本書內(nèi)容大部分源于編者多年從事機器人創(chuàng)新實踐教學(xué)及指導(dǎo)學(xué)生參加機器人大賽的經(jīng)驗，以講解機器人基礎(chǔ)知識為主，學(xué)生動手制作機器人為輔。
本書共9章，主要內(nèi)容包括概述、移動機器人應(yīng)用及實踐、水中機器人基礎(chǔ)及實踐、空中機器人基礎(chǔ)及應(yīng)用、仿生機器人基礎(chǔ)及實踐、人工智能基礎(chǔ)及應(yīng)用、走進3D打印世界、智能制造與工業(yè)機器人以及工程創(chuàng)新綜合實踐。本書內(nèi)容兼具基礎(chǔ)性和實踐性。在智慧樹平臺有與本書配套的完整網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程資源機器人制作與創(chuàng)客綜合能力實訓(xùn)(https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000007851#teachTeam)，編者會實時更新本校學(xué)生線下機器人實踐過程的上課視頻及學(xué)生作品，供校外學(xué)習(xí)者參考。
本書適合作為高等院校計算機、軟件工程、機器人、智能制造等專業(yè)的本科生教材，也可供機器人開發(fā)人員、廣大科技工作者和研究人員參考，還適用于機器人零基礎(chǔ)的愛好者學(xué)習(xí)。
l 本書內(nèi)容源于作者多年教學(xué)以及指導(dǎo)學(xué)生參加機器人大賽的實踐經(jīng)驗積累。
l 有配套的免費網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)視頻資源。
l 實時更新線下機器人實踐過程中的學(xué)生作品，供校外學(xué)習(xí)者參考。
l 立足于機器人開發(fā)實踐，理論指導(dǎo)實踐，實踐驗證理論。
l 可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為教輔資料，還可作為學(xué)習(xí)應(yīng)用技術(shù)的參考書。
深化產(chǎn)教融合是現(xiàn)代高等教育發(fā)展的重要抓手，也是加強高素質(zhì)人才培養(yǎng)的必然要求。為響應(yīng)國家智能制造2035整體規(guī)劃以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的迫切需求，以被譽為制造業(yè)皇冠頂端明珠的機器人作為載體組織教學(xué)，能夠有效地提高學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作等綜合能力。智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器，是機構(gòu)學(xué)、自動控制、計算機、人工智能、微電子學(xué)、光學(xué)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、仿生學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)的綜合成果，是很好的研究和實踐平臺。
本書的內(nèi)容大多源于作者多年從事機器人創(chuàng)新實踐教學(xué)以及指導(dǎo)學(xué)生參加機器人大賽的經(jīng)驗，主要以講解機器人的基礎(chǔ)知識為主，學(xué)生動手制作機器人為輔。書中分別介紹機器人的相關(guān)概念、發(fā)展歷程、基本工作原理以及用程序控制機器人的基本思路和方法，立足于機器人開發(fā)實踐，是一本理論指導(dǎo)實踐，實踐驗證理論的書。
全書共9章內(nèi)容，第1章介紹機器人的概念、分類、發(fā)展歷程等；第2章介紹移動機器人應(yīng)用及實踐、智能車的硬件組成、軟件開發(fā)等；第3章介紹水中機器人基礎(chǔ)及實踐；第4章介紹空中機器人基礎(chǔ)及應(yīng)用；第5章介紹仿生機器人基礎(chǔ)及實踐；第6章介紹人工智能基礎(chǔ)及應(yīng)用；第7章介紹走進3D打印世界；第8章介紹智能制造與工業(yè)機器人；第9章介紹工程創(chuàng)新綜合實踐。本書內(nèi)容兼具基礎(chǔ)性和實踐性。
本書配有完整的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，在智慧樹平臺的名稱為機器人制作與創(chuàng)客綜合能力實訓(xùn)(https://coursehome.zhihuishu.com/courseHome/1000007851#teachTeam)。該資源自2019年在智慧樹教學(xué)平臺(www.zhihuishu.com)上線，經(jīng)過多年的不斷改進與建設(shè)，在2021年被認定為內(nèi)蒙古自治區(qū)首批一流本科線上課程，2023年被認定為國家級一流本科線上課程，學(xué)習(xí)者可以在平臺上免費進行注冊學(xué)習(xí)，作者會實時更新本校學(xué)生線下機器人實踐過程的上課視頻以及學(xué)生作品，供校外學(xué)習(xí)者參考。
本書適合作為高等院校計算機、軟件工程、機器人、智能制造專業(yè)本科生的教材，也可供機器人開發(fā)人員、廣大科技工作者和研究人員參考，還適用于機器人零基礎(chǔ)的愛好者學(xué)習(xí)。
本書由內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)賈翠玲老師編寫，在編寫過程中，參閱了北京啟創(chuàng)遠景科技有限公司、深圳市越疆科技股份有限公司、北京博創(chuàng)尚和科技有限公司、深圳樂智機器人等公司的教學(xué)科研成果，也吸取了國內(nèi)外教材的精髓，對這些作者的貢獻表示由衷的感謝。在本書的出版過程中，得到了內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)陳杰老師、劉海亮老師的支持和幫助；還得到了清華大學(xué)出版社張月編輯的大力支持，在此表示誠摯的感謝。
由于作者水平和時間有限，書中難免有不妥和疏漏之處，懇請各位專家、同仁和讀者不吝賜教和批評指正，并與筆者討論。
