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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