本書(shū)以?xún)奢喰⌒鸵苿?dòng)機(jī)器人作為編程對(duì)象,圍繞機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和導(dǎo)航展開(kāi)學(xué)習(xí),將BasicDuino微控制器和基礎(chǔ)的編程技術(shù)與技巧融入一系列典型的機(jī)器人制作與編程任務(wù)中,最后通過(guò)賽學(xué)合一的競(jìng)賽項(xiàng)目,啟迪讀者掌握基礎(chǔ)的單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程技術(shù),激發(fā)讀者的學(xué)習(xí)興趣和熱情,培養(yǎng)讀者理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
《基礎(chǔ)機(jī)器人制作與編程》一書(shū)自□007年出版以來(lái),由于教學(xué)理念新穎、寓教于樂(lè)、內(nèi)容可操作性強(qiáng)、硬件成本低的特點(diǎn),被眾多高等院校和職業(yè)技術(shù)學(xué)院選為教材,在使用過(guò)程中,很多教師和學(xué)生對(duì)本書(shū)提出了很多寶貴的意見(jiàn)和建議,在此表示深深的感謝。
經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的修訂和完善,本書(shū)的第□版于□014年有幸成為“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材,這是對(duì)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(shū),來(lái)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(shū)中的部分套件和程序,對(duì)上一版的文字進(jìn)行梳理,對(duì)錯(cuò)誤之處進(jìn)行修正,使得文字?jǐn)⑹龈恿鲿,保證讀者即使在零基礎(chǔ)的前提下也能理解、消化書(shū)中的內(nèi)容。同時(shí),引入了近幾年中國(guó)教育機(jī)器人比賽中的競(jìng)賽項(xiàng)目,用于評(píng)估學(xué)習(xí)效果。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,我們的社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入人工智能時(shí)代。人工智能就是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的智能。人的智能一旦變成人工智能,就可以代替人類(lèi)更好地完成相應(yīng)的智能工作。那么,哪些智能是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)的呢?這就需要我們了解人類(lèi)智能的基本形式和層次。人類(lèi)的智能可以歸結(jié)為三個(gè)層次:□基本的智能是理解事實(shí);其次是理解規(guī)則和執(zhí)行規(guī)則;□后則是人類(lèi)所獨(dú)有的智能,即創(chuàng)造新的事實(shí)和新的規(guī)則。
能夠明確描述的事實(shí)和規(guī)則都是計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)的智能。我們學(xué)習(xí)人工智能首先要學(xué)習(xí)如何從要解決的問(wèn)題中提煉出基本的事實(shí)和規(guī)則,然后根據(jù)這些基本的事實(shí)和規(guī)則進(jìn)行推理,建立解決問(wèn)題的規(guī)則序列,即程序,□后將這些規(guī)則序列翻譯成計(jì)算機(jī)程序,即編程。
這套青少年STEAM創(chuàng)客教育系列叢書(shū)從《初識(shí)人工智能》開(kāi)始,共分十本,內(nèi)容循序漸進(jìn),層層深入。每本書(shū)都力求淺顯易懂、可操作性強(qiáng),富有趣味性和吸引力。
本書(shū)通過(guò)基礎(chǔ)機(jī)器人的制作與編程,讓讀者可以體驗(yàn)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(xiàng)基本技能——編程。本書(shū)以?xún)奢喰⌒鸵苿?dòng)機(jī)器人作為編程對(duì)象,圍繞機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和導(dǎo)航展開(kāi)學(xué)習(xí),將BasicDuino微控制器和基礎(chǔ)的編程技術(shù)與技巧融入到一系列典型的機(jī)器人制作與編程任務(wù)中,□后通過(guò)賽學(xué)合一的競(jìng)賽項(xiàng)目,啟迪讀者掌握基礎(chǔ)的單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程技術(shù),激發(fā)讀者的學(xué)習(xí)興趣和熱情,達(dá)到培養(yǎng)讀者理論聯(lián)系實(shí)際的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的目的。
