本书告别枯燥的纯理论学习，以智能机器人小曼为载体，重在开展跨学科探究性的学习和项目式学习，能够有效激发学生的学习兴趣，带领学生探秘智能机器人。
【内容简介】
本书力求构建开放协同的人工智能科技创新课程体系，从基础理论、技术、平台、人才培养等多方面部署，以智能机器人为载体，开展跨学科探究性的学习和项目式学习。内容软硬件相结合，指导学生通过学习AI和机器人的基础知识，培养学生的科学探究精神以及团队合作能力，在提升学生对机器人技术的认知和实践能力的同时，达到启发学生创新思维的目的。通过本教材的系统理论学习与实践演练，能使学生初步了解和掌握智能机器人所涉及的机械、电子、编程、控制等综合学科知识。
【作者简介】
汤嘉敏，毕业于同济大学机械系，现任上海曼帝思创新科技有限责任公司董事长。现为民进上海市委科技经济委员会委员、上海市静安区海外联谊会理事。日本留学回国，并在上海交通大学海外学院、中欧商学院进修学习。曾任科创板挂牌高科技企业的联合创始人和高管，具备多年高科技企业领导管理经验。在智能机器人产品研发和创新科技教育领域具有丰富的经验。
邹亮梁，毕业于德国达姆施塔特科技大学，计算机硕士。德国菲尼克斯软件公司高级工程师，ISTQB认证的国际软件测试高级工程师（ISTQB CTAL）。在工业控制软件，自动化软件，实时系统，OPC Classic以及OPC UA 等领域拥有10年以上的工作经验， 所涉及的产品包括冗余控制，运动控制，工业机器人及工业4.0 等。
【目录】
*章 智能机器人概述 ………… 1
一、什么是人工智能 ………… 2
二、智能机器人 ………… 3
三、机器人的发展史 ………… 7
四、人工智能和机器人的应用领域 ………… 9
五、思考与探索 ………… 11
第二章 C语言基础知识和Arduino简介 ………… 13
一、C语言编程 ………… 14
二、Arduino简介 ………… 27
三、Arduino与C语言的联系 ………… 31
四、知识拓展 ………… 32
五、实践与思考 ………… 33
第三章 机器人的动力：精力无限 ………… 35
一、小曼的动力：锂电池 ………… 36
二、小曼的躯干：3D打印 ………… 38
三、小曼的内部连接：面包板 ………… 40
四、小曼的感觉：传感器 ………… 41
五、实践与思考 ………… 44
第四章 机器人的眼睛：光与色彩 ………… 45
一、小曼的眼睛：发光二极管 ………… 46
二、实验材料 ………… 49
三、基本线路图 ………… 49
四、实现代码 ………… 50
五、实践与思考 ………… 53
第五章 机器人的脚：行者无疆 ………… 55
一、小曼的双脚：直流电机和步进电机 ………… 56
二、实验材料 ………… 59
三、基本线路图 ………… 60
四、实现代码 ………… 60
五、实践与思考 ………… 68
第六章 机器人的臂：拥抱世界 ………… 69
一、小曼的双臂：舵机 ………… 70
二、实验材料 ………… 72
三、基本线路图 ………… 72
四、实现代码 ………… 73
五、实践与思考 ………… 74
第七章 机器人的鼻子：灰尘克星 ………… 77
一、小曼的鼻子：灰尘传感器 ………… 78
二、实验材料 ………… 79
三、基本线路图 ………… 80
四、实现代码 ………… 80
五、实践与思考 ………… 84
第八章 机器人的耳朵：耳听八方 ………… 85
一、小曼的耳朵：超声波传感器 ………… 86
二、实验材料 ………… 87
三、基本线路图 ………… 88
四、实现代码 ………… 88
五、实践与思考 ………… 91
第九章 机器人的皮肤：感知冷暖 ………… 93
一、小曼的皮肤：温湿度传感器 ………… 94
二、实验材料 ………… 94
三、基本线路图 ………… 95
四、实现代码 ………… 95
五、实践与思考 ………… 99
第十章 机器人的语言：心有灵犀 ………… 101
一、小曼的语言：LCD显示器 ………… 102
二、实验材料 ………… 104
三、基本线路图 ………… 104
四、实现代码 ………… 105
五、实践与思考 ………… 107
第十一章 机器人的声音：畅所欲言 ………… 109
一、让机器人讲话：声卡 ………… 110
二、语音识别和语音合成的应用场景 ………… 114
三、知识拓展 ………… 115
四、实践与思考 ………… 115
第十二章 智能机器人未来展望 ………… 117
一、未来发展的关键技术 ………… 118
二、智能机器人的发展趋势 ………… 120
