人工智能之Mixly趣味編程

第1章 進入機器人的世界001
1.1 認識OpenBot—Mixly002
1.2 認識OpenBot—Mixly的模組004
1.3 機器人的大腦——QTSTEAM控制器005
1.4 機器人的翻譯官——Mixly007
第2章 安裝Mixly008
2.1 獲取Mixly008
2.2 Mixly的介面及庫的導入014
2.3 本章拓展016
第3章 機器人交通指揮017
3.1 用Mixly點亮一盞燈017
3.2 實現交通燈023
3.3 本章拓展026
第4章 機器人的聽覺028
4.1 認識人類的聽覺028
4.2 認識機器人的聽覺030
4.3 機器人聽覺的規則與設計033
4.4 電路連接034
4.5 程式設計035
4.6 本章拓展044
第5章 機器人的視覺045
5.1 認識人類的視覺045
5.2 認識機器人的視覺046
5.3 機器人視覺的規則與設計049
5.4 電路連接050
5.5 程式設計051
5.6 本章拓展057
第6章 避障機器人058
6.1 認識紅外避障感測器058
6.2 紅外避障感測器與主控板的連接059
6.3 紅外避障感測器控制燈的亮滅060
6.4 直流電機的認識及電路連接061
6.5 機器人運動控制062
6.6 機器人避障規則063
6.7 認識控制電機的區塊064
6.8 避障機器人函數的搭建065
6.9 避障機器人主函數069
6.10 避障機器人完整程式070
6.11 本章拓展071
第7章 聲控彩燈機器人072
7.1 認識RGB彩燈模組073
7.2 聲控彩燈機器人的規則與程式設計控制075
7.3 聲控彩燈機器人的拓展079
7.4 本章小結079
第8章 廊道智能燈080
8.1 回顧聽覺與視覺080
8.2 視覺與聽覺的結合083
8.3 廊道智慧燈的規則設計084
8.4 電路連接086
8.5 程式設計087
8.6 本章小結091
第9章 循線機器人製作092
9.1 認識QTI感測器092
9.2 QTI感測器的連接093
9.3 循線規則094
9.4 循線機器人的程式編寫094
9.5 循線機器人的完整程式097
9.6 本章拓展098
第10章 會停站的循線機器人099
10.1 回顧QTI感測器的使用100
10.2 小車的運動控制101
10.3 機器人停站規則102
10.4 程式設計103
10.5 本章小結106
第11章 防碰撞循線機器人107
11.1 回顧第10章的內容107
11.2 紅外避障感測器模組108
11.3 機器人碰撞規則109
11.4 防碰撞機器人程式110
第12章 循線機器人競賽112
12.1 循線機器人競賽規則113
12.2 競賽機器人程式的設計114
12.3 循線機器人競賽參考程式119
第13章 家庭服務機器人122
13.1 回顧RGB彩燈和LED燈模組的使用123
13.2 人體紅外感測器124
13.3 家庭服務機器人程式設計125
13.4 家庭服務機器人規則127
13.5 家庭服務機器人拓展128
13.6 本章小節128
第14章 創意家居機器人129
14.1 回顧之前所學的感測器129
14.2 製作創意家居機器人134

隨著科學技術的不斷進步，我們的社會已經進入人工智慧時代。人工智慧就是可以通過電腦程式設計實現的智慧。人的智慧一旦變成了人工智慧，也就是計算機智慧，就可以代替人類更好地完成相應的智慧工作，甚至超過相應的人類智慧，比如下象棋和下圍棋，因為電腦不會像人一樣出現疲勞和錯誤！這就是AlphaGo一旦打敗人類的圍棋世界冠軍，人類的圍棋世界冠軍就再也打不贏電腦的原因。

那麼，哪些智慧是可以通過電腦程式設計實現的呢？這就需要我們瞭解人類智慧的基本形式和層次。人類的智慧可以歸結為三個層次：首先最基本的智慧是理解事實；其次是理解規則和執行規則；最高層次則是人類所獨有的智慧，即創造新的事實和新的規則。

能夠明確描述的事實和規則都是電腦可以實現的智慧。我們學習人工智慧，首先要學習如何從要解決的問題中提煉出基本的事實和規則，然後根據這些基本的事實和規則去解決問題，也就是根據事實和規則進行推理。所以，學習人工智慧的第一步，就是能夠提煉出基本的事實和規則，以及解決問題的規則序列，即程式。然後將這些規則序列和程式翻譯成電腦程式，即程式設計。人類在給電腦程式設計之前，必須先給自己程式設計。人人都會程式設計，而且人人都要學會程式設計。