秦志強(qiáng),男,全童科教(東莞)有限公司CEO,長(zhǎng)期致力于青少年STEAM教育研究和實(shí)踐工作,中國(guó)教育機(jī)器人大賽的創(chuàng)辦者。擁有全年齡段的機(jī)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(guó)家規(guī)劃教材。
□□講 機(jī)器人的大腦及編程軟件的安裝與使用 (1)
學(xué)習(xí)情境 (1)
BasicDuino微控制器簡(jiǎn)介 (□)
任務(wù)1:獲得軟件 (3)
任務(wù)□:安裝軟件 (6)
任務(wù)3:硬件安裝 (7)
任務(wù)4:你的□□個(gè)程序 (8)
任務(wù)5:查詢(xún)指令 (14)
任務(wù)6:介紹ASCII碼 (17)
任務(wù)7:斷開(kāi)電源,完成實(shí)驗(yàn) (18)
工程素質(zhì)和技能歸納 (19)
第□講 機(jī)器人的伺服電機(jī) (□0)
學(xué)習(xí)情境 (□0)
連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)簡(jiǎn)介 (□0)
任務(wù)1:將伺服電機(jī)連接至BasicDuino微控制器 (□0)
任務(wù)□:伺服電機(jī)調(diào)零 (□□)
任務(wù)3:如何保存數(shù)值和計(jì)數(shù) (□6)
任務(wù)4:測(cè)試伺服電機(jī) (31)
工程素質(zhì)和技能歸納 (40)
第3講 機(jī)器人的組裝和測(cè)試 (41)
學(xué)習(xí)情境 (41)
任務(wù)1:組裝機(jī)器人 (41)
任務(wù)□:重新測(cè)試伺服電機(jī) (47)
任務(wù)3:開(kāi)始/復(fù)位指示電路和編程 (50)
任務(wù)4:用調(diào)試終端測(cè)試速度 (53)
工程素質(zhì)和技能歸納 (59)
第4講 機(jī)器人巡航 (60)
學(xué)習(xí)情境 (60)
任務(wù)1:基本巡航動(dòng)作 (60)
任務(wù)□:基本巡航運(yùn)動(dòng)的調(diào)整 (66)
任務(wù)3:計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離 (69)
任務(wù)4:勻變速運(yùn)動(dòng) (71)
任務(wù)5:用子程序簡(jiǎn)化巡航運(yùn)動(dòng)程序 (74)
任務(wù)6:高級(jí)主題―在EEPROM中建立復(fù)雜運(yùn)動(dòng) (8□)
工程素質(zhì)和技能歸納 (93)
第5講 機(jī)器人觸覺(jué)導(dǎo)航 (94)
學(xué)習(xí)情境 (94)
觸覺(jué)導(dǎo)航 (94)
任務(wù)1:安裝并測(cè)試機(jī)器人的胡須 (94)
任務(wù)□:現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試胡須 (99)
任務(wù)3:胡須導(dǎo)航 (100)
任務(wù)4:機(jī)器人迷路時(shí)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(jìn)行導(dǎo)航 (113)
學(xué)習(xí)情境 (113)
光敏電阻 (113)
任務(wù)1:搭建和測(cè)試光敏探測(cè)電路 (113)
任務(wù)□:行走和躲避陰影 (117)
任務(wù)3:更易于響應(yīng)的陰影控制機(jī)器人 (1□□)
任務(wù)4:從光敏電阻中得到更多的信息 (1□4)
任務(wù)5:用手電筒光束引導(dǎo)機(jī)器人行走 (1□7)
任務(wù)6:向光源移動(dòng) (136)
工程素質(zhì)和技能歸納 (144)
第7講 機(jī)器人紅外線導(dǎo)航 (145)
學(xué)習(xí)情境 (145)
使用紅外線發(fā)射和接收器件探測(cè)道路 (145)
任務(wù)1:搭建并測(cè)試紅外探測(cè)電路 (146)
任務(wù)□:物體檢測(cè)和紅外干擾的實(shí)地測(cè)試 (149)
任務(wù)3:紅外探測(cè)距離調(diào)整 (154)
任務(wù)4:探測(cè)和避開(kāi)障礙物 (156)
任務(wù)5:提高紅外線導(dǎo)航程序的性能 (160)
任務(wù)6:邊沿探測(cè)器 (164)
工程素質(zhì)和技能歸納 (170)
第8講 機(jī)器人距離探測(cè) (171)
學(xué)習(xí)情境 (171)
任務(wù)1:測(cè)試掃描頻率 (171)
任務(wù)□:機(jī)器人尾隨控制 (178)
任務(wù)3:跟蹤條紋帶 (185)
工程素質(zhì)和技能歸納 (19□)
第9講 機(jī)器人競(jìng)賽 (193)
學(xué)習(xí)情境 (193)
任務(wù)1:認(rèn)識(shí)QTI (193)
任務(wù)□:機(jī)器人定位 (198)
任務(wù)3:心靈手巧競(jìng)賽 (□0□)
工程素質(zhì)和技能歸納 (□09)
附錄A 本書(shū)所使用機(jī)器人部件清單 (□10)