機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)前具有巨大應(yīng)用前景的熱門科學(xué)技術(shù)之一。機(jī)器人正逐漸被應(yīng)用到社會的各個(gè)領(lǐng)域，工廠、醫(yī)院甚至家庭都在加快使用機(jī)器人完成各類工作的步伐。為了能讓更多的人更好地了解機(jī)器人技術(shù)，與機(jī)器人相關(guān)的新聞報(bào)道、講座、書籍層出不窮，各類機(jī)器人比賽正如火如荼地舉行。無論是國際的還是國內(nèi)的，無論是科研人員還是業(yè)余愛好者，無論是中小學(xué)還是高校，都積極地參與到機(jī)器人比賽的熱潮中。

早在2003年，我國教育部把中小學(xué)機(jī)器人比賽納入“全國中小學(xué)電腦制作活動(dòng)”，將“人工智能技術(shù)及簡易機(jī)器人制作”列入普通高中新課程的選修內(nèi)容時(shí)，我國的機(jī)器人比賽就真正開啟了它的發(fā)展歷程。雖然與國際知名的RoboCup、FIRA等機(jī)器人比賽相比，我國的比賽水平尚存在較大的差距，但其發(fā)展速度迅猛。幾年時(shí)間，從國家、省市到地區(qū)，都舉辦了一系列規(guī)模不同、層次不同的機(jī)器人比賽，至今已形成一套可行的機(jī)器人比賽體系。

機(jī)器人比賽能否繼續(xù)順利地發(fā)展，競技水平能否得到快速的提高，其中一個(gè)極其重要的因素是有沒有優(yōu)秀的教師參與這項(xiàng)活動(dòng)。那么，如何給中小學(xué)輸送高質(zhì)量的能夠完成教學(xué)任務(wù)并指導(dǎo)學(xué)生參加機(jī)器人比賽的教師成為高等師范院校面臨的新挑戰(zhàn)。當(dāng)前，許多高等師范院校為其計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生增設(shè)了機(jī)器人課程。

本書的編寫目的在于，給高等師范院校的機(jī)器人課程提供一本合適的教材，讓學(xué)生既能簡單了解機(jī)器人知識，把握機(jī)器人比賽動(dòng)態(tài)，又能掌握機(jī)器人比賽常見項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方法，使即將到中小學(xué)工作的“準(zhǔn)教師”們奠定扎實(shí)的機(jī)器人知識基礎(chǔ)。

本書主要介紹了機(jī)器人的概況、機(jī)器人的硬件、機(jī)器人的比賽、機(jī)器人的編程和機(jī)器人的仿真五個(gè)方面的內(nèi)容。全書共分8章：第1章介紹機(jī)器人概況；第2章介紹機(jī)器人的總體架構(gòu)；第3章介紹機(jī)器人的控制器；第4章介紹機(jī)器人的傳感器；第5章介紹機(jī)器人的動(dòng)力裝置；第6章介紹機(jī)器人比賽；第7章介紹仿真足球機(jī)器人程序設(shè)計(jì)；第8章介紹仿真機(jī)器人程序設(shè)計(jì)。

本書適合高等師范院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（師范）、電子技術(shù)（師范）、教育科學(xué)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)之用。

全書由吳東、盧利瓊?cè)沃骶帲�洪偉銘、張立敏、吳濤任副主編。感謝嶺南師范學(xué)院的張子石、郭春才、曾紹庚等老師提供的寶貴建議，尤其要感謝楊俊杰教授，他中肯的意見和準(zhǔn)確的修正對本書起到了至關(guān)重要的作用。

在編寫過程中，我們參考并引用了大量機(jī)器人相關(guān)方面的資料，限于篇幅，不能在文中一一列舉，在此對其作者致以衷心的感謝。

由于編者水平有限，書中內(nèi)容難免存在不足和錯(cuò)誤，懇請廣大讀者給予批評指正。

本書的出版受廣東省計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目（粵教高函〔2013〕113號）、廣東省計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心項(xiàng)目（粵教高函〔2015〕133號）、廣東高校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目（YQ2014117）經(jīng)費(fèi)資助。

