機(jī)器人是STEM教育（即科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)教育）和創(chuàng)新教育的最佳實踐平臺。然而由于它具有多學(xué)科交叉融合的特性，內(nèi)容難免蕪雜，容易使初學(xué)的青少年不得其門而入。毛勇編著的這本《機(jī)器人的天空--基于Arduino的機(jī)器人制作》以全球聞名的 Arduino開源硬件平臺作為基礎(chǔ)，以C語言作為計算機(jī)編程語言，用一個個由淺入深的項目將內(nèi)容組織起來，旨在降緩學(xué)習(xí)的曲線，使初學(xué)者也能在動手動腦中對機(jī)器人熟悉起來。在知識內(nèi)容的選擇上，《機(jī)器人的天空--基于Arduino的機(jī)器人制作》并不關(guān)注知識的系統(tǒng)性，而是以一種“拿來主義”的實用態(tài)度，在涉及項目時，才將必要的知識進(jìn)行講授。
　　《機(jī)器人的天空--基于Arduino的機(jī)器人制作》附有配套光盤，內(nèi)容為學(xué)習(xí)本書所需的軟件及各章節(jié)示例程序，便于讀者學(xué)習(xí)。
　　《機(jī)器人的天空--基于Arduino的機(jī)器人制作》可作為青少年的自學(xué)教材，也可用于機(jī)器人的課堂教學(xué)。

機(jī)器人教育在我國已經(jīng)開展了多年，但是在普及方面還存在明顯的不足。很多教師和同學(xué)都希望能夠擁有一套面向教育、價格適中的機(jī)器人教育解決方案，幫助他們在學(xué)校里以機(jī)器人社團(tuán)或是校本課程的方式開展機(jī)器人活動。毛勇編著的這本《機(jī)器人的天空--基于Arduino的機(jī)器人制作》就是為了這樣的目的而編寫。本書選擇了全球最為炙手可熱的開源硬件平臺Arduino作為機(jī)器人主控制器的基礎(chǔ)，又根據(jù)教育的特點在其上進(jìn)行了一些定制開發(fā)工作，將它的學(xué)習(xí)曲線進(jìn)一步降低下來。 本書針對的讀者是對機(jī)器人擁有熱情但并不了解的初學(xué)者。

　　同學(xué)們知道嗎？人類已經(jīng)在地球這個美麗的藍(lán)色星球上進(jìn)化、繁衍了上百萬年。但在這漫長的百萬年間，人類社會這臺巨大的車體都只是吱吱呀呀地緩緩向前移動。直到兩百多年前，瓦特發(fā)明了第一臺現(xiàn)代蒸汽機(jī)，這臺“大車”好像一只突然被驚醒了的怪獸，一旦開始加速，就再也沒有什么東西能夠阻擋它向前的腳步了。只是在一百年之后，古老的教堂那原本醒目的尖頂就已經(jīng)湮沒在近代工廠如林高聳的煙囪中，洲際鐵路將遙遠(yuǎn)的東西方連接起來，滿載著工業(yè)產(chǎn)品的輪船航行在浩渺的大洋上，跨洋電報令美洲和歐洲的人們能夠瞬時溝通。自從馮·諾依曼設(shè)計出計算機(jī)，仿佛只在一夜間，人類社會就跨入了信息時代。互聯(lián)網(wǎng)、搜索引擎、iPad、微博，同學(xué)們也許對生活中每天都在不斷涌現(xiàn)的這些新鮮玩意兒司空見慣。但是你們能想到嗎？只是在一二十年前，這些神奇的事物可能都還只停留在最激進(jìn)的幻想家的腦海里。
這就是科學(xué)和技術(shù)爆炸般的力量，它改變了人類的生產(chǎn)方式、交換方式、社會組織，它改變了我們身邊的一切。生活在這樣一個每天都是嶄新的時代里，人類是幸運的，因為每天起床都可能見證到奇跡的誕生，新事物不斷被人們接受、成為我們生活的一部分。同時，我們又要承擔(dān)相應(yīng)的壓力，因為在這樣一個時代，同學(xué)們?nèi)舨慌�力學(xué)習(xí)，尤其是努力學(xué)習(xí)科學(xué)和技術(shù)的應(yīng)用、創(chuàng)新，只會被時代拋在后面。
