本書為中英雙語版,以天津啟誠偉業(yè)科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JM 智能鼠為載體,是智能微型運(yùn)動(dòng)裝置(Micromouse)技術(shù)與應(yīng)用系列叢書的高級篇。本書以真實(shí)工程項(xiàng)目為背景,通過基礎(chǔ)知識篇、綜合實(shí)踐篇和拓展競技篇三篇講述了智能鼠的發(fā)展、硬件、開發(fā)環(huán)境、基本操作;智能鼠的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制、智能控制算法和技術(shù);智能鼠迷宮信息的獲取與存儲(chǔ)、路徑規(guī)劃、走迷宮程序設(shè)計(jì)等。同時(shí),本書附錄提供了國際Micromouse走迷宮競賽相關(guān)知識、智能鼠器件清單、智能鼠迷宮圖庫、專業(yè)詞匯中英對照表、國際實(shí)訓(xùn)課程標(biāo)準(zhǔn)等豐富資源。本書在重要的知識點(diǎn)、能力點(diǎn)和素養(yǎng)點(diǎn)上,配有豐富的視頻、圖片、文本等資源,學(xué)習(xí)者可以通過掃描書中二維碼獲取相關(guān)信息。本書適合作為高等院校,特別是新工科專業(yè)信息與自動(dòng)化技術(shù)融合與創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)的指導(dǎo)用書,還可作為相關(guān)工程技術(shù)人員培訓(xùn)用書及智能鼠愛好者參考用書。
本書為中英雙語教材,魯班工坊配套系列教材。 本書以真實(shí)工程項(xiàng)目為背景,通過基礎(chǔ)知識篇、綜合實(shí)踐篇和拓展競技篇三篇講述了智能鼠的發(fā)展、硬件、開發(fā)環(huán)境、基本操作;智能鼠的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)控制、智能控制算法和技術(shù);智能鼠迷宮信息的獲取與存儲(chǔ)、路徑規(guī)劃、走迷宮程序設(shè)計(jì)等。同時(shí),本書附錄提供了國際Micromouse走迷宮競賽相關(guān)知識、智能鼠器件清單、智能鼠迷宮圖庫、專業(yè)詞匯中英對照表、國際實(shí)訓(xùn)課程標(biāo)準(zhǔn)等豐富資源。
智能鼠,英文名為 Micromouse,是使用嵌入式微控制器、傳感器和
機(jī)電運(yùn)動(dòng)部件構(gòu)成的一種智能微型運(yùn)動(dòng)裝置(嵌入式微型機(jī)器人),智能鼠
可以在不同迷宮中自動(dòng)記憶和選擇路徑,采用相應(yīng)的算法,快速到達(dá)所
設(shè)定的目的地。智能鼠走迷宮競賽結(jié)合了機(jī)械電子、控制、光學(xué)、程序設(shè)計(jì)
和人工智能等多方面的科技知識。
四十多年來,電氣電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)每年舉辦一次國際性的智能
鼠走迷宮競賽,自舉辦以來各國踴躍參加,尤其是美國和歐洲國家的高校學(xué)
生,為此有些大學(xué)還特別開設(shè)了智能鼠原理與制作的選修課程。中國從
2007年開始在上海長三角地區(qū)舉行小規(guī)模嘗試性比賽。2009年天津啟誠偉業(yè)
科技有限公司將這項(xiàng)國際賽事引進(jìn)天津,以工程實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目(EPIP)教學(xué)
模式,對智能鼠走迷宮競賽進(jìn)行本土化創(chuàng)新改革,對于后期智能鼠競賽的開
展和走進(jìn)課堂、融入教學(xué)起到關(guān)鍵性的作用。經(jīng)過多年的蛻變與優(yōu)化,智
能鼠已經(jīng)成為集職業(yè)性、綜合性、先進(jìn)性、趣味性于一體的創(chuàng)新實(shí)踐
教育平臺,在推動(dòng)課程改革,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的工程實(shí)踐創(chuàng)新能
力等方面發(fā)揮了重要的作用。
為了將智能鼠的成果進(jìn)一步推廣應(yīng)用,我們編寫了適用于高等院校學(xué)生
學(xué)習(xí)的《智能鼠原理與制作》(高級篇),本書以天津啟誠偉業(yè)科技有限公司
提供的 TQD-Micromouse-JM智能鼠為載體,由淺及深、由易到難、循序漸進(jìn)
地進(jìn)行教學(xué)。
本書遵循遞進(jìn)原則,從玩轉(zhuǎn)到掌握,再到精通,豐富學(xué)習(xí)
者的工程實(shí)踐知識和技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),拓展學(xué)習(xí)者的專業(yè)視野,內(nèi)化形成良好
的職業(yè)素養(yǎng),提升學(xué)習(xí)者的實(shí)踐創(chuàng)新能力。本書所選案例均來自真實(shí)的工程
項(xiàng)目,編者均來自國內(nèi)長期從事智能鼠研究與開發(fā)、國際智能鼠走迷宮競賽
獲獎(jiǎng)的院校和企業(yè)。
本書在重要的知識點(diǎn)、能力點(diǎn)和素養(yǎng)點(diǎn)上,配有豐富視頻、圖片、文本
等資源,學(xué)習(xí)者可以通過掃描書中二維碼獲取相關(guān)信息。本書編著者長期的
國際化教學(xué)活動(dòng)積淀,使得本書成為推進(jìn)國際化人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)載體,
