本書以藍牙遙控表情機器人的制作應用和藍牙遙控滅火機器人的制作為主線，采用螺旋式上升的項目設計，結合各種顯示模塊的應用和軟件編程，循序漸進地講解每個模塊所需專業知識和技術，讓學生更深入地理解這些知識和技術，並且應用到產品制作和競賽機器人項目中。內容包括基於Arduino的QTSTEAM控制器、機器人組裝、機器人點亮多個LED燈和串口通信、伺服電機和機器人運動控制、藍牙遙控機器人、數碼管顯示機器人狀態信息、機器人的表情――8*8點陣屏控制、彩色LED與奇幻機器人制作、遙控機器人滅火競賽和智能菜單制作。

秦志強，男，全童科教（東莞）有限公司CEO，長期致力於青少年STEAM教育研究和實踐工作，中國教育機器人大賽的創辦者。擁有全年齡段的機器人教育解決方案和配套教具。編著多部教材，多部教材獲得十二五國家規劃教材。

目 錄
第1章基於Arduino的QTSTEAM控制器 001
1．1 Arduino簡介 001
1．2 QTSTEAM控制器簡介 002
1．3 驅動安裝 005
1．4 Arduino編程環境和編程入門 007
1．5 拓展學習 018
1．6 本章小結 018
第2章機器人組裝 019
2．1 組裝工具 019
2．2 車體零配件 020
2．3 組裝順序 021
2．4 本章小結 024
第3章機器人點亮多個LED燈和串口通信 025
3．1 點亮與控制多個LED燈 025
3．2 Arduino機器人與PC通信 039
3．3 通過PC端控制LED燈亮滅 043
3．4 拓展學習 049
3．5 本章小結 049
第4章伺服電機和機器人運動控制 050
4．1 伺服電機調零 051
4．2 伺服電機控制測試 055
4．3 機器人運動控制 058
4．4 拓展學習 064
4．5 本章小結 065
第5章藍牙遙控機器人 066
5．1 手機APP藍牙信號編碼檢測 066
5．2 機器人遙控編程 071
5．3 機器人遙控功能拓展 075
5．4 本章小結 076
第6章數碼管顯示機器人狀態信息 077
6．1 LED數碼管介紹 077
6．2 數碼管電路連接 079
6．3 數碼管顯示數字程序和程序說明 081
6．4 數碼管顯示藍牙遙控指令和編碼 086
6．5 拓展學習：多位數碼管 089
6．6 本章小結 090
第7章機器人表情――8×8點陣屏控制 091
7．1 點亮點陣屏中的任意一個LED 092
7．2 利用MAX7219電子模塊完成點陣屏顯示控制 094
7．3 擴展學習：機器人酷炫表情 099
7．4 本章小結 106
第8章彩色LED燈與奇幻機器人制作 107
8．1 RGB彩色LED燈的使用 108
8．2 雙軸搖杆的使用 111
8．3 雙軸搖杆控制RGB LED燈光變幻 114
8．4 奇幻機器人設計 121
8．5 拓展學習：環形燈帶展示運動效果 125
8．6 本章小結 125
第9章遙控機器人滅火競賽 126
9．1 競賽項目說明 126
9．2 繫統需求分析和解決方案 128
9．3 功能模塊的實現 129
9．4 拓展學習 134
9．5 本章小結 134
第10章帶智能菜單的機器人 135
10．1 編碼器應用 135
10．2 LCD1602液晶屏的使用 141
10．3 多功能菜單選擇繫統 143
10．4 本章小結 154
附錄A本書各章節中配件介紹 155
附錄B中國教育機器人大賽介紹 159

隨著科學技術的不斷進步，我們的社會已經進入人工智能時代。人工智能就是可以通過計算機編程實現的智能。人的智能一旦變成了人工智能，也就是計算機智能，就可以代替人類更好地完成相應的智能工作，甚至超過相應的人類智能，比如下像棋和下圍棋，因為計算機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計算機的原因。

那麼，哪些智能是可以通過計算機編程實現的呢？這就需要我們了解人類智能的基本形式和層次。人類的智能可以歸結為三個層次：首先最基本的智能是理解事實；其次是理解規則和執行規則；最後則是人類所獨有的智能，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計算機可以實現的智能。我們學習人工智能，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，學習人工智能的第一步，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，即程序。然後將這些規則序列和程序翻譯成計算機程序，即編程。人類在給計算機編程之前，必須先給自己編程。人人都會編程，而且人人都要學會編程。

這套青少年機器人STEAM創客繫列教程從《初識人工智能》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。

《初識人工智能》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制作，讓同學們了解溝通、遵守規則是人類的基本智能，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。

《人工智能之圖形編程》適合小學二年級及以上的學生。當同學們了解和掌握了事實和規則的描述方式之後，就可以開始學習采用Mixly圖形編程工具來將一些基本的規則翻譯成圖形程序。通過與具體的模塊化機器人配合，進一步了解人工智能的規則定義和圖形編程方法。

《人工智能之Mixly趣味編程》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傳感器和人工智能程序的編程方法。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能程序。

《人工智能之Scratch編程》也是適合小學三年級及以上的學生。這本書以S4A拓展模塊為基礎，引導同學們學習和了解如何制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編程能力。

《基礎機器人制作和編程》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計算機語言編程——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采用，因為BASIC語言最接近於英語，而且無須了解復雜的計算機結構，可以讓我們專心於程序的邏輯問題。這本書裡還會首次引器件，讓同學們了解電路是如何與我們的計算機協同工作的。

《Arduino機器人制作、編程與競賽（初級）》教程適合小學五年級及以上的學生。Arduino編程就是C語言編程，隻是簡化了復雜的頭文件和庫結構的引用。這本書將以計算機顯示技術為項目主線，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計算機顯示的方法、原理和技術，然後通過編程實現電機控制和藍牙遙控等，最後制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機器人制作、編程與競賽（中級）》教程適合小學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能玩具機器人制作和編程作為主線，引導同學們學習和掌握數字音樂、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能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能搬運、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競技機器人制作和編程》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制作和編程方法，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程序設計》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計算機內部世界，真正了解計算機的原理和計算機操作繫統的編程技術。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計算機類硬件和編程類課程發愁了。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制作項目貫穿始終，采用STEAM的理念設計學習過程，並且在學習過程中設計各種競賽項目，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項目。同學們有各種機會去與同行們PK，展示自己的纔華和實力！

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！

全童科教（東莞）有限公司董事長秦志強