服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)（初級）
定 價：42 元
叢書名：1+X職業(yè)技能等級證書（服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)）配套教材
- 作者：馬親民彭艷楊歐鐘永
- 出版時間：2023/5/1
- ISBN：9787111724575
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP242.3
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書是“服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)（初級）”職業(yè)技能等級證書的配套教材之一，內(nèi)容根據(jù)《服務(wù)機器
人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能等級標準》以及《服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能考核大綱》相應(yīng)要求編寫。全書分
為兩大部分共十一個項目，第一部分為拼搭機器人應(yīng)用開發(fā)，基于Arduino 平臺的拼搭機器人展開，共
有六個項目；第二部分為人形機器人應(yīng)用開發(fā)，圍繞樹莓派平臺的Yanshee 人形機器人展開，共有五個
項目。
第一部分的項目一介紹了針對Arduino 的Blockly 編程方法，項目二至六介紹了針對相關(guān)任務(wù)在
Arduino IDE 上采用C 語言的編程方法；第二部分重點介紹Python 語言的編程方法。
本書可作為培養(yǎng)基于Arduino 和樹莓派的服務(wù)機器人的應(yīng)用型、技能型人才的教材，也可供從事服
務(wù)機器人應(yīng)用的開發(fā)人員學習參考。
為方便教學，本書配備電子課件等教學資源。凡選用本書作為授課教材的教師均可登錄機械工業(yè)
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前 言
近年來，隨著機器人產(chǎn)業(yè)的升溫，服務(wù)機器人行業(yè)取得長足發(fā)展。國際機器人聯(lián)合
會對服務(wù)機器人給出了初步定義：服務(wù)機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它
能完成有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。在各種服務(wù)機器人中，
家用服務(wù)機器人單價低、需求數(shù)量巨大，成為全球服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)中發(fā)展前景最好和增
速最快的領(lǐng)域。其中基于Arduino 和樹莓派的機器人是智能服務(wù)機器人的入門級類型。
2019 年，國家發(fā)展和改革委員會、、財政部、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合印
發(fā)了《關(guān)于在職業(yè)院校實施“學歷證書+ 若干職業(yè)技能等級證書”制度試點方案》，部署
啟動“學歷證書+ 若干職業(yè)技能等級證書”（簡稱1+X 證書）制度試點工作。1+X 證書
制度目的是讓職業(yè)院校的教育更加符合企業(yè)對人才的需求�！�1”為學歷證書，“X”為若
干職業(yè)技能等級證書。學校教育要全面貫徹黨的教育方針，落實立德樹人根本任務(wù)，是
培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)勞動者和技術(shù)技能人才的主渠道，學歷證書全面反映
學校教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量，在國家人力資源開發(fā)中起著不可或缺的基礎(chǔ)性作用。職業(yè)技
能等級證書是畢業(yè)生、社會成員職業(yè)技能水平的憑證，反映職業(yè)活動和個人職業(yè)生涯發(fā)
展所需要的綜合能力。通俗來說“1”代表專業(yè)，本質(zhì)不能丟，也就是學歷、畢業(yè)證；“X”
是根據(jù)自己能力、愛好選擇的職業(yè)技能。
“服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能等級證書”就是眾多職業(yè)技能等級證書的一種，設(shè)
置有初、中、高三個級別。針對“1+X”標準化框架，《服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)
技能等級標準》已經(jīng)發(fā)布，該標準也會與時俱進，逐步修訂完善，更加符合服務(wù)機器人
行業(yè)發(fā)展趨勢和職業(yè)技能需求。本書是“服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能等級證書”初級