2024年3月于呼和浩特
第1章概述1
1.1引言1
1.2機器人的定義1
1.3機器人的分類3
1.4機器人的前世今生7
1.5國內(nèi)機器人的發(fā)展狀況9
1.6機器人的基本結(jié)構(gòu)12
1.7機器人與人工智能16
1.8機器人與莫拉維克悖論17
1.9機器人的社會問題18
1.9.1安全問題18
1.9.2恐怖谷理論18
1.9.3機器人威脅論18
1.9.4機器人與人19
1.10機器人研究的內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)20
1.11本章小結(jié)23
1.12思考題與習(xí)題23第2章移動機器人應(yīng)用及實踐24
2.1移動機器人概述24
2.2智能車概述26
2.3智能車的硬件組成27
2.3.1Arduino控制器27
2.3.2Arduino擴展板28
2.3.3智能車的傳感器30
2.3.4智能車的驅(qū)動器和執(zhí)行器41
2.4智能車的軟件編程43
2.4.1Arduino軟件編程43
2.4.2Arduino軟件編程實例48
2.4.3智能車Arduino軟件綜合編程實例超聲波避障小車50
2.4.4ArduBlock模塊化編程54
2.5本章小結(jié)61
2.6思考題與習(xí)題62第3章水中機器人基礎(chǔ)及實踐63
3.1水中機器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀63
3.1.1國外水中機器人發(fā)展現(xiàn)狀63
3.1.2國內(nèi)水中機器人發(fā)展現(xiàn)狀64
3.2初識水中機器人的硬件65
3.3本章小結(jié)66
3.4思考題與習(xí)題66第4章空中機器人基礎(chǔ)及應(yīng)用67
4.1無人機概述67
4.2無人機的發(fā)展歷史67
4.3無人機的應(yīng)用分類69
4.4無人機的發(fā)展趨勢71
4.5無人機的硬件組成71
4.5.1固定翼無人機72
4.5.2直升機74
4.5.3多旋翼無人機75
4.6本章小結(jié)79
4.7思考題與習(xí)題79第5章仿生機器人基礎(chǔ)及實踐80
5.1仿生機器人概述80
5.1.1仿生機器學(xué)簡介80
5.1.2仿生機器人的研究內(nèi)容81
5.1.3仿生機器人實例84
5.2仿生機器人套裝的硬件組成85
5.2.1HCON101控制器86
5.2.2HM24智能電機模塊88
5.2.3HS100集成傳感器89
5.2.4仿生機器人套件89
5.3仿生機器人套裝軟件編程90
5.3.1仿生機器人之流程圖程序90
5.3.2仿生機器人之在線檢測95
5.3.3仿生機器人之動作編輯器97
5.3.4仿生機器人三維模型設(shè)計模型編輯器101
5.4本章小結(jié)103
5.5思考題與習(xí)題103第6章人工智能基礎(chǔ)及應(yīng)用104
6.1人工智能的概念104
6.2人工智能的發(fā)展歷程105
6.3人工智能的研究領(lǐng)域及應(yīng)用108
6.3.1專家系統(tǒng)108
6.3.2自然語言處理109
6.3.3推理110
6.3.4感知問題110
6.3.5探索111
6.3.6博弈111
6.3.7機器人學(xué)112
6.4人工智能在智能機器人中的應(yīng)用113
6.4.1智能機器人的視覺技術(shù)113
6.4.2智能機器人的語音合成與識別115
6.4.3智能機器人自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃119
6.5本章小結(jié)122
6.6思考題與習(xí)題123第7章走進3D打印世界124
7.13D打印就在你的身邊124
7.23D打印技術(shù)的基礎(chǔ)知識128
7.2.13D打印技術(shù)的工作原理128
7.2.23D打印技術(shù)的優(yōu)缺點129
7.2.33D打印機的分類131
7.33D打印的前世今生133
7.43D打印主要技術(shù)的分類及工作原理137
7.5本章小結(jié)140
7.6思考題與習(xí)題140第8章智能制造與工業(yè)機器人142
8.1智能制造概述142
8.1.1制造的概念142
8.1.2制造的分類142
8.1.3智能制造的概念143
8.1.4智能制造與傳統(tǒng)制造的區(qū)別143
8.2人類制造業(yè)的發(fā)展歷程144
8.2.1第一次工業(yè)革命機械化革命145
8.2.2第二次工業(yè)革命電氣化革命145
8.2.3第三次工業(yè)革命信息化革命146
8.2.4第四次工業(yè)革命智能化革命146
8.3中國制造2025147
8.4工業(yè)機器人的概念及分類152
8.4.1工業(yè)機器人的概念152
8.4.2工業(yè)機器人的分類152
8.5工業(yè)機器人的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)155
8.6工業(yè)機器人的系統(tǒng)構(gòu)成156
8.7本章小結(jié)158
8.8思考題與習(xí)題158第9章工程創(chuàng)新綜合實踐159
9.1卓越之星機器人創(chuàng)意搭接套件簡介159
9.1.1卓越之星Debugger多功能調(diào)試器159
9.1.2ProMotion CDS系列機器人舵機160
9.1.3Robot Servo Terminal數(shù)字舵機調(diào)試終端161
9.1.4LUBY 控制器166
9.1.5卓越之星傳感器和執(zhí)行器170
9.2卓越之星機器人創(chuàng)意搭接套件實例174
9.2.1柔性生產(chǎn)線174
9.2.23D打印工廠174
9.2.3智能建筑175
9.2.4智能家居175
9.2.5智慧化工176
9.2.6智能無障礙設(shè)施176
9.2.7智能游樂場176
9.3本章小結(jié)177
9.4思考題與習(xí)題177參考文獻178
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