前言
伴随着信息化、智能化的发展,国家对人工智能越来越重视,作为人工智能载体之一的机器人也逐渐受到大家的广泛关注,中小学生机器人教育在国内开展得如火如荼。
本书是畅销书的升级版,以生动幽默的语言介绍了中小学机器人教学的主要内容,全书共5章,涉及机器人发展简史、机器人中的STEM、机器人硬件组成及原理、机器人程序设计和机器人制作举例。附录中给出了笔者对于机器人教学的一些认识和观点,以及一个机器人对抗比赛方案。第1章简述了机器人的起源与发展,介绍了机器人的概念,探讨了古今中外不同种类的机器人。第2章讨论了机器人中的STEM,包括生命科学、空间科学、物质科学、信息科学、数学、工程与技术等相关内容。第3章介绍了机器人的硬件组成及原理,包括机器人的机械部分、电器部分及嵌入式系统的简单原理。第4章阐述了机器人程序设计,介绍了机器人程序编译工具GULC的使用及其所对应的机器人控制命令,并简单探讨了C语言的语法结构。第5章举例说明了机器人的制作,包括恐龙机器人、宠物狗机器人、火车机器人和人工机械手臂。附录A中提出了一些关于机器人教学的个人观点,包括教学内容、教学目标、能力培养、设计原则等。附录B中介绍了一个机器人对抗比赛方案,供教育机构或学校参考。
本书非常适合9~12岁的小朋友阅读,也可供广大机器人爱好者参考。
本书在写作和出版期间得到了许多领导、专家、同事、朋友、学生和亲人的帮助与支持。
首先,我要向中国科学院谭铁牛院士表达最崇高的敬意,因为他使我真正懂得了爱因斯坦的名言——“想象力比知识更重要”,想象力是一切的源头。那是在中国人工智能学会第七届理事会上,作为学会副理事长的谭铁牛院士主持讨论了以“学会的历史担当”为主题的重要议题。会议上,谭院士妙语连珠,对每一位理事的发言都做出了即兴点评,我身处其中,深刻感受到他的每一段点评都那么生动幽默又不失大师风范,充满了想象力。当时我犹如醍醐灌顶,对于爱因斯坦的这句名言有种顿悟的感觉。
其次,本书的创作源于中国科学院自动化研究所智能感知与计算研究中心,以及中国科学院自动化研究所-中科智能之星“人工智能与机器人教育联合实验室”全体员工的科研感召力与学术水准。本书成稿要感谢专家指导委员会全体专家的宝贵建议,在中国科学院孙哲南研究员和董晶副研究员的帮助下,围绕本书召开了专家论证会,听取了各方意见。首都师范大学艾伦教授帮我调整了部分内容,使得本书条理更加清晰。北京师范大学杨开城教授指出了书中的多处不足,并对机器人教育教学提出了自己的建议。
感谢中国科学院自动化研究所智能感知与计算研究中心,以及中国科学院自动化研究所-中科智能之星“人工智能与机器人教育联合实验室”的各位领导、同事对本书的大力支持,大家互相帮助、共同努力,就像一个温馨的大家庭。
感谢北京暴丰科技有限公司权忠杰总经理和林俐华老师,他们帮我联系出版社并提供了许多机器人相关素材。感谢电子工业出版社学术出版分社的董亚峰社长和朱雨萌编辑,他们帮我出谋划策,使本书得以顺利出版。
感谢天津中科智能识别产业技术研究院的矫金鑫、吴为和实习生汤欣亮、温嘉莉、丁方仪、刘曦、赵秋云、张月等,她们帮我查找了书中图片的来源并校对了全部文字。感谢我教过的所有“小可爱”,他们是那么活泼并具有个性,为我提供了丰富的教学案例。
最后,感谢我的奶奶、爸爸、妈妈及其他家人,特别是我的爱人,她凭借多年教学经验,对书中多处内容提出了修改意见。
本书也献给我家那个活泼、善良的贝贝,他总是乐意做我的第一个读者,这是我坚持写作的动力。在这里我要对贝贝说:爸爸永远爱你!
由于时间仓促,加之笔者水平有限,书中疏漏之处在所难免,希望各位专家和广大读者批评指正。另外,本书中有些素材来源于网络,如遗漏声明,请与笔者或出版社联系。
张森
二○一九年冬
于中国科学院自动化研究所