這套青少年機器人STEAM創客系列教程從《初識人工智慧》開始，分為十本，內容循序漸進，層層深入。每本教程都力求淺顯易懂、可操作性強，富有趣味性和吸引力。

《初識人工智慧》適合小學一年級及以上的學生，通過遙控機器人和循線機器人的製作，讓同學們瞭解溝通、遵守規則是人類的基本智慧，而且人類掌握的規則越多，就越聰明，越博學。同學們既要做一個遵守規則的合法公民，也要知道在什麼時候該突破規則、定義新規則，成為具有創新和創造能力的人。

《人工智慧之圖形程式設計》適合小學二年級及以上的學生。當同學們瞭解和掌握了事實和規則的描述方式之後，就可以開始學習採用Mixly圖形程式設計工具來將一些基本的規則翻譯成圖形程式。通過與具體的模組化機器人配合，進一步瞭解人工智慧的規則定義和圖形程式設計方法。

《人工智慧之Mixly趣味程式設計》適合小學三年級及以上的學生。同學們在這本書裡將學習到更多的感測器和人工智慧程式的程式設計方法。從這本書開始，同學們將使用一種新的積木——金屬積木來構建機器人。這種機器人更加接近於日常生活中有實際用途的機器人，同時也涵蓋了更多的有實用價值的人工智慧程式。

《人工智慧之Scratch程式設計》也是適合小學三年級及以上的學生。這本書以S4A拓展模組為基礎，引導同學們學習和瞭解如何製作各種可以人機互動的遊戲或者動漫。學習這本書的同學應具有基本的Scratch程式設計能力。

《基礎機器人製作和程式設計》適合小學四年級及以上的學生。從這本書開始，同學們就要過渡到真正的電腦語言程式設計——BASIC。BASIC是世界上第一種高級計算機語言，目前仍舊在歐美等發達國家的中小學採用，因為BASIC語言最接近於英語，而且無須瞭解複雜的電腦結構，可以讓我們專心於程式的邏輯問題。這本書裡還會首次引入電子元器件，讓同學們瞭解電路是如何與我們的電腦協同工作的。

《Arduino機器人製作、程式設計與競賽（初級）》適合五年級及以上的學生。Arduino程式設計就是C語言程式設計，只是簡化了複雜的標頭檔和庫結構的引用。這本書將以電腦顯示技術為專案主線，通過控制1個LED燈的亮和滅、3個LED燈的亮和滅、8個LED燈的亮和滅、64個LED燈的亮和滅等，帶領同學們學習和掌握電腦顯示的方法、原理和技術，然後通過程式設計實現電機控制和藍牙遙控等，最後製作出一個具有藍牙遙控功能的表情顯示機器人和遙控滅火機器人，寓教於樂！

《Arduino機器人製作、程式設計與競賽（中級）》適合六年級及以上且學過初級教程的學生。這本書以一個紅外遙控的智慧玩具機器人製作和程式設計作為主線，引導同學們學習和掌握數位音樂、隨機漫遊、機器人跟隨和紅外遙控的通信解碼技術等，以及如何完成一個完整的遙控機器人智慧玩具的設計和開發流程。最後引導同學們去挑戰中國教育機器人大賽的智慧搬運、擂臺和滅火等競賽任務。賽學合一，以終為始。

學完Arduino機器人的初級和中級教程以後，就可以挑戰《Arduino競技機器人製作和編程》了。這本書以未來機器人大師賽為目標，需要同學們應用所學知識和技能設計自己的戰鬥機器人去與對手對抗。不僅是一對一的對抗，而是團隊的對抗，這樣就要求同學們要學會團隊協作和配合。這本書會提供幾種標準的機器人製作和程式設計方法，但是更希望同學們能夠發揮自己的創意和智慧，去贏得勝利！

《機器人輔助C程式設計》和《單片機技術及應用》是面向初中二年級及以上的同學。這兩本書將帶領同學們進入電腦內部世界，真正瞭解電腦的原理和電腦操作系統的程式設計技術。掌握了這兩本書的精髓，同學們進入大學以後就再也不用為電腦類硬體和程式設計類課程發愁了。你們就可以專注於自己的專業知識和技能的提升，能夠自如地去應對各種未知的專業挑戰了！

每本教程都以機器人製作專案貫穿始終，採用STEAM的理念設計學習過程，並且在學習過程中設計各種競賽專案，充滿挑戰且引人入勝！每本教程都有至少一個大的競賽項目是中國教育機器人大賽的總決賽競賽專案。同學們有各種機會去與同行們PK，展示自己的才華和實力！

同學們，讓我們一起走進充滿挑戰和趣味的機器人STEAM世界吧。堅持不懈，持之以恆，你們都能夠成長為未來的機器人大師，成為創新和創造能力超強的時代精英！

松山湖國際機器人研究院秦志強