的配套教材，內(nèi)容根據(jù)《服務(wù)機器人應(yīng)用開發(fā)職業(yè)技能等級標準》以及《服務(wù)機器人應(yīng)
用開發(fā)職業(yè)技能考核大綱》相應(yīng)要求編寫。本書內(nèi)容分為兩大部分共十一個項目，第一
部分基于Arduino 平臺的拼搭機器人展開，共有六個項目；第二部分圍繞樹莓派平臺的
Yanshee 人形機器人展開，共有五個項目。具體項目見表0-1。
表0-1 本書項目安排
第一部分 拼搭機器人應(yīng)用開發(fā)第二部分 人形機器人應(yīng)用開發(fā)
項目一 RGB 炫彩燈
項目二 遙控發(fā)光音樂盒
項目三 巡線機器人
項目四 導(dǎo)盲避障機器人
項目五 智能停車場
項目六 LED 點陣廣告牌
項目七 人形機器人組裝與調(diào)試
項目八 機器人Python 語言編程
項目九 機器人運動控制
項目十 與機器人對話
項目十一 讓服務(wù)機器人感知世界
第一部分的項目一是Arduino 的入門部分，用Blockly 編程控制燈顏色變換；項目二
是控制開發(fā)板的蜂鳴器播放音樂，讓LED 燈一起隨音樂閃爍；項目三是搭建一個巡線小
車；項目四是在巡線小車基礎(chǔ)上增加超聲波距離傳感器，使小車可以避障；項目五是用4
位數(shù)碼管顯示空余車位，并通過紅外測距傳感器探測車輛，對停車場入場的抬桿進行控
制；項目六是用一個8×8LED 點陣作為廣告牌的顯示系統(tǒng)。
第二部分的項目七是Yanshee 人形機器人的搭建、校準、測試、設(shè)置等；項目八是
針對樹莓派的Python 編程語言的語法和編程環(huán)境的搭建；項目九是通過對API 的調(diào)用實
現(xiàn)對機器人運動控制；項目十是介紹語音識別、NLP 等方面的內(nèi)容，目的是實現(xiàn)人與機
器人的完整語音對話功能；項目十一是介紹其他的常見用來感知外界的傳感器，以及讓
機器人對這些傳感器進行讀取以感知世界。
編程語言方面，第一部分的項目一介紹了針對Arduino 的Blockly 編程方法，項目二
至六都是在Arduino IDE 上采用C 語言編程；第二部分均采用Python 語言編程。
在編寫風格上，本書不追求對服務(wù)機器人的基礎(chǔ)知識做大而全的介紹，而是基于技
能認證項目需求，稍微做一定的知識擴展。每個項目都緊密圍繞證書大綱和標準，通過
項目導(dǎo)入、知識鏈接、任務(wù)實施的遞進方式開展，并通過任務(wù)拓展的方式，啟發(fā)讀者對
相關(guān)知識的進一步的學習和領(lǐng)會。
本書是集體智慧的結(jié)晶，編寫團隊由深圳職業(yè)技術(shù)學院具有多年相關(guān)專業(yè)教學經(jīng)驗
的老師以及深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司從事教育產(chǎn)品研發(fā)、培訓的專家構(gòu)成。其中，
馬親民、彭艷、楊歐、鐘永擔任主編，李粵平、李曉明、陳澤蘭、彭建、劉肖擔任副主
編，龐建新、唐欣瑋、李亮、馬蒙蒙、郭一明參與了本書的編寫。全書由馬親民統(tǒng)稿。
在本書的編寫過程中，得到了趙志強的幫助，在此表示感謝。
編 者
前 言
第一部分 拼搭機器人應(yīng)用開發(fā)
項目一 RGB 炫彩燈 002
項目導(dǎo)入002
項目任務(wù)003
學習目標003
1. 知識目標003
2. 能力目標003
知識鏈接003
1. 服務(wù)機器人003
2. Arduino006
3. 創(chuàng)意機器人教學套件009
4. Blockly 011
任務(wù)實施017
任務(wù)1.1 使用Blockly 控制RGB 炫彩燈閃爍 017
任務(wù)1.2 使用Arduino IDE 控制RGB 炫彩燈閃爍 021
任務(wù)評價 024
任務(wù)拓展 025
項目小結(jié)025
項目二 遙控發(fā)光音樂盒 026
項目導(dǎo)入 026
項目任務(wù)027
學習目標027
1. 知識目標027
2. 能力目標027
知識鏈接027
1. 蜂鳴器 027
2. 紅外傳感器 029
3. LED 燈 030
4. 面包板031
5. Arduino 常用基本函數(shù)032
任務(wù)實施037
任務(wù)2.1 讓蜂鳴器發(fā)聲 037
任務(wù)2.2 讓LED 閃爍038
任務(wù)2.3 遙控發(fā)光音樂盒 039
任務(wù)評價040
任務(wù)拓展041
項目小結(jié)041
項目三 巡線機器人 042
項目導(dǎo)入042
項目任務(wù)043
學習目標 043
1. 知識目標043
2. 能力目標043
知識鏈接043
1. 電機 043
2. 灰度傳感器 044
3. Arduino 常用變量與常量046
4. 條件判斷語句——if 047
任務(wù)實施048
任務(wù)3.1 搭建巡線機器人 048
任務(wù)3.2 編程實現(xiàn)巡線機器人 052
任務(wù)評價055
任務(wù)拓展 055
項目小結(jié)055
項目四 導(dǎo)盲避障機器人 056
項目導(dǎo)入056
項目任務(wù) 057
學習目標 057
1. 知識目標057
2. 能力目標 057
知識鏈接057
1. 舵機 057
