本書導言



第一課 走近機器人

什麼是機器人？

機器人的4大組成部分

機器人是如何幫助人類的？



第二課 我的第一台機器人

解剖我們的小機器人

實驗：第一台機器人的誕生

機器人的智慧

實驗：我的第一個智慧程式

延伸學習：從改變一個數字開始



第三課 會跳8字舞的機器人

機器人的驅動

像蜜蜂一樣跳舞

實驗：機器人跳8字舞

延伸學習：大小不同的8字舞



第四課 為機器人裝上車燈

開始撰寫Arduino程式

使用機器人的擴充板

實驗：為機器人安上轉向燈

延伸學習一：閃爍的轉向燈

延伸學習二：會鳴笛的機器人

知識充電：二進位



第五課 帶觸角的機器人

微觸開關感測器

輸入和輸出

讀一讀微觸開關的狀態

用條件陳述式讓機器人更智慧

實驗：帶觸角的自動避障機器人

延伸學習：機器人綜合訓練



第六課 為機器人裝上眼睛

地面灰階檢測感測器

開環和閉環

用analogRead指令讀取“巡線”感測器的值

序列埠——機器人偵錯的利器

機器人馬達控制小結

實驗：機器人巡邏兵

延伸學習：機器人短跑比賽



第七課 沿著黑線前進

巡線前進吧

通訊埠指令小結

視覺暫留現象和亮度可變的小燈

探尋模擬輸出通訊埠背後的秘密

實驗：沿著黑線前進

延伸學習：機器人追逐賽



第八課 讓機器人跑得又快又穩

用2個感測器巡線

能更快些嗎？

在程式設計時使用常數和變數

實驗：用4個感測器巡線

延伸學習：機器人接力賽



第九課 電路背後的秘密

學點電學知識

數位通訊埠和模擬通訊埠的背後

離開擴充板的幫助

實驗：透過丁字路口

延伸學習：換一種路口怎麼辦？



第十課 機器人走迷宮

讓機器人學會探測障礙

用函數讓程式設計變得更容易

C語言中的函數

實驗：會走迷宮的機器人

延伸學習：未知地圖的真正迷宮



第十一課 為機器人裝上手臂

舵機是什麼？

讓舵機轉起來

C語言中的for循環敘述

實驗：教機器人揮舞手臂

延伸學習一：可以自如控制的手臂

延伸學習二：有2個關節的手臂



第十二課 機器人巡線挑戰賽

去參加機器人大賽吧

巡線挑戰賽工作分解

實驗：機器人巡線挑戰賽

延伸學習：處理更複雜的路線



第十三課 機器人滅火比賽

滅火機器人必備技能

機器人滅火挑戰賽

實驗：能滅火的機器人

延伸學習一：新奇的滅火裝置

延伸學習二：進行滅火挑戰賽



附錄1：Arduino機器人使用說明

附錄2：主控制器通訊埠說明

附錄3：通訊埠操作函數小結

附錄4：機器人教學通用評價量表

附錄5：BotBall國際機器人大賽

附錄6：RoboRAVE國際機器人大賽

附錄7：機器人機械安裝指導手冊

附錄8：安裝機器人滅火元件

序言



　　大家知道嗎？我們人類已經在地球這個美麗的藍色星球上進化、繁衍了上百萬年的時間了。但在這漫長的百萬年間，人類社會這台極大的車體都只是緩緩向前移動而已。直到兩百多年前，瓦特發明了第一台現代蒸汽機，這台大車就好像一隻突然被驚醒了的怪獸，一旦開始加速，就再也沒有什麼東西能夠阻擋它向前的腳步了。只是一百年之後，古老的教堂那原本醒目的尖頂已經湮沒在近代工廠如林高聳的煙囪中，洲際鐵路將遙遠的東西方連接起來，滿載著工業產品的輪船航行在浩淼的大洋上，跨洋電報令美洲和歐洲的人們能夠溝通。而自從馮. 諾依曼設計出了電腦，仿佛只在一夜間，人類社會就跨入了資訊時代。



　　網際網路、搜尋引擎、iPad、微博，大家也許對生活每天都在不斷湧現的這些新鮮玩意兒已經司空見慣。但是你們能想到嗎？只是在十幾、二十年前，這些神奇的事物可能都還只停留在最激進的幻想家的腦海裡。



　　這就是科學和技術爆炸般的力量，它改變了人類的生產方式、交換方式、社會組織，它改變了我們身邊的一切。生活在這樣一個每天都是嶄新的時代裡，我們是幸運的，因為每天起床都可能見證到奇蹟的誕生、被人們接受、成為我們生活一部分這一奇妙的過程。但是同時，我們又要承擔對應的壓力，因為在這樣一個時代如果不努力學習，尤其是學習科學和技術的應用、創新，就只會被時代拋在後面。



　　那麼，如何能夠更進一步地學習科學和技術呢？又如何能夠將我們學到的知識實際運用到生活中去，去發明，去創造呢？機器人就是一個最好的平台。機器人學是一個整合了機械、電子、電腦、人工智慧等多個領域先進技術的交換學科，許多國家都把發展機器人當成了一項戰略性的研究工作。而同時，機器人又是科技和創新教育的良好載體。學習機器人，可以讓青少年了解和掌握科學、技術、工程學和數學的諸多知識與原理，並且透過動手實作將它們運用到解決實際問題的過程中。



　　機器人技術雖然已經發展多年，但是在普及性上還是具有明顯的不足。這本書就是為了這樣的目的撰寫的。



　　我們預設本書的讀者是對機器人擁有熱情但並不了解的初學者，他們具備了相當的了解和認知能力，卻常常苦於如何獲得機器人的知識並將它們應用於實際。因此，我們在撰寫此書時最大的原則就是知識與技能的學習要緊緊伴隨著實際應用，全書以實用為主，我們選擇了全球最為炙手可熱的開放原始碼硬體平台Arduino 作為機器人主控制器的基礎，以專案學習為基礎的方式用幾十個實際的實驗活動和擴充活動將內容貫穿起來。而在知識內容的組織上我們並不太重視知識灌輸的系統性，例如C 語言的使用就是擇其要點在工作有關到時，才將必要的知識進行講授。這些實驗和擴充並不是個別的範例，而是具有認知和邏輯上的前後順序，由淺入深。讀者在不知不覺間就邁入機器人世界的門檻了，甚至初步具備了參加軌跡和滅火機器人挑戰賽的能力。



　　此外，我們希望這本書不僅能作為同好的參考，還可以作為教師進行機器人教學活動時的教材使用。希望這本書能夠讓更多的人從此開始愛上機器人，能夠為機器人走入課堂。