　　那么，如何能夠更好地學(xué)習(xí)科學(xué)和技術(shù)呢？如何才能將所學(xué)到的知識實際運用到生活中，去發(fā)明，去創(chuàng)造呢？我們說，機(jī)器人就是一個最好的平臺。機(jī)器人學(xué)是一個集成了機(jī)械、電子、計算機(jī)、人工智能等多個領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的交叉學(xué)科，許多國家都把發(fā)展機(jī)器人當(dāng)成一項戰(zhàn)略性的研究任務(wù)。同時，機(jī)器人又是科技和創(chuàng)新教育的良好載體。學(xué)習(xí)機(jī)器人，可以令青少年理解和掌握科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)和數(shù)學(xué)的很多知識與原理，并且通過動手實踐將它們運用到解決實際問題的過程中。但同樣是由于機(jī)器人多學(xué)科交叉融合的特點，它的內(nèi)容難免蕪雜，容易使作為機(jī)器人初學(xué)者的同學(xué)不得其門而入。
　　機(jī)器人教育在我國已經(jīng)開展了多年，但是在普及方面還存在明顯的不足。很多教師和同學(xué)都希望能夠擁有一套面向教育、價格適中的機(jī)器人教育解決方案，幫助他們在學(xué)校里以機(jī)器人社團(tuán)或是校本課程的方式開展機(jī)器人活動。本書就是為了這樣的目的而編寫。我們選擇了全球最為炙手可熱的開源硬件平臺Arduino作為機(jī)器人主控制器的基礎(chǔ)，又根據(jù)教育的特點在其上進(jìn)行了一些定制開發(fā)工作，將它的學(xué)習(xí)曲線進(jìn)一步降低下來。
　　本書針對的讀者是對機(jī)器人擁有熱情但并不了解的初學(xué)者，他們具備了相當(dāng)?shù)睦斫夂驼J(rèn)知能力，但是卻常常苦于如何獲得機(jī)器人的知識并將它們應(yīng)用于實際。因此，我們在編寫此書時遵循的主要原則是知識與技能的學(xué)習(xí)要緊緊伴隨著實際應(yīng)用。全書以任務(wù)為導(dǎo)向，基于項目學(xué)習(xí)的方式，用幾十個具體的實驗活動和拓展活動將內(nèi)容貫穿起來。在知識內(nèi)容的組織上，我們并不太重視知識灌輸?shù)南到y(tǒng)性，比如C語言的使用就是擇其要點，在任務(wù)涉及時才將必要的知識進(jìn)行講授。本書涉及的實驗和拓展不是一個個孤立的示例，而是有認(rèn)知和邏輯上的前后順序，由淺入深。同學(xué)們在學(xué)習(xí)了本書的內(nèi)容后，會在不知不覺間邁入機(jī)器人世界的門檻，甚至初步具備了參加巡線和滅火機(jī)器人挑戰(zhàn)賽的能力。
　　此外，我們希望本書不僅能作為機(jī)器人愛好者的學(xué)習(xí)讀物，而且可以根據(jù)教學(xué)課時要求稍作變化后，作為教師進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)活動時的教材。
　　本書由毛勇主編，參加編寫的人員有韓恭恩、李歡、李慧、梁瀠、劉翠蓉、劉明非、王璐、謝鵬、謝作如和鄭祥。
　　希望本書能夠讓更多的青少年從這里開始愛上機(jī)器人，能夠為機(jī)器人走入課堂、走向普及貢獻(xiàn)一點綿薄之力。

　　編者