序
前言

第1章 機(jī)器人概述 1
1 機(jī)器人的由來 1
2 機(jī)器人的定義 1
3 機(jī)器人的發(fā)展史 2
4 機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀 4
5 機(jī)器人的發(fā)展趨勢 12
6 機(jī)器人與人類的關(guān)系 14
7 小結(jié) 15
8 思考題 15
第2章 機(jī)器人的總體架構(gòu) 16
1 機(jī)器人的組成 16
2 軌跡機(jī)器人 17
3 PINO機(jī)器人 18
4 小結(jié) 19
5 思考題 20
第3章 機(jī)器人的控制器 21
1 控制器的定義 21
2 控制器的分類 21
3 常用控制器的簡述 23
4 控制器的發(fā)展 29
5 小結(jié) 31
6 思考題 32
第4章 機(jī)器人的傳感器 33
1 傳感器的定義及組成 33
2 傳感器的分類 34
3 機(jī)器人的常用傳感器 36
4 傳感器的基本特性 46
5 小結(jié) 47
6 思考題 47
第5章 機(jī)器人的動(dòng)力裝置 48
1 驅(qū)動(dòng)方式的分類 48
2 直流電動(dòng)機(jī) 49
3 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 52
4 伺服電動(dòng)機(jī) 55
5 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器 56
6 動(dòng)力傳遞簡介 57
7 齒輪傳動(dòng) 57
8 帶傳動(dòng) 59
9 鏈傳動(dòng) 60
10 連桿傳動(dòng) 61
11 小結(jié) 63
12 思考題 64
第6章 機(jī)器人比賽概況 65
1 機(jī)器人比賽的現(xiàn)狀 65
1.1 RoboCup 66
1.2 FIRA Cup 67
1.3 WER 67
1.4 中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽 68
1.5 中國青少年機(jī)器人競賽 68
1.6 全國中小學(xué)電腦制作活動(dòng) 69
1.7 廣東省省級機(jī)器人比賽 69
1.8 廣東省各市、地區(qū)機(jī)器人比賽 70
2 機(jī)器人比賽的常見項(xiàng)目 70
2.1 機(jī)器人滅火比賽 70
2.2 機(jī)器人足球比賽 72
2.3 FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽 74
2.4 VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽 75
2.5 2D仿真足球比賽 76
3 機(jī)器人比賽的特點(diǎn) 77
4 機(jī)器人比賽的發(fā)展趨勢 78
5 小結(jié) 79
6 思考題 80
第7章 仿真足球機(jī)器人程序設(shè)計(jì) 81
1 概述 81
2 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人平臺簡介 81
3 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人編程基礎(chǔ) 85
4 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人基本動(dòng)作設(shè)計(jì) 90
4.1 仿真足球機(jī)器人的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 90
4.2 比賽相關(guān)信息的獲取 92
4.3 仿真足球機(jī)器人基本動(dòng)作 99
5 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人團(tuán)隊(duì)構(gòu)建 113
5.1 隊(duì)友信息的獲取與應(yīng)用 114
5.2 仿真足球機(jī)器人團(tuán)隊(duì)成員設(shè)計(jì) 116
6 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人的事件驅(qū)動(dòng)編程 121
7 AI-RCJ仿真足球機(jī)器人的數(shù)據(jù)輸出 122
8 小結(jié) 124
9 思考題 124
第8章 仿真機(jī)器人程序設(shè)計(jì) 125
1 概述 125
2 VJC仿真平臺介紹 125
3 VJC仿真機(jī)器人的架構(gòu) 127
4 VJC仿真機(jī)器人的基本動(dòng)作 129
4.1 運(yùn)動(dòng) 129
4.2 信息顯示 132
4.3 亮度檢測 133
4.4 聲音檢測 134
4.5 碰撞檢測 136
4.6 紅外測障 138
4.7 地面檢測 140
4.8 轉(zhuǎn)角檢測 141
4.9 擴(kuò)展電機(jī) 143
5 VJC仿真機(jī)器人的復(fù)雜行為 144
5.1 沿線走 144
5.2 跳格子 148
5.3 越障跑 151
5.4 趨光運(yùn)動(dòng) 155
5.5 房間中的趨光運(yùn)動(dòng) 157
5.6 房間瀏覽 159
6 小結(jié) 163
7 思考題 163
附錄 164
參考文獻(xiàn) 169

1. 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用（ABB） [主編 盧玉鋒 胡月霞]