三、智能机器人的具体应用 ………… 121
四、思考与探索 ………… 122
后 记 ………… 125
【前言】
前 言
机器人、人工智能、大数据、深度学习、云计算、IoT（物联网）、AR（增强现实）、 VR（虚拟现实）等科技名词已经不再是高等学府专用的学术用语了，它们已经成为很多青
少年日常讨论的话题。曾几何时，那些只有在科幻小说和电影中才会出现的各种犹如魔法
般奇妙的高科技，如今离我们的生活已经越来越近了。
人们可能会问，未来的智能机器人会是什么样子？它们如何实现智能化呢？
其实，传感器、执行器以及能够处理传感器感知的信息并指导执行器进行操作的处理器是智能机器人必不可少的组成部分。可以根据不同的需求为智能机器人配备各种类型的
传感器和执行器以完成不同的任务。
为了尽可能让学生在充分理解的基础上揭开这个谜团，本书以一个成品机器人“小曼”
为蓝本为大家进行剖析讲解。本书的程序实现以模块化为主，学生在理解的基础上只需作
一些简单的修改，就可以将小曼机器人的功能根据自己的需求进行配置和调整。在完成本
书所有的程序范例后，一个完整的机器人也就轻松地搭建完毕了。
本书重点及特色如下：
（1） 本书以Arduino开发板为主控板，配合其他一些外接元器件来完成机器人的各项功能。
（2） 借助Arduino提供的IDE编程环境，以C语言为基础进行机器人程序的开发。
（3） *章介绍智能机器人、第二章介绍C语言及Arduino开发板。
（4） 第三章到第十一章对机器人“小曼”的身体构造及功能进行介绍。每章包括基本原理、实验材料、基本连接图、代码实现和解释、实践与思考等几个部分。
（5） 各章之间的代码由浅入深、逐章递进，从基本命令和函数到自带类库、外部导入类库等。
本书由笔者指导学生制作机器人的实践经验汇总而成，从程序的编写、电路的搭建、LED灯的点亮到直流电机与舵机的控制、LCD显示屏的控制、语音的识别与合成等都有一
套系统完整的流程。学生还可以购置本书配套的卡纸机器人套装，动手组装并开发一个属
于自己的机器人。
*后，希望学生通过学习本书的内容能激发动手实践的激情和创造力。在动手制作机
器人的过程中，不仅要关注机器人的结构和编程语言的实现，同时还要把学到的知识与生
活中的实践相结合，仔细观察、认真研究，真正做到学以致用。
【免费在线读】
序
“你长大了想当什么？”每一位同学几乎都回答过这个经典的问题。那些梦想当科学家、
发明家的同学，你们是不是也梦想创造一个属于自己的机器人？机器人实在太有魅力了。
无论是《机器人总动员》里的瓦力、伊芙，还是《银河系漫游指南》中出现的小机器人，
它们用“语言”交流，用灵巧的肢体完成各种任务，用“实力”改变了人们的工作和生活。
而这一切，都源于它们拥有一个发达的“大脑”。随着科学技术的不断发展，人工智能技术的应用也使机器人的“大脑”越来越智能化。目前，智能机器人已经开始担任银行大堂经理、超市收银员、餐厅服务员等角色。相信在不久的将来，智能机器人技术会应用到我们日常生活的方方面面，会改变我们现在的学习、工作、生活。
《智能机器人基础》犹如为同学们打开了一扇通往机器人世界的大门，它将引导你们带着好奇、带着想象，享受“学中做、做中学”的乐趣，不断地在实践中探究，在探究中实践。本书通过知识讲解和动手操作相结合的形式，向同学们全面介绍人工智能和智能机器人的概念、技术的发展、现状与应用场景，并一步步地教同学们自己动手，学习搭建智能机器人的工具、方法、步骤流程，以及如何编写程序，以实现指令对机器人的控制，让机器人乖乖地听你的指挥。本书通过许多深入浅出的应用实例帮助同学们真正地理解、掌握所学的知识和技能。在这里，同学们收获的将不止是课本上的理论知识；还可以在活动过程中提高自身的动手能力和创造能力，培养表达能力、逻辑思维能力以及对所学知识的运用能力。本书将开启你们对未来世界酷炫科技的无限期待与向往，你们会惊喜地发现：原来创造一个智能机器人的梦想并不像你们曾经想象的那样遥不可及。“梦想一旦被付诸行动，就会变得神圣”。
现今，信息技术日新月异。智能机器人技术与人工智能、互联网、大数据、云计算等
先进技术深度融合，迭代创新、高速发展。中国已经成为全球*工业机器人市场，智能
机器人技术的发展需要更多的人才，书本前的你们，就是这些人才力量的后备军。希望你
们打开本书的同时，也是你们在智能机器人知识海洋里扬帆起航之时，愿你们乘风破浪，
直济沧海，将来成为中国智能机器人技术的中坚力量，使中国的智能机器人技术和产业发
展走向全世界。
郝玉成
中国机器人产业联盟秘书长
