机器人的天空——基于Arduino的机器人制作（配光盘）（青少年科技创新丛书）_毛勇　编著_9787302348061

机器人是STEM教育（即科学、技术、工程学和数学教育）和创新教育的最佳实践平台。然而由于它具有多学科交叉融合的特性，内容难免芜杂，容易使初学的青少年不得其门而入。毛勇编著的这本《机器人的天空--基于Arduino的机器人制作》以全球闻名的 Arduino开源硬件平台作为基础，以C语言作为计算机编程语言，用一个个由浅入深的项目将内容组织起来，旨在降缓学习的曲线，使初学者也能在动手动脑中对机器人熟悉起来。在知识内容的选择上，《机器人的天空--基于Arduino的机器人制作》并不关注知识的系统性，而是以一种“拿来主义”的实用态度，在涉及项目时，才将必要的知识进行讲授。
　　《机器人的天空--基于Arduino的机器人制作》附有配套光盘，内容为学习本书所需的软件及各章节示例程序，便于读者学习。
　　《机器人的天空--基于Arduino的机器人制作》可作为青少年的自学教材，也可用于机器人的课堂教学。

　　同学们知道吗？人类已经在地球这个美丽的蓝色星球上进化、繁衍了上百万年。但在这漫长的百万年间，人类社会这台巨大的车体都只是吱吱呀呀地缓缓向前移动。直到两百多年前，瓦特发明了第一台现代蒸汽机，这台“大车”好像一只突然被惊醒了的怪兽，一旦开始加速，就再也没有什么东西能够阻挡它向前的脚步了。只是在一百年之后，古老的教堂那原本醒目的尖顶就已经湮没在近代工厂如林高耸的烟囱中，洲际铁路将遥远的东西方连接起来，满载着工业产品的轮船航行在浩渺的大洋上，跨洋电报令美洲和欧洲的人们能够瞬时沟通。自从冯·诺依曼设计出计算机，仿佛只在一夜间，人类社会就跨入了信息时代。互联网、搜索引擎、iPad、微博，同学们也许对生活中每天都在不断涌现的这些新鲜玩意儿司空见惯。但是你们能想到吗？只是在一二十年前，这些神奇的事物可能都还只停留在最激进的幻想家的脑海里。
这就是科学和技术爆炸般的力量，它改变了人类的生产方式、交换方式、社会组织，它改变了我们身边的一切。生活在这样一个每天都是崭新的时代里，人类是幸运的，因为每天起床都可能见证到奇迹的诞生，新事物不断被人们接受、成为我们生活的一部分。同时，我们又要承担相应的压力，因为在这样一个时代，同学们若不努力学习，尤其是努力学习科学和技术的应用、创新，只会被时代抛在后面。
　　那么，如何能够更好地学习科学和技术呢？如何才能将所学到的知识实际运用到生活中，去发明，去创造呢？我们说，机器人就是一个最好的平台。机器人学是一个集成了机械、电子、计算机、人工智能等多个领域先进技术的交叉学科，许多国家都把发展机器人当成一项战略性的研究任务。同时，机器人又是科技和创新教育的良好载体。学习机器人，可以令青少年理解和掌握科学、技术、工程学和数学的很多知识与原理，并且通过动手实践将它们运用到解决实际问题的过程中。但同样是由于机器人多学科交叉融合的特点，它的内容难免芜杂，容易使作为机器人初学者的同学不得其门而入。
　　机器人教育在我国已经开展了多年，但是在普及方面还存在明显的不足。很多教师和同学都希望能够拥有一套面向教育、价格适中的机器人教育解决方案，帮助他们在学校里以机器人社团或是校本课程的方式开展机器人活动。本书就是为了这样的目的而编写。我们选择了全球最为炙手可热的开源硬件平台Arduino作为机器人主控制器的基础，又根据教育的特点在其上进行了一些定制开发工作，将它的学习曲线进一步降低下来。
　　本书针对的读者是对机器人拥有热情但并不了解的初学者，他们具备了相当的理解和认知能力，但是却常常苦于如何获得机器人的知识并将它们应用于实际。因此，我们在编写此书时遵循的主要原则是知识与技能的学习要紧紧伴随着实际应用。全书以任务为导向，基于项目学习的方式，用几十个具体的实验活动和拓展活动将内容贯穿起来。在知识内容的组织上，我们并不太重视知识灌输的系统性，比如C语言的使用就是择其要点，在任务涉及时才将必要的知识进行讲授。本书涉及的实验和拓展不是一个个孤立的示例，而是有认知和逻辑上的前后顺序，由浅入深。同学们在学习了本书的内容后，会在不知不觉间迈入机器人世界的门槛，甚至初步具备了参加巡线和灭火机器人挑战赛的能力。
　　此外，我们希望本书不仅能作为机器人爱好者的学习读物，而且可以根据教学课时要求稍作变化后，作为教师进行机器人教学活动时的教材。
　　本书由毛勇主编，参加编写的人员有韩恭恩、李欢、李慧、梁潆、刘翠蓉、刘明非、王璐、谢鹏、谢作如和郑祥。
　　希望本书能够让更多的青少年从这里开始爱上机器人，能够为机器人走入课堂、走向普及贡献一点绵薄之力。

