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| 編輯推薦： |
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本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
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| 內容簡介： |
本书以人工智能与机器人项目为载体，构建集知识学习、项目实战为一体的人工智能与机器人专业实战训练平台。要求学生运用检测、控制等多学科知识，解决相关复杂工程问题，综合培养学生的系统工程能力、问题分析能力、算法应用能力与动手实践能力。
本书分为3部分：第1部分为基础知识，介绍人工智能基础、机器人基础与机器鼠的相关知识；第2部分为环境感知与运动控制，包含机器鼠涉及的传感器技术、嵌入式系统原理和运动控制方案；第3部分为路径搜索与最优决策，讲解环境建模与决策、迷宫搜索策略、最优路径规划等经典算法。
本书可作为本科及研究生各阶段创新实践课程、竞赛实训课程的教学指导用书，同时也可供想要参与机器鼠竞赛的研究团队、想学习制作机器鼠以提高自己动手能力的电子爱好者及想学习人工智能相关知识的读者自主学习使用。
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| 關於作者： |
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北京信息科技大学自动化学院智能科学与技术系教师。现任自动化学院副院长，兼任中国人工智能学会理事，中国人工智能学会青年工作委员会副主任，清华大学出版社专家委员会委员，西安电子科技大学出版社高等院校智能科学与技术专业系列教材专家委员会委员。担任教学任务：智能计算（研究生），人工神经网络、智能机器人、智能科学与技术专业导论（本科生）。
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| 目錄：
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目录
前言
第1部分基础知识
第1章人工智能基础2
1.1人工智能的相关概念2
1.2人工智能的发展历程4
1.3人工智能的研究方法6
1.3.1符号主义（功能模拟）6
1.3.2联结主义（结构模拟）10
1.3.3行为主义（行为模拟）13
1.4新一代人工智能14
1.4.1新一代人工智能发展三要素14
1.4.2新一代人工智能发展主要特征15
第2章机器人基础16
2.1机器人的感知系统16
2.1.1传感器技术16
2.1.2传感器分类17
2.1.3传感器组成18
2.2机器人的运动系统19
2.2.1机器人的移动机构19
2.2.2机器人的运动控制21
2.2.3机器人的控制策略22
2.2.4机器人的驱动技术23
2.3机器人通信系统27
2.4机器人自主导航与路径规划28
第3章机器鼠概述31
3.1机器鼠起源31
3.1.1机器鼠解迷宫任务概述31
3.1.2机器鼠的发展历史31
3.1.3机器鼠与人工智能33
3.2机器鼠竞赛34
3.3认识机器鼠实物34
3.3.1机器鼠概貌35
3.3.2机器鼠实训平台35
第2部分环境感知与运动控制
第4章信息感知系统39
4.1信息感知基本过程39
4.2机器鼠常用传感器40
4.2.1红外传感器40
4.2.2陀螺仪42
4.2.3里程计43
4.3机器鼠传感器应用实践43
第5章嵌入式控制系统55
5.1嵌入式控制系统介绍55
5.2机器鼠的主控电路59
第6章运动控制系统63
6.1机器鼠行走结构63
6.1.1驱动元件64
6.1.2驱动控制策略——脉冲宽度
调制（PWM）64
6.2机器鼠运动控制实践65
第3部分路径搜索与最优决策
第7章环境建模与决策81
7.1迷宫环境建模81
7.1.1坐标建立81
7.1.2方向转换83
7.1.3坐标转换86
7.1.4墙壁信息存储86
7.2控制决策87
7.2.1传感器检测墙体/转角信息88
7.2.2运动控制决策（搜索和
冲刺）89
7.3环境建模与控制决策实践90
第8章传统盲目式搜索策略108
8.1基础搜索法则108
8.2深度优先搜索110
8.3广度优先搜索123
8.4向心法则搜索实践130
8.5深度优先搜索实践138
第9章经典启发式搜索战略148
9.1A*搜索算法148
9.2A*算法实践152
第10章基于等高图的路径规划172
10.1路径规划与等高图172
10.2利用广度优先搜索算法制作等高图174
10.3利用深度优先搜索算法制作等高图195
第11章群体智能抉择最优路径——遗传
算法202
11.1遗传算法基本原理202
11.2遗传算法抉择迷宫最优路径205
11.2.1迷宫问题中的基因与个体205
11.2.2迷宫问题中的适应度206
11.2.3迷宫问题中的迭代过程207
11.3遗传算法实践209
第12章群体智能抉择最优路径——粒子
群算法225
12.1粒子群算法基本原理225
12.2粒子群算法抉择迷宫最优路径233
12.2.1迷宫问题中的粒子群初始化233
12.2.2迷宫问题中的适应度评价234
12.2.3迷宫问题中的信息迭代236
