本书为中英双语版，以天津启诚伟业科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JD 智能鼠为载体，是智能微型运动装置（Micromouse）技术与应用系列丛书的进阶篇。
本书以真实工程项目为背景，通过“基础知识篇”、“综合实践篇”和“拓展竞技篇”三篇讲述了智能鼠的发展、硬件、开发环境、基本操作；智能鼠高级功能、智能鼠实战任务；智能鼠的路径规划和行为决策算法、智能鼠路径规划原理、智能鼠走迷宫程序设计等。同时，本书附录提供了国际Micromouse 走迷宫竞赛相关知识、智能鼠迷宫图库、专业词汇中英文对照表、国际实训课程标准等丰富资源。
本书在重要的知识点、能力点和素养点上，配有丰富的视频、图片、文本等资源，学习者可以通过扫描书中二维码获取相关信息。
本书适合作为职业院校相应专业综合与创新实践教学的教材，还可作为相关工程技术人员培训用书及智能鼠爱好者参考用书。

“智能鼠”，英文名为Micromouse，是使用嵌入式微控制器、传感器和
机电运动部件构成的一种智能微型运动装置（嵌入式微型机器人），智能鼠
可以在不同“迷宫”中自动记忆和选择路径，采用相应的算法，快速到达所
设定的目的地。智能鼠走迷宫竞赛结合了机械电子、控制、光学、程序设计
和人工智能等多方面的科技知识。
四十多年来，电气电子工程师学会（IEEE）每年举办一次国际性的智
能鼠走迷宫竞赛，自举办以来各国踊跃参加，尤其是美国和欧洲国家的高校
学生，为此有些大学还特别开设了“智能鼠原理与制作”的选修课程。中国
从 2007年开始在上海长三角地区举行小规模尝试性比赛。2009年，天津启诚
伟业科技有限公司将这项国际赛事引进天津，以工程实践创新项目（EPIP）
教学模式，对智能鼠走迷宫竞赛进行本土化创新改革，对于后期智能鼠竞赛
的开展和走进课堂、融入教学起到关键性的作用。经过多年的蜕变与优化，
“智能鼠”已经成为集“职业性、综合性、先进性、趣味性”于一体的创新
实践教育平台，在推动课程改革、提高教学质量、培养学习者的工程实践创
新能力等方面发挥了重要的作用。
为了将智能鼠的成果进一步推广应用，我们编写了适用于职业院校学生学
习及培训的《智能鼠原理与制作》（进阶篇）教材。本书以天津启诚伟业科技有
限公司提供的 TQD-Micromouse-JD智能鼠为载体，由浅及深、由易到难地进行实
践教学。
本书遵循递进原则，从“玩转”到“掌握”，再到“精通”，丰富学习
者的工程实践知识和技术应用经验，拓展学习者的专业视野，内化形成良好
的职业素养，提升学习者的实践创新能力。本书所选案例均来自真实的工程
项目，编者均来自国内长期从事智能鼠研究与开发、国际智能鼠走迷宫竞赛
获奖的院校和企业。
本书在重要的知识点、能力点和素养点上，配有丰富视频、图片、文本
等资源，学习者可以通过扫描书中二维码获取相关信息。本书编著者长期的
国际化教学活动积淀，使得本书成为推进国际化人才培养的实践教学载体，