　　编者

第一课走近机器人一、机器人概述二、机器人的四大组成部分三、机器人对人类的帮助实验活动寻找生活中的机器人第二课我的第一台机器人一、解剖我们的小机器人实验活动第一台机器人的诞生二、机器人的智能实验活动我的第一个智能程序拓展活动从改变一个数字开始第三课会跳8字舞的机器人一、机器人的驱动二、像蜜蜂一样跳舞实验活动机器人跳8字舞拓展活动大小不同的8字舞第四课为机器人装上车灯一、开始编写Arduino程序二、使用机器人的扩展板实验活动为机器人安上转向灯拓展活动一闪烁的转向灯拓展活动二会鸣笛的机器人知识拓展二进制第五课带触角的机器人一、微触开关传感器34目录机器人的天空——基于Arduino的机器人制作二、输入和输出三、微触开关的状态四、用条件语句让机器人更智能实验活动带触角的自动避障机器人拓展活动机器人综合训练第六课为机器人装上眼睛一、地面灰度检测传感器二、开环和闭环三、用analogRead命令读取“巡线”传感器的值四、串口——机器人调试的利器五、机器人电机控制小结实验活动机器人巡逻兵拓展活动机器人短跑比赛第七课让机器人沿着黑线前进一、巡线前进二、端口命令三、视觉暂留现象和亮度可变的小灯四、探寻模拟输出端口背后的秘密实验活动沿着黑线前进拓展活动机器人追逐赛第八课让机器人跑得又快又稳一、用两个传感器巡线二、让机器人更快些三、在编程时使用常量和变量实验活动用4个传感器巡线拓展活动机器人接力赛第九课电路背后的秘密一、学点电学知识二、数字端口和模拟端口的背后三、离开扩展板的帮助实验活动通过丁字路口拓展活动换一种路口怎么办？第十课机器人走迷宫一、让机器人学会探测障碍二、用函数让编程变得更容易实验活动会走迷宫的机器人拓展活动未知地图的真正迷宫第十一课为机器人装上手臂一、舵机概述二、让舵机转起来三、C语言中的for循环语句实验活动教机器人挥舞手臂拓展活动一可以自如控制的手臂拓展活动二有两个关节的手臂第十二课机器人巡线挑战赛一、机器人大赛二、巡线挑战赛任务分解实验活动机器人巡线挑战赛拓展活动处理更复杂的路线第十三课能灭火的机器人一、灭火机器人必备技能二、机器人灭火挑战赛实验活动能灭火的机器人拓展活动一新奇的灭火装置拓展活动二进行灭火挑战赛附录A Arduino机器人使用说明附录B 主控制器端口说明附录C 端口操作函数小结附录D 机器人教学通用评价量表附录E BotBall国际机器人大赛附录F RoboRAVE国际机器人大赛附录G 机器人机械安装指导手册附录H 安装机器人灭火套装参考文献

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