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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(shù)與應(yīng)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(guān)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(shù)（技能）點和素養(yǎng)點上，配有豐富的視頻、圖片、文本等資源，學(xué)習(xí)者可以通過掃描書中二維碼獲取相關(guān)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(shù)融合與創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)的指導(dǎo)用書，還可作為相關(guān)工程技術(shù)人員培訓(xùn)用書及智能鼠愛好者參考用書。

“智能鼠”，英文名為Micromouse，是使用嵌入式微控制器、傳感器和機(jī)電運動部件構(gòu)成的一種微型運動裝置（嵌入式微型機(jī)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(yīng)的算法，快速到達(dá)所設(shè)定的目的地。智能鼠走迷宮競賽結(jié)合了機(jī)械、電子、控制、光學(xué)、程序設(shè)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(xué)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(xué)生，為此有些大學(xué)還特別開設(shè)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(jìn)天津，以工程實踐創(chuàng)新項目教學(xué)模式，對智能鼠走迷宮競賽進(jìn)行本土化創(chuàng)新改革，對于后期智能鼠競賽的開展和走進(jìn)課堂、融入教學(xué)起到關(guān)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(jìn)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(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)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(jìn)一步推廣應(yīng)用，我們特組織編寫了智能微型運動裝置（Micromouse）技術(shù)與應(yīng)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(xué)習(xí)人群，由淺及深，由易到難，分為“基礎(chǔ)篇”、“進(jìn)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(xué)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(jìn)行實踐教學(xué)。采用項目式教學(xué)模式，遵循遞進(jìn)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(jìn)電動機(jī)簡單動作”到“空心杯電動機(jī)精確控制”，豐富學(xué)習(xí)者的工程實踐知識和技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，拓展學(xué)習(xí)者的專業(yè)視野，內(nèi)化形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，提升學(xué)習(xí)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(shù)（技能）點和素養(yǎng)點上，配有豐富視頻、圖片、文本等資源，學(xué)習(xí)者可以通過掃描書中二維碼獲取相關(guān)信息。作者長期的國際化教學(xué)活動積淀，使得本系列叢書成為推進(jìn)“中、高、本、碩”貫通國際化人才培養(yǎng)實踐的教學(xué)載體，可以作為不同類型、不同層次學(xué)校的教師、學(xué)生開展教學(xué)活動的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)用書：基礎(chǔ)教育學(xué)�？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(yīng)專業(yè)綜合與創(chuàng)新實踐教學(xué)的指導(dǎo)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(shù)融合與創(chuàng)新學(xué)科教學(xué)的指導(dǎo)用書。本系列叢書還可作為相關(guān)工程技術(shù)人員培訓(xùn)用書及智能鼠愛好者參考用書。本書由天津大學(xué)教授王超，南開大學(xué)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(xué)院教授David Otten 和英國伯明翰城市大學(xué)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(xué)、南開大學(xué)、天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院、美國麻省理工學(xué)院、英國伯明翰城市大學(xué)和新加坡義安理工學(xué)院等相關(guān)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(shù)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(xué)資源開發(fā)提供的指導(dǎo)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

第一篇　初級篇....................................................................001項目一了解智能鼠的發(fā)展.........................................................003任務(wù)一了解智能鼠起源.........................................................003任務(wù)二認(rèn)識智能鼠迷宮.........................................................009思考與總結(jié).................................................................................012項目二學(xué)習(xí)智能鼠軟硬件開發(fā)環(huán)境.........................................013任務(wù)一認(rèn)知智能鼠硬件功能.................................................013任務(wù)二學(xué)習(xí)軟件開發(fā)環(huán)境.....................................................017思考與總結(jié).................................................................................036項目三學(xué)習(xí)智能鼠硬件單元.....................................................037任務(wù)一認(rèn)知智能鼠的紅外傳感器檢測與狀態(tài).....................037任務(wù)二認(rèn)知智能鼠動力單元部分.........................................067任務(wù)三掌握智能鼠的姿態(tài)控制.............................................081任務(wù)四認(rèn)知智能鼠“吸地風(fēng)扇”技術(shù).................................087思考與總結(jié).................................................................................090第二篇　綜合篇....................................................................091項目一　學(xué)習(xí)智能鼠車速控制算法.............................................093任務(wù)一　掌握智能鼠PID車速控制算法...................................093任務(wù)二　掌握智能鼠直流電動機(jī)閉環(huán)車速控制.....................097思考與總結(jié).................................................................................100項目二　學(xué)習(xí)智能鼠基本運動控制.............................................101任務(wù)　學(xué)習(xí)智能鼠基本運動的實現(xiàn).........................................101思考與總結(jié).................................................................................108項目三　掌握經(jīng)典迷宮搜索算法.................................................109任務(wù)一　掌握等高圖的制作及優(yōu)化.........................................109任務(wù)二　掌握智能鼠的右手法則.............................................115任務(wù)三　掌握智能鼠的左手法則.............................................116任務(wù)四　掌握智能鼠的優(yōu)化算法——中心法則及優(yōu)化.........117任務(wù)五　了解Flood擴(kuò)散算法....................................................119任務(wù)六　了解幾種重要的智能鼠邏輯算法.............................123思考與總結(jié).................................................................................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(wù)一學(xué)習(xí)智能鼠走迷宮的規(guī)則.........................................139任務(wù)二認(rèn)知智能鼠程序結(jié)構(gòu).................................................141思考與總結(jié).................................................................................146項目二學(xué)習(xí)智能鼠迷宮搜索優(yōu)化算法.....................................147任務(wù) 學(xué)習(xí)基于蟻群算法的優(yōu)路徑選擇.............................147思考與總結(jié).................................................................................154項目三分析經(jīng)典迷宮地圖案例.................................................155任務(wù)一2015年APEC國際電腦鼠大賽迷宮分析...................156任務(wù)二2017年天津市“啟誠杯”大賽迷宮分析.................159任務(wù)三2018年中國IEEE國際大賽迷宮分析.........................162思考與總結(jié).................................................................................164附錄......................................................................................165附錄A 風(fēng)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(xué)時安排..........................................................................181附錄E 電路圖形符號對照表.......................................................182

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