智能微型運動裝置(Micromouse)技術與應用系列叢書:智能鼠原理與制作(高級篇)
定 價:48 元
叢書名:智能微型運動裝置(Micromouse)技術與應用系列叢書
- 作者:[中國]王超;高藝;宋立紅
- 出版時間:2019/10/1
- ISBN:9787113259037
- 出 版 社:中國鐵道出版社
- 中圖法分類:TP242.6
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書以天津啟誠偉業(yè)科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JM智能鼠為載體,是智能微型運動裝置(Micromouse)技術與應用系列叢書的高級篇。 本書以真實工程項目為背景,通過“初級篇”、“綜合篇”和“競技篇”三篇講述了智能鼠的發(fā)展、硬件、開發(fā)環(huán)境、基本操作;智能鼠控制算法、基本運動控制、精典迷宮搜索算法;智能鼠走迷宮競賽、迷宮搜索優(yōu)化算法、競賽迷宮范例等。同時,本書附錄提供了國際Micromouse走迷宮競賽相關知識、智能鼠器件清單、智能鼠迷宮圖庫等豐富資源。 本書在重要的知識點、技術(技能)點和素養(yǎng)點上,配有豐富的視頻、圖片、文本等資源,學習者可以通過掃描書中二維碼獲取相關信息。 本書適合作為高等院校,特別是“新工科”專業(yè),作為信息與自動化技術融合與創(chuàng)新學科教學的指導用書,還可作為相關工程技術人員培訓用書及智能鼠愛好者參考用書。
本系列叢書分別以精巧、精典、精妙智能鼠為載體進行實踐教學。采用項目式教學模式,遵循遞進原則,從“玩轉(zhuǎn)”到“掌握”,再到“精通”,從“流程圖趣味編程”到“高級語言算法開發(fā)”,從“步進電動機簡單動作”到“空心杯電動機精確控制”,豐富學習者的工程實踐知識和技術應用經(jīng)驗,拓展學習者的專業(yè)視野,內(nèi)化形成良好的職業(yè)素養(yǎng),提升學習者的實踐創(chuàng)新能力。本系列叢書為目前國內(nèi)首套系統(tǒng)化講解智能鼠原理與制作的書籍,所選案例均來自真實的工程項目,編者來自國內(nèi)長期從事智能鼠研究與開發(fā)、國際Micromouse走迷宮競賽獲獎的院校和企業(yè)。
“智能鼠”,英文名為Micromouse,是使用嵌入式微控制器、傳感器和機電運動部件構成的一種微型運動裝置(嵌入式微型機器人),智能鼠可以在不同“迷宮”中自動記憶和選擇路徑,采用相應的算法,快速到達所設定的目的地。智能鼠走迷宮競賽結合了機械、電子、控制、光學、程序設計和人工智能等多方面的科技知識。 四十多年來,電氣電子工程師學會(IEEE)每年舉辦一次國際性的智能鼠走迷宮競賽,自舉辦以來各國踴躍參加,尤其是美國和歐洲國家的高校學生,為此有些大學還特別開設了“智能鼠原理與制作”的選修課程。中國從2007年開始在上海長三角地區(qū)舉行小規(guī)模嘗試性比賽。2009年天津啟誠偉業(yè)科技有限公司將這項國際賽事引進天津,以工程實踐創(chuàng)新項目教學模式,對智能鼠走迷宮競賽進行本土化創(chuàng)新改革,對于后期智能鼠競賽的開展和走進課堂、融入教學起到關鍵性的作用。經(jīng)過多年的蛻變與優(yōu)化,“智能鼠”已經(jīng)成為集“職業(yè)性、綜合性、先進性、趣味性”為一體的創(chuàng)新實踐教育平臺,在推動課程改革,提高教學質(zhì)量,培養(yǎng)學生的工程實踐創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮了重要的作用。 為了將智能鼠的成果進一步推廣應用,我們特組織編寫了智能微型運動裝置(Micromouse)技術與應用系列叢書,以天津啟誠偉業(yè)科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JQ/JD/JM 三款智能鼠為載體,按照不同學習人群,由淺及深,由易到難,分為“基礎篇”、“進階篇”和“高級篇”三冊。每冊書均以真實工程項目為背景,采用項目式的教學模式編寫。 本系列叢書分別以精巧、精典、精妙智能鼠為載體進行實踐教學。采用項目式教學模式,遵循遞進原則,從“玩轉(zhuǎn)”到“掌握”,再到“精通”,從“流程圖趣味編程”到“高級語言算法開發(fā)”,從“步進電動機簡單動作”到“空心杯電動機精確控制”,豐富學習者的工程實踐知識和技術應用經(jīng)驗,拓展學習者的專業(yè)視野,內(nèi)化形成良好的職業(yè)素養(yǎng),提升學習者的實踐創(chuàng)新能力。本系列叢書為目前國內(nèi)首套系統(tǒng)化講解智能鼠原理與制作的書籍,所選案例均來自真實的工程項目,編者來自國內(nèi)長期從事智能鼠研究與開發(fā)、國際Micromouse走迷宮競賽獲獎的院校和企業(yè)。 本系列叢書在重要的知識點、技術(技能)點和素養(yǎng)點上,配有豐富視頻、圖片、文本等資源,學習者可以通過掃描書中二維碼獲取相關信息。作者長期的國際化教學活動積淀,使得本系列叢書成為推進“中、高、本、碩”貫通國際化人才培養(yǎng)實踐的教學載體,可以作為不同類型、不同層次學校的教師、學生開展教學活動的指導和學習用書:基礎教育學?梢越柚鞠盗袇矔_展職業(yè)啟蒙、科技活動和特色教育;職業(yè)院?蛇x用本系列叢書作為相對應專業(yè)綜合與創(chuàng)新實踐教學的指導用書;本科層次,特別是“新工科”,可使用本系列叢書作為信息與自動化技術融合與創(chuàng)新學科教學的指導用書。本系列叢書還可作為相關工程技術人員培訓用書及智能鼠愛好者參考用書。 本書由天津大學教授王超,南開大學副教授高藝,啟誠電腦鼠創(chuàng)始人、天津啟誠偉業(yè)科技有限公司總經(jīng)理宋立紅編著。國際專家美國麻省理工學院教授David Otten 和英國伯明翰城市大學教授Peter Harrison 參與本書編寫及英文版的譯審,并專門為本系列叢書寫了賀信。本叢書在編寫過程中得到了天津大學、南開大學、天津機電職業(yè)技術學院、天津渤海職業(yè)技術學院、美國麻省理工學院、英國伯明翰城市大學和新加坡義安理工學院等相關院校教授專家的大力支持。天津啟誠偉業(yè)科技有限公司的工程師陳立考、薛楠、宋姍為本系列叢書出版提供了企業(yè)實際工程案例、二維碼視頻及動畫。衷心感謝天津市教育委員會、天津市教育委員會職業(yè)技術教育中心、中國鐵道出版社有限公司、天津啟誠偉業(yè)科技有限公司對本教學資源開發(fā)提供的指導與幫助。本系列叢書由中國鐵道出版社有限公司支持出版,并通過魯班工坊在“一帶一路”沿線國家以英文出版。 限于編者的經(jīng)驗、水平以及時間,書中難免存在不足和缺漏,敬請專家、廣大讀者批評指正。 編 者 2019年6月
王超,天津大學,高藝,南開大學,宋立紅,天津啟誠偉業(yè)科技有限公司