2. 超聲波傳感器058
3. 靜態(tài)變量static 059
4. 關(guān)鍵字const 060
任務(wù)實施061
任務(wù)4.1 搭建導(dǎo)盲避障機器人模型061
任務(wù)4.2 編程實現(xiàn)導(dǎo)盲機器人避064
任務(wù)評價066
任務(wù)拓展067
項目小結(jié)067
項目五 智能停車場 068
項目導(dǎo)入068
項目任務(wù)069
學習目標 069
1. 知識目標069
2. 能力目標 069
知識鏈接069
1. 數(shù)碼管069
2. 紅外傳感器 072
3. unsigned long 變量073
4. unsigned char 變量 073
5. 布爾運算符073
任務(wù)實施074
任務(wù)5.1 搭建停車場模型 .074
任務(wù)5.2 編程實現(xiàn)智能停車場.078
任務(wù)評價079
任務(wù)拓展079
項目小結(jié)079
項目六 LED 點陣廣告牌 080
項目導(dǎo)入080
項目任務(wù)081
學習目標081
1. 知識目標 081
2. 能力目標 081
知識鏈接081
1. LED 點陣 081
2. LED 點陣顯示屏 083
3. 8×8 LED 點陣引腳檢測 084
任務(wù)實施084
任務(wù)6.1 編程控制點亮第一個LED085
任務(wù)6.2 編程顯示“I U”圖案087
任務(wù)評價088
任務(wù)拓展088
項目小結(jié)088
項目七 人形機器人組裝與調(diào)試 090
項目導(dǎo)入 090
項目任務(wù)091
學習目標091
1. 知識目標.091
2. 能力目標 091
知識鏈接091
1. 智能機器人 091
2. 人形機器人 .093
3. 舵機及其相關(guān)操作 096
4. 遠程連接工具VNC 097
任務(wù)實施097
任務(wù)7.1 機器人的組裝與網(wǎng)絡(luò)連接 097
任務(wù)7.2 機器人的舵機校正101
任務(wù)7.3 通過VNC 連接機器人 .102
任務(wù)7.4 對機器人進行運動控制 .105
任務(wù)評價108
任務(wù)拓展109
項目小結(jié)109
項目八 機器人Python 語言編程 110
項目導(dǎo)入110
項目任務(wù) 111
學習目標111
1. 知識目標 111
2. 能力目標 111
知識鏈接 111
1. Python 語言. 111
2. 樹莓派 113
3. Python 語言開發(fā)環(huán)境 114
4. Python 語言基礎(chǔ)編程. 116
任務(wù)實施127
任務(wù)8.1 編寫Python 語言循環(huán)語句 127
任務(wù)8.2 使用Python 語言實現(xiàn)機器人語音播報功能 130
任務(wù)評價 132
任務(wù)拓展133
項目小結(jié)133
項目九 機器人運動控制 134
項目導(dǎo)入134
項目任務(wù)135
學習目標135
1. 知識目標 135
2. 能力目標.135
知識鏈接135
1. 電動機與舵機 135
2. SDK 與API 138
3. YanAPI 139
任務(wù)實施143
任務(wù)9.1 調(diào)用API 設(shè)置機器人音量143
任務(wù)9.2 調(diào)用API 控制機器人運動跳舞145
任務(wù)9.3 調(diào)用同步函數(shù)與異步函數(shù)API 完成鞠躬和舞蹈 147
任務(wù)評價148
任務(wù)拓展 149
項目小結(jié)149
項目十 與機器人對話 150
項目導(dǎo)入 150
項目任務(wù) 151
學習目標151
1. 知識目標.151
2. 能力目標 151
知識鏈接 151
1. 機器感知聲音 151
2. 語音識別技術(shù)（ASR）152
3. 自然語言處理技術(shù)（NLP）153
4. 語音合成技術(shù)（TTS）154
5. 機器人語音交互技術(shù) 155
任務(wù)實施163
任務(wù)10.1 機器人語音轉(zhuǎn)文本 163
任務(wù)10.2 機器人語義理解.164
任務(wù)10.3 機器人文本轉(zhuǎn)語音 165
任務(wù)10.4 與機器人實現(xiàn)對話 .166
任務(wù)評價167
任務(wù)拓展167
項目小結(jié) 167
項目十一 讓服務(wù)機器人感知世界 168
項目導(dǎo)入168
項目任務(wù) 169
學習目標 169
1. 知識目標169
2. 能力目標169
知識鏈接 169
1. 傳感器的概念、組成及分類169
2. 機器人傳感器170
3. 傳感器在機器人中的應(yīng)用 175
任務(wù)實施 185
任務(wù)11.1 讀取機器人傳感器列表 185
任務(wù)11.2 讀取機器人外接傳感器數(shù)據(jù) 186
任務(wù)11.3 讓機器人自動進行摔倒爬起.188
任務(wù)評價190
任務(wù)拓展 191
項目小結(jié) 191
參考文獻 192
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