12.3粒子群算法实践240
附录IEEE电脑鼠竞赛规则257
参考文献259
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| 內容試閱：
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人工智能与机器人专业实战训练人工智能是一门“探索人类智能机理，创制人工智能机器，增强人类智力能力”的科学技术。机器人是指能模仿人的某些活动的一种自动机械，是一个涉及人工智能、材料、计算机、控制技术、电子技术、机械技术、传感器技术的综合类学科。
本书瞄准人工智能与机器人领域高素质应用型人才培养的目标定位，以创新精神和创新创业能力培养为主线，参照工程认证专业标准，按照“智能 、创新 ”的设计理念，以人工智能与机器人项目为载体，构建集知识学习、项目实战为一体的人工智能与机器人专业实战训练平台。
机器鼠亦称电脑鼠（Micromouse），兼具专业性、创新性和趣味性，是一种可以在“迷宫”中通过自主记忆和路径选择，快速到达目标点的微型机器人。机器鼠主要由嵌入式微控制器、传感器和机电运动装置构成，是多技术领域融合的结晶。基于机器鼠开展专业综合实战训练，要求学生运用检测、控制等多学科原理解决相关工程问题，可以有效促进本科学生对控制理论、微控制器、人工智能与机器人等相关课程的学习，将理论教学与工程实践相结合，综合培养学生的系统工程能力、问题分析能力、算法应用能力与动手实践能力。
本书主要分为3部分：第1部分（第1~3章）为人工智能基础、机器人基础与机器鼠的相关知识；第2部分（第4~6章）为机器鼠的机电控制等硬件组成部分，包含机器鼠涉及的传感器技术、嵌入式系统原理和运动控制方案；第3部分（第7~12章）为智能算法部分，依照IEEE标准电脑鼠竞赛规则，分章节讲解机器鼠通过“环境建模-迷宫搜索-路径规划”3个主要步骤达到解迷宫的最佳效果。
适用读者范围
本书针对IEEE标准电脑鼠竞赛规则中描述的电脑鼠及迷宫规范，以人工智能机器鼠实训平台为载体，进行电子硬件技术分析与算法策略讲解，将理论学习与项目实践相结合，可作为本科及研究生各阶段创新实践课程、竞赛实训课程的教学指导用书，同时也可供想要参与机器鼠竞赛的研究团队、想学习制作机器鼠以提高自己动手能力的电子爱好者及想学习人工智能相关知识的读者自主学习使用。
涵盖知识领域
（1）嵌入式系统
嵌入式系统是以应用为中心，以现代计算机技术为基础，能够根据用户需求（功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等）灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。微控制器配以必要的外设硬件，加上运行其中的软件部分，软件与硬件的结合使得嵌入式系统具备信息输入、分析、处理、输出的能力。
（2）机器人运动结构及控制
机器人的运动控制机构按照运动轨迹可以分为固定式轨迹和无固定式轨迹两类，前者主要用于工业机器人，可以完成抓、举等一系列手臂动作，是对人类手臂动作的模拟和扩展；后者指具有移动功能的移动机器人，是对人类行走功能的模拟和扩展。
（3）人工智能（Artificial Intelligence，AI）
人工智能是现今最热门的学科之一，其主要目的是希望机器能够具备类似人甚至强于人的智能。目前人工智能的实际应用包括机器人学、专家系统、智能规划、自动规划、机器视觉、人脸识别、自然语言处理等。机器鼠这种微型机器人对“未知迷宫”的自主搜索与路径规划，即是一种弱人工智能技术的应用体现。
（4）群体智能（Swarm Intelligence）
群体智能的概念源于自然界中的社会性动物群，如蚁群、蜂群等，指由多个只具备简单逻辑能力的智能体组成智能群体，通过群体中简单个体的交互作用从而涌现出的智能。群体智能算法包括遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、鱼群算法等。
（5）数据结构与算法
数据结构与算法是计算机科学技术的基础必修课之一。机器鼠对迷宫信息的记忆需要进行相关数据的存储；迷宫搜索问题可以抽象为图搜索问题，经典的图搜索算法有广度优先搜索、深度优先搜索等。数据存储与算法实现需要依靠数据结构的特性，涉及的数据结构有：线性表、栈、队列、树、图等。
（6）程序设计
程序设计是遵循特定编程语言的语法规范，将数据结构与算法中涉及的理论具体实现的方法和过程。本书使用C语言进行程序设计，运行在机器鼠配备的单片微型控制器中。
配套教学软件及教具
课程配套教学软件为 “人工智能与机器人实训平台”，可开展机器鼠走迷宫的系统仿真训练实践；配套教具为人工智能机器鼠、迷宫地图等，可进行实操实验。
本书得到了北京高等教育本科教学改革创新项目“人工智能领域相关专业创新创业社会实践系列课程建设”、人文社科项目“人工智能领域工程技术人才培养的创新创业教育模式研究”（项目编号：17JDGC016）以及北京信息科技大学国家级创新创业教育实践基地项目的资助，在此一并表示感谢。
本书的编写得到了北京赛曙科技有限公司的大力支持与帮助，在此谨对北京赛曙科技有限公司致以衷心的感谢。
限于时间及编者水平，书中难免存在不足或疏漏之处，诸位读者朋友若能拨冗相告，将不胜感激。
编者
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