第一篇 初級篇....................................................................001項目一 了解智能鼠的發(fā)展.........................................................003任務一 了解智能鼠起源.........................................................003任務二 認識智能鼠迷宮.........................................................009思考與總結.................................................................................012項目二 學習智能鼠軟硬件開發(fā)環(huán)境.........................................013任務一 認知智能鼠硬件功能.................................................013任務二 學習軟件開發(fā)環(huán)境.....................................................017思考與總結.................................................................................036項目三 學習智能鼠硬件單元.....................................................037任務一 認知智能鼠的紅外傳感器檢測與狀態(tài).....................037任務二 認知智能鼠動力單元部分.........................................067任務三 掌握智能鼠的姿態(tài)控制.............................................081任務四 認知智能鼠“吸地風扇”技術.................................087思考與總結.................................................................................090第二篇 綜合篇....................................................................091項目一 學習智能鼠車速控制算法.............................................093任務一 掌握智能鼠PID車速控制算法...................................093任務二 掌握智能鼠直流電動機閉環(huán)車速控制.....................097思考與總結.................................................................................100項目二 學習智能鼠基本運動控制.............................................101任務 學習智能鼠基本運動的實現(xiàn).........................................101思考與總結.................................................................................108項目三 掌握經(jīng)典迷宮搜索算法.................................................109任務一 掌握等高圖的制作及優(yōu)化.........................................109任務二 掌握智能鼠的右手法則.............................................115任務三 掌握智能鼠的左手法則.............................................116任務四 掌握智能鼠的優(yōu)化算法——中心法則及優(yōu)化.........117任務五 了解Flood擴散算法....................................................119任務六 了解幾種重要的智能鼠邏輯算法.............................123思考與總結.................................................................................136第三篇 競技篇....................................................................137項目一 了解智能鼠IEEE走迷宮競賽.........................................139任務一 學習智能鼠走迷宮的規(guī)則.........................................139任務二 認知智能鼠程序結構.................................................141思考與總結.................................................................................146項目二 學習智能鼠迷宮搜索優(yōu)化算法.....................................147任務 學習基于蟻群算法的優(yōu)路徑選擇.............................147思考與總結.................................................................................154項目三 分析經(jīng)典迷宮地圖案例.................................................155任務一2015年APEC國際電腦鼠大賽迷宮分析...................156任務二2017年天津市“啟誠杯”大賽迷宮分析.................159任務三2018年中國IEEE國際大賽迷宮分析.........................162思考與總結.................................................................................164附錄......................................................................................165附錄A 風靡全球的國際Micromouse走迷宮競賽......................167附錄B 世界智能鼠經(jīng)典賽事迷宮范例.......................................178附錄C TQD-Micromouse-JM器件清單....................................180附錄D 學時安排..........................................................................181附錄E 電路圖形符號對照表.......................................................182