智能微型運(yùn)動(dòng)裝置(Micromouse)技術(shù)與應(yīng)用系列叢書是天津市一帶一
路聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(研究中心)天津中德柬埔寨智能運(yùn)動(dòng)裝置與互聯(lián)通信
技術(shù)推廣中心研究成果,同時(shí)也是工程實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目(EPIP)教學(xué)模式規(guī)劃
教材。
王超,天津大學(xué)電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院教授,天津市青年科技獎(jiǎng)獲得者,入選教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才,2017年獲天津市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。教育部自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員,2018年獲天津市教學(xué)成果一等獎(jiǎng),2016年獲中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng);2017年指導(dǎo)的博士生獲中國儀器儀表學(xué)會(huì)全國優(yōu)博論文。自2010起,將智能鼠作為重要的實(shí)踐教學(xué)載體,指導(dǎo)學(xué)生參加競賽,多次獲得天津市大學(xué)生電腦鼠走迷宮競賽第1名,2018年,在第33屆APEC國際電腦鼠大賽中,天津大學(xué)的2支隊(duì)伍包攬冠亞軍。高藝,南開大學(xué)電子信息工程學(xué)院碩士生導(dǎo)師,電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心副主任,天津市單片機(jī)學(xué)會(huì)青年骨干工作委員會(huì)副主任,多項(xiàng)天津市大學(xué)生競賽及職業(yè)技能競賽裁判組成員。主要研究方向是:無人機(jī)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能控制與檢測。先后參與多項(xiàng)國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目、天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目以及橫向科研項(xiàng)目。發(fā)表相關(guān)科研及教改論文16篇,其中多篇被EI檢索。在工作期間,作為指導(dǎo)教師帶學(xué)生組隊(duì)參加全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、天津市電子設(shè)計(jì)競賽、天津市物聯(lián)網(wǎng)競賽、天津市大學(xué)生IEEE電腦鼠競賽、APCE國際電腦鼠競賽、全國機(jī)器人大賽等多種學(xué)生競賽,并屢次佳績。宋立紅,天津啟誠偉業(yè)科技有限公司總經(jīng)理,啟誠智能鼠創(chuàng)始人。畢業(yè)于南開大學(xué),自2006年開始從事科研、教學(xué)、新型教儀裝備的研發(fā)、設(shè)計(jì)、推廣、服務(wù)工作。40余次贊助支持啟誠杯大學(xué)生智能鼠走迷宮學(xué)科競賽和職業(yè)院校學(xué)生技能大賽智能鼠賽項(xiàng)。親自帶領(lǐng)啟誠技術(shù)團(tuán)隊(duì),研發(fā)設(shè)計(jì)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的TQD教學(xué)競賽科研機(jī)器人平臺,先后取得和天津市科委科技立項(xiàng)基金5項(xiàng),計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)8項(xiàng),實(shí)用新型專利8項(xiàng)。公開發(fā)表智能鼠專題國際論文5篇。2016年開始,積極致力于 魯班工坊國際項(xiàng)目技術(shù)支撐服務(wù)工作,先后在泰國、印度、印尼、巴基斯坦、柬埔寨等海外將TQD系列智能鼠教育平臺與世界共享,服務(wù)國家一帶一路倡議。
篇 基礎(chǔ)知識篇............................................................................001
項(xiàng)目一 智能鼠的發(fā)展歷程 ........................................................................ 003
任務(wù)一 智能鼠的起源 ............................................................................ 003
任務(wù)二 智能鼠的競賽與調(diào)試環(huán)境 ........................................................ 009
項(xiàng)目二 智能鼠的硬件結(jié)構(gòu) ........................................................................ 012
任務(wù)一 智能鼠的組成 .......................