創(chuàng)意之星

前言

“我們正站在時代的節(jié)點：一個嶄新的產(chǎn)業(yè)即將崛起……”，這段話引自比爾·蓋茨發(fā)表于《科學(xué)美國人》雜志的一篇文章，文章的標(biāo)題是A robot in every home（《家家都有機器人》）。從20世紀(jì)70年代開始，工業(yè)機器人已經(jīng)在工廠得到了廣泛應(yīng)用。但智能服務(wù)機器人技術(shù)的高速發(fā)展只是近幾年的事情：數(shù)千臺拆彈機器人在阿富汗和伊拉克代替美軍執(zhí)行危險任務(wù)；保潔機器人、寵物機器人風(fēng)靡歐美；Microsoft、Intel等大企業(yè)紛紛啟動機器人業(yè)務(wù)。我國經(jīng)過“七五”到“十一五”幾個五年計劃的重點投入，智能機器人技術(shù)已經(jīng)逐步從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段；2009年，中關(guān)村IT市場已經(jīng)出現(xiàn)了國內(nèi)首家機器人專賣店。種種跡象顯示，機器人離大眾生活已經(jīng)越來越近了——繼信息時代之后，機器人技術(shù)正推動一個新的時代的到來。眾所周知，人才是一個國家發(fā)展前進的源動力。面對即將來臨的機器人時代，面對國家、社會對高素質(zhì)工程人才的需求，我們的高等工程教育如何有效地培養(yǎng)具有機、電、軟各方面綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的工程人才？如何在現(xiàn)有的專業(yè)課程和實驗教學(xué)體系中體現(xiàn)綜合、體現(xiàn)創(chuàng)新？這是在我多年從事高等教育和科研工作中常常思索的一個問題。機器人技術(shù)是機、電、軟等學(xué)科的集大成者，在現(xiàn)代的各種工程任務(wù)中，也要求工程技術(shù)人員具有較強的綜合能力和創(chuàng)新能力，因此，近年來出現(xiàn)了將機器人作為工程創(chuàng)新教育工具的趨勢。很多高校利用機器人的“機、電、軟”綜合特性，把教育機器人當(dāng)做教學(xué)工具，讓學(xué)生自主地研發(fā)機器人項目，參與機器人競賽，從中體驗創(chuàng)新的樂趣，感受實踐的魅力，從而潛移默化地將大學(xué)階段所學(xué)到的各種知識應(yīng)用到機器人項目和競賽作品中。我指導(dǎo)的學(xué)生中就有一部分參與過機器人科技制作和競賽，他們在研究生階段和就業(yè)后，普遍表現(xiàn)出超出平均水平的工程能力和競爭力。

內(nèi)容概要

本書主要介紹使用“創(chuàng)意之星”機器人套件開發(fā)制作各種智能機器人的方法和技巧，并以“機器人武術(shù)擂臺賽”為例，給出使用該機器人套件制作競賽機器人的一般思路和方法。    本書共分3篇，分別是基礎(chǔ)篇、實踐篇和競賽篇?；A(chǔ)篇包括2章，介紹國內(nèi)外一些典型機器人的原理及功能和主流的機器人競賽，并形象地從機器人的“大腦”、“五官”、“肌肉”等角度介紹各種常用傳感器、執(zhí)行器、控制器和機器人編程語言的知識，供讀者在設(shè)計制作機器人時補充背景知識。實踐篇包括7章，以項且式教學(xué)的方式編排，指導(dǎo)讀者使用“創(chuàng)意之星”機器人套件開發(fā)完成4個循序漸進的機器人項目。競賽篇包括3章，詳細介紹如何使用“創(chuàng)意之星”機器人套件開發(fā)制作“機器人武術(shù)擂臺賽”參賽平臺的原理和技巧。本書配套光盤中提供了精彩的視頻資料，另有大量教學(xué)所需其他圖文資料。    本書適合作為高等工程專業(yè)學(xué)?！皺C器人概論”和“智能機器人實訓(xùn)”等課程的教材，也可供開發(fā)機器人科技項目或參加機器人競賽的人員參考。

書籍目錄

第1篇  基礎(chǔ)篇  第1章  緒論    1.1  機器人概述      1.1.1  為什么要學(xué)習(xí)機器人技術(shù)      1.1.2  機器人發(fā)展簡史      1.1.3  揭開機器人的神秘面紗    1.2  “創(chuàng)意之星”機器人套件簡介    1.3  典型著名機器人簡介      1.3.1  “勇氣”號火星探測器      1.3.2  Remotec Andms F6A排爆機器人      1.3.3  iRobot Roomba      1.3.4  本田ASIMO仿人型機器人      1.3.5  KUKA Tltan工業(yè)機器人        1.3.6  SONY機器狗AIBO        1.3.7  足球機器人      1.3.8  Segway兩輪平衡車    1.4  典型機器人競賽簡介      1.4.1  國際機器人賽事      1.4.2  國內(nèi)機器人賽事      1.4.3  機器人競賽的特點    1.5  小結(jié)  第2章  機器人基礎(chǔ)知識概述第2篇  實踐篇  第3章  數(shù)字信號的輸出和輸入  第4章  電機和舵機的控制  第5章  模擬信號的輸入  第6章  語音識別  第7章  視頻信號的輸入  第8章  綜合實踐——四足機器人步態(tài)規(guī)劃  第9章  綜合實踐——兩輪機器人的平衡控制第3篇  競賽篇  第10章  機器人武術(shù)擂臺賽——無差別組  第11章  擂臺賽機器人——仿人組  第12章  機器人武術(shù)擂臺賽——技術(shù)挑戰(zhàn)賽附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.對未知領(lǐng)域的探索需求從古至今，人類就一直對未知領(lǐng)域的探索充滿興趣，如對月亮的憧憬，對太空的好奇，對大海的敬畏和對地藏的渴求等。由于人的活動能力有限，因此希望能研究出各種智能機器來代替人去完成人類不能完成的任務(wù)。多年來人們一直在思考和探索一些問題：能否做出代替人類枯燥、繁重工作的機器人？能否做出像人一樣在家照看老人、護理病人的機器人？能否做出像蛇一樣爬行，維修狹窄管道，穿越在廢墟中尋找幸存生命的機器人？這些問題促使人們不斷地探索機器人技術(shù)，以實現(xiàn)自己的夢想。2.社會和國家的應(yīng)用要求當(dāng)前，來自高校、研究機構(gòu)乃至企業(yè)等領(lǐng)域的研究人員對智能機器人的研究進展已經(jīng)處于一個由前沿探索轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化、實用化的關(guān)鍵時期。社會的要求：大量的玩具機器人和服務(wù)機器人已經(jīng)推向市場，并取得良好效益，例如Wowwee公司推出的Robosapien玩具機器人、iRobot公司推出的清掃機器人等。國家的需求：太空探索和國家安全的需求，可攜帶武器在戰(zhàn)場上代替士兵的軍用地面移動機器人，自主移動車輛等廣義的機器人已經(jīng)在發(fā)達國家進入軍隊。機器人應(yīng)用的發(fā)展已處于關(guān)鍵階段。

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