科普知识：Arduino助力人工智能机器人课程

一、课程目标

初级课程主要面向大学通识课程、中小学教师，通过教师讲解了解机器人的发展、基本原理、关键技术以及与人工智能的关系和发展，通过文献调研对机器人领域形成自己的认识，通过课堂协作、竞赛任务完成实践对机器人的设计、控制和优化。共计32学时。

1、Arduino的优势

比如你刚开始学习编程，或者没有编程基础又很想做一些电子产品时，Arduino是很好的一个选择。

1. 学习Arduino 单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可用Arduino 单片机编写程序。（针对初学编程者 ）
2. Arduino 软件语言仅仅需掌握少数几个指令，而且指令的可读性也强，稍微懂一点C语言即可，轻松上手，快速应用。（针对初学编程者 ）
3. Arduino 的理念就是开源，软硬件完全开放，技术上不做任何保留。针对周边I/O设备的Arduino 编程，很多常用的I/O 设备都已经带有库文件或者样例程序，在此基础上进行简单的修改，即可编写出比较复杂的程序，完成功能多样化的作品。（针对DIY，做绚丽作品 ）
4. Arduino 由于开源，也就意味着从Arduino 相关网站、博客，论坛里得到大量的共享资源，在共享资讯的辅助下，通过资源整合，能够加快您创作作品的速度及效率。（针对毕业设计 ）
5. 相对其他开发板，Arduino 及周边产品相对质廉价优，学习或创作成本低，重要一点是：烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。（针对所有想玩电子编程者 ）

2、arduino和单片机的区别

1、Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE）。由一个欧洲开发团队于2005年冬季开发。其成员包括Massimo Banzi、David CuarTIelles、Tom Igoe、Gianluca MarTIno、David Mellis和Nicholas ZambetTI。

它构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分：硬件部分是可以用来做电路连接的Arduino电路板；另外一个则是Arduino IDE，你的计算机中的程序开发环境。你只要在IDE中编写程序代码，将程序上传到Arduino电路板后，程序便会告诉Arduino电路板要做些什么了。

通俗的讲：arduino就是主要以以AVR单片机为核心控制器的单片机应用开发板（当然也有其他核心的例如STM32版本的但是不是官方的，还有intel的伽利略），或者是学习板啥的，但是Arduino开发人员开发了简单的函数，还有许多应用库，这样就不用直接去操作寄存器了，使得没有很好的单片机基础的人员也可以使用Arduino做出自己想要的东西。Arduino的开发人员还开发了一个简洁的IDE（集成开发环境）也就是写代码，编译，调试，下载的上位机软件。

2、单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

3、arduino是一个单片机系统，核心是ATMEGA系列单片机，配上一些周边器件，安装在一款印刷电路板上，能够独立完成设定功能。而单片机就是一块芯片，无法在没有周边器件的情况下单独完成既定功能。

二、课程大纲

机器人发展现状（3学时）

讲述机器人的发展历史、知识体系和行业应用，融合人工智能一些东西，演示实验室机器人的能力，分工调研机器人竞赛。自我探索MakeBlock小车

传感器与Arduino（3学时）

Arduino是开源硬件，用于创新设计的较好选择。与众多教育机器人采用机器人大脑同宗。对其有个基本了解，有助于认识更高级的电子硬件、机器人设备。

Scratch（3学时）

近些年影响极大的青少年或非专业编程工具。众多机器人平台都提供了类似的图形化编程。分享大家了解的竞赛。

乐派小车模式（24学时）

第一次课-基础（6学时）

• 设计机器人竞赛规则和竞赛场景
• 了解乐派机器人的特点和构造：主机、结构与控制、组建机器人小车形态
• 传感器：超声、触碰、主机九轴（陀螺、地磁、加速度）、颜色+红外、测温+热释

第二次课-小实验（为大实验做准备，9学时）

• 颜色检查、标签检测、图像采集、人脸检测、人脸识别、目标检测、图像分类、二维码扫描、听觉（录音、播放、语音识别、语音合成）
• 视觉巡线(颜色检查)
• 巡线、路口、红绿线检测、左转、右转

第三次课-为竞赛准备（3学时）

• 调试，学生自己准备

第四次课-综合实验（比赛：3学时）

• 小组协作完成相关竞赛并评分（期末分数）

第五次课-机器学习（3学时）

• 自己训练，手势、语音控制
• 演示四足机器人形态等
• 课程总结等

三、相关互联网资源

• 知乎文章：Arduino、arm、树莓派、单片机四者有什么不同

• Arduino中文社区：https://www.arduino.cn/

• Arduino常用函数参考：https://wiki.arduino.cn/

• Arduino教程汇总贴：https://www.arduino.cn/thread-1066-1-1.html