第一課 走近機(jī)器人 一、機(jī)器人概述 二、機(jī)器人的四大組成部分 三、機(jī)器人對人類的幫助 實驗活動 尋找生活中的機(jī)器人第二課 我的第一臺機(jī)器人 一、解剖我們的小機(jī)器人 實驗活動第一臺機(jī)器人的誕生 二、機(jī)器人的智能 實驗活動 我的第一個智能程序 拓展活動 從改變一個數(shù)字開始第三課 會跳8字舞的機(jī)器人 一、機(jī)器人的驅(qū)動 二、像蜜蜂一樣跳舞 實驗活動 機(jī)器人跳8字舞 拓展活動 大小不同的8字舞第四課 為機(jī)器人裝上車燈 一、開始編寫Arduino程序 二、使用機(jī)器人的擴(kuò)展板 實驗活動 為機(jī)器人安上轉(zhuǎn)向燈 拓展活動一 閃爍的轉(zhuǎn)向燈 拓展活動二 會鳴笛的機(jī)器人 知識拓展二 進(jìn)制第五課 帶觸角的機(jī)器人 一、微觸開關(guān)傳感器34目錄機(jī)器人的天空——基于Arduino的機(jī)器人制作 二、輸入和輸出 三、微觸開關(guān)的狀態(tài) 四、用條件語句讓機(jī)器人更智能 實驗活動 帶觸角的自動避障機(jī)器人 拓展活動 機(jī)器人綜合訓(xùn)練第六課 為機(jī)器人裝上眼睛 一、地面灰度檢測傳感器 二、開環(huán)和閉環(huán) 三、用analogRead命令讀取“巡線”傳感器的值 四、串口——機(jī)器人調(diào)試的利器 五、機(jī)器人電機(jī)控制小結(jié) 實驗活動 機(jī)器人巡邏兵 拓展活動 機(jī)器人短跑比賽第七課 讓機(jī)器人沿著黑線前進(jìn) 一、巡線前進(jìn) 二、端口命令 三、視覺暫留現(xiàn)象和亮度可變的小燈 四、探尋模擬輸出端口背后的秘密 實驗活動 沿著黑線前進(jìn) 拓展活動 機(jī)器人追逐賽第八課 讓機(jī)器人跑得又快又穩(wěn) 一、用兩個傳感器巡線 二、讓機(jī)器人更快些 三、在編程時使用常量和變量 實驗活動 用4個傳感器巡線 拓展活動 機(jī)器人接力賽第九課 電路背后的秘密 一、學(xué)點電學(xué)知識 二、數(shù)字端口和模擬端口的背后 三、離開擴(kuò)展板的幫助 實驗活動 通過丁字路口 拓展活動 換一種路口怎么辦？第十課 機(jī)器人走迷宮 一、讓機(jī)器人學(xué)會探測障礙 二、用函數(shù)讓編程變得更容易 實驗活動 會走迷宮的機(jī)器人 拓展活動 未知地圖的真正迷宮第十一課 為機(jī)器人裝上手臂 一、舵機(jī)概述 二、讓舵機(jī)轉(zhuǎn)起來 三、C語言中的for循環(huán)語句 實驗活動 教機(jī)器人揮舞手臂 拓展活動一 可以自如控制的手臂 拓展活動二 有兩個關(guān)節(jié)的手臂第十二課 機(jī)器人巡線挑戰(zhàn)賽 一、機(jī)器人大賽 二、巡線挑戰(zhàn)賽任務(wù)分解 實驗活動 機(jī)器人巡線挑戰(zhàn)賽 拓展活動 處理更復(fù)雜的路線第十三課 能滅火的機(jī)器人 一、滅火機(jī)器人必備技能 二、機(jī)器人滅火挑戰(zhàn)賽 實驗活動 能滅火的機(jī)器人 拓展活動一 新奇的滅火裝置 拓展活動二 進(jìn)行滅火挑戰(zhàn)賽附錄A Arduino機(jī)器人使用說明附錄B 主控制器端口說明附錄C 端口操作函數(shù)小結(jié)附錄D 機(jī)器人教學(xué)通用評價量表附錄E BotBall國際機(jī)器人大賽附錄F RoboRAVE國際機(jī)器人大賽附錄G 機(jī)器人機(jī)械安裝指導(dǎo)手冊附錄H 安裝機(jī)器人滅火套裝參考文獻(xiàn)