機(jī)器人ROS v1.6版本安裝包 174
二 執(zhí)行步態(tài)規(guī)劃工程程序 177
任務(wù)評價 181
任務(wù)拓展 182
項目小結(jié) 182
項目導(dǎo)入 183
項目任務(wù) 184
學(xué)習(xí)目標(biāo) 184
知識鏈接 185
一 移動機(jī)器人建圖 185
二 掃圖步驟和注意事項 186
三 ROS常用命令行工具 186
四 Rviz的基本使用 189
五 Teleop控制機(jī)器人 191
六 KartoSLAM算法 192
七 KartoSLAM節(jié)點(diǎn)介紹 193
八 KartoSLAM節(jié)點(diǎn)參數(shù) 194
項目準(zhǔn)備 195
任務(wù)實施 195
一 編譯安裝SLAM源碼包 195
二 PC端和機(jī)器人共享ROS環(huán)境 197
三 使用KartoSLAM進(jìn)行環(huán)境地圖的構(gòu)建 201
四 保存并優(yōu)化地圖文件 206
任務(wù)評價 208
任務(wù)拓展 209
項目小結(jié) 209
項目導(dǎo)入 210
項目任務(wù) 210
學(xué)習(xí)目標(biāo) 211
知識鏈接 211
一 移動機(jī)器人定位 211
二 移動機(jī)器人導(dǎo)航 211
三 ROS Navigation功能包介紹 218
四 AMCL功能包 219
五 導(dǎo)航功能包參數(shù)文件配置 221
項目準(zhǔn)備 226
任務(wù)實施 227
一 配置機(jī)器人導(dǎo)航應(yīng)用的工作環(huán)境 227
二 配置ROS Navigation導(dǎo)航功能包 227
三 啟動ROS Navigation導(dǎo)航功能包 228
四 使用可視化工具Rviz進(jìn)行重定位 232
五 使用可視化工具Rviz進(jìn)行導(dǎo)航測試 234
任務(wù)評價 237
任務(wù)拓展 238
項目小結(jié) 238
項目導(dǎo)入 239
項目任務(wù) 239
學(xué)習(xí)目標(biāo) 241
知識鏈接 241
一 目標(biāo)跟蹤技術(shù) 241
二 認(rèn)識多線程 246
三 機(jī)器人跟蹤抱球方案設(shè)計 251
項目準(zhǔn)備 253
任務(wù)實施 253
一 創(chuàng)建與編寫程序 253
二 復(fù)制相關(guān)文件到機(jī)器人端 262
三 運(yùn)行程序讓機(jī)器人跟蹤抱球 262
任務(wù)評價 263
任務(wù)拓展 264
項目小結(jié) 264
項目導(dǎo)入 265
項目任務(wù) 265
學(xué)習(xí)目標(biāo) 266
知識鏈接 266
一 YanAPI軟件開發(fā)工具包 266
二 Python之面向?qū)ο缶幊? 269
三 進(jìn)程、線程與協(xié)程 274
四 Python中實現(xiàn)線程編程 275
五 MobileNet+SSD模型簡介 277
六 語音、視覺、運(yùn)控綜合應(yīng)用程序設(shè)計 278
項目準(zhǔn)備 279
任務(wù)實施 279
一 創(chuàng)建與編寫voice_object_detection程序 280
二 復(fù)制源碼包到機(jī)器人端 286
三 運(yùn)行voice_object_detection程序 28