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第1章 绪论 1

1.1新的教育理论 1

1.1.1多元智能与多元能力 1

1.1.2成功智力 2

1.1.3激进建构主义 2

1.2本课程的教育理论基石 2

1.3创新人才的培养 3

1.3.1 21世纪教育的特点 3

1.3.2创新能力的培养 4

1.4本课程介绍与目的 6

第2章 创新理论 7

2.1创新与社会进步 7

2.2创新及其相关概念 9

2.2.1创新的概念 9

2.2.2发现 10

2.2.3发明 10

2.2.4革新 11

2.3创新基本原理 11

2.3.1综合创新原理 11

2.3.2分离创新原理 13

2.3.3移植创新原理 14

2.3.4逆向创新原理 17

2.3.5还原创新原理 17

2.3.6价值优化原理 19

2.3.7群体创新原理 21

2.3.8完满创新原理 21

2.3.9变性创新原理 22

2.3.10物场分析原理 23

2.4常用的创新方法 25

2.4.1群体集智法 25

2.4.2系统分析法 28

2.4.3联想类比法 36

2.4.4转向创新法 41

2.4.5组合创新法 45

2.4.6专利文献选读法 47

2.4.7输入输出法 48

2.5 I RIZ理论 48

2.5.1基本概念 48

2.5.2物理冲突及其解决原理 50

2.5.3技术冲突及其解决原理 51

2.5.4利用冲突矩阵实现创新 53

第3章 机器人发展史 55

3.1机器人的诞生 55

3.2机器人的发展 56

3.2.1国内机器人发展历程 56

3.2.2国外机器人发展历程 56

3.2.3机器人未来发展趋势 58

3.3国内外高校机器人教育发展状况 59

3.3.1国外高校机器人教育现状 60

3.3.2国内高校机器人教育现状 62

3.3.3机器人基础教育发展的趋势 64

第4章 机器人的控制器 67

4.1 68HC1 1 E1控制器 67

4.1.1 68HC11E1微控制器 68

4.1.2外部存储器 71

4.1.3电源与复位电路 72

4.1.4通信 73

4.1.5电机驱动电路 73

4.2 LPC2132控制器 74

4.2.1 ARM7TDMI-S处理器 75

4.2.2片内存储器 75

4.2.3电源电路设计 76

4.3 ARM Cortex-M3控制器 80

4.3.1 Cortex-M3内核概述 80

4.3.2 Cortex-M3内核结构 81

4.3.3 Cortex-M3存储器映射 83

4.3.4时钟和复位 85

4.3.5嵌套向量中断控制器（NVIC） 88

4.3.6内存保护单元（MPU） 89

4.3.7调试和跟踪 90

4.3.8总线矩阵和接口 90

4.3.9电源管理 91

4.4 ATmega128控制器 92

4.4.1 AVR单片机概述 92

4.4.2 ATmega128概述 93

4.4.3 ATmega128系统结构 97

4.4.4 ATmega128存储器 101

4.4.5定时器/计数器（T/C ） 102

4.5总结 104

第5章 机器人的感知部分 105

5.1机器人传感器 105

5.1.1传感器简介 105

5.1.2传感器的分类 106

5.1.3传感器选用原则 107

5.1.4机器人传感器 108

5.2机器人常用测距传感器 112

5.2.1超声波传感器 113

5.2.2激光测距传感器 114

5.2.3红外测距传感器 115

5.3机器人常用其他传感器 116

5.3.1碰撞传感器 116

5.3.2光敏传感器 116

5.3.3声音传感器 119

5.3.4光电编码器 120

5.3.5温度传感器 121

5.3.6数字指南针 122

5.3.7火焰传感器 124

5.3.8接近开关传感器 124

5.3.9灰度传感器 126

5.3.10姿态传感器 126

5.3.11气体传感器 126

5.3.12视觉传感器 127

5.3.13人体热释电红外线传感器 129

第6章 机器人的机械部分 131

6.1机器人原动机的选择和使用 131

6.1.1液压驱动 132

6.1.2气压驱动 135

6.1.3直流电动机的原理与结构 136

6.1.4步进电动机 155

6.1.5伺服电机（舵机） 168

6.2机器人的传动机构 173

6.2.1齿轮机构 173

6.2.2轮系 175

6.2.3平面连杆机构 181

6.2.4凸轮机构 188

6.3机器人的执行机构 191

6.3.1机器人的行走机构 191

6.3.2手部机构 194

第7章 编程——赋予机器人智慧 203

7.1机器人编程语言 203

7.2 C语言编程基础 205

7.2.1 C语言简介 205

7.2.2 C语言基本语法 206

7.3基础编程实例 210

7.3.1第一个机器人C语言程序：Hello Robot！ 210

7.3.2控制机器人运动 211

7.3.3让机器人获得感知周围环境的能力 212

7.4高级编程实例 215

7.4.1第一个多进程程序 215

7.4.2添加一个新进程 217

7.4.3 C进程同步的基本方法 220

第8章 实战 221

8.1机器人足球比赛（2 vs 2） 221

8.1.1比赛场地及设备标准 221

8.1.2名词解释 222

8.1.3比赛规则 222

8.1.4犯规与处罚 225

8.1.5裁判 226

8.2机器人灭火比赛 226

8.2.1比赛场地及设备标准 226

8.2.2比赛规则 229

8.3机器人排雷比赛 231

8.3.1比赛场地 231

8.3.2机器人 232

8.3.3比赛道具 233

8.3.4比赛 233

8.4机器人擂台赛 234

8.4.1比赛场地 234

8.4.2机器人 234

8.4.3机器人运行 235

8.4.4比赛顺序 235

8.4.5得分 235

8.4.6犯规 235

8.4.7比赛暂停 236

8.4.8认输 236

参考文献 237