本书适合作为职业院校相应专业综合与创新实践教学的教材，还可作为相关工程技术人员培训用书及智能鼠爱好者参考用书。
在本书附录中提供了“智能鼠原理与制作”（适用于高等职业学校）国际实训课程标准。明确了以智能鼠的硬件结构、智能鼠的开发环境、智能鼠的红外检测、智能鼠的运动姿态控制、智能鼠的路径规划和行为决策法则等项目为专业核心能力。采用“教、学、做”一体化的方式，完成专业能力、社会能力、方法能力的培养。本课程内容与多个国家的“鲁班工坊”建设项目高度融合。服务“一带一路”倡议，推广中国职业教育标准，为“一带一路”沿线国家提供丰富实践教学资源，服务各地技术技能人才培养。智能微型运动装置（Micromouse）技术与应用系列丛书是天津市“一带一路”联合实验室（研究中心）——天津中德柬埔寨智能运动装置与互联通信技术推广中心研究成果，同时也是工程实践创新项目（EPIP）教学模式规划教材。在高等教育领域“新工科”方向，可使用本书作为信息与自动化技术融合与创新学科教学的指导用书。
本书由天津大学教授王超，南开大学副教授高艺，启诚智能鼠创始人、天津启诚伟业科技有限公司总经理宋立红编著。英文部分由天津轻工职业技术学院副教授王娟、讲师范平平，天津启诚伟业科技有限公司总经理助理严靖怡编译。天津交通职业学院副教授刘宝生、讲师李萌以及天津轻工职业技术学院讲师王丹阳参与编写。国际专家美国麻省理工学院教授David Otten和英国伯明翰城市大学教授Peter Harrison、葡萄牙Trás-os-蒙特斯与奥拓杜罗大学教授António Valente参与本书英文内容的译审，并专为本书写了贺信。本书在编写过程中得到了天津大学、南开大学、天津轻工职业技术学院、天津交通职业技术学院、美国麻省理工学院、英国伯明翰城市大学和葡萄牙Trás-os-蒙特斯
与奥拓杜罗大学等相关院校教授、专家的大力支持。天津启诚伟业科技有限公司陈立考、邱建国、宋姗为本书出版提供了企业实际工程案例、二维码视频、动画、PPT等课程资源。衷心感谢天津市教育委员会、中国铁道出版社有限公司、天津启诚伟业科技有限公司对本教学资源开发提供的指导与帮助。本书由天津轻工职业技术学院赞助编译，中国铁道出版社有限公司支持出版，并通过鲁班工坊在“一带一路”沿线国家使用。
限于编著者的经验、水平以及时间，书中难免存在不妥和缺漏，敬请专家、广大读者批评指正。
编著者
2020年8月

第一篇 基础知识篇.................................................................................1
项目一 智能鼠的发展历程 ........................................................................003
任务一 智能鼠的起源 ............................................................................003
任务二 智能鼠的竞赛与调试环境 ........................................................009
项目二 智能鼠的硬件结构 ........................................................................012
任务一 智能鼠的组成 ............................................................................012
任务二 智能鼠的核心控制板 ................................................................013
项目三 智能鼠的开发环境 ........................................................................015
任务一 IAR EWARM开发环境 .............................................................015
任务二 智能鼠的程序下载 ....................................................................016
项目四 智能鼠的基本功能操作 ................................................................017
任务一 智能鼠的人机交互系统 ............................................................017
任务二 智能鼠的红外检测 ....................................................................020
任务三 智能鼠的运动姿态控制 ............................................................025
第二篇 综合实践篇...........................................................................035
项目一 智能鼠高级功能 ............................................................................037
任务一 智能鼠直行的控制方法 ............................................................037
任务二 智能鼠精确转弯的控制方法 ....................................................042
项目二 智能鼠实战任务 ............................................................................046
任务一 7289调试模块的使用 ................................................................046
任务二 非接触式启动和停止控制 ........................................................048
任务三 “8字型”路径运行控制 ..........................................................050
第三篇 拓展竞技篇...........................................................................053
项目一 智能鼠的路径规划和行为决策算法 ............................................055
任务一 迷宫搜索的常用策略 ................................................................055

任务二 迷宫搜索的基本法则 ................................................................055
项目二 智能鼠路径规划的原理 ................................................................060
任务一 迷宫信息的存储方法 ................................................................060
任务二 等高图的制作方法 ....................................................................061
项目三 智能鼠走迷宫程序设计 ................................................................062
任务一 运行姿态程序控制 ....................................................................062
任务二 基本程序结构解析 ....................................................................063
附录....................................................................................................077
附录A 风靡全球的国际智能鼠走迷宫竞赛 ..............................................077
附录B 进阶级经典竞赛案例分析 ..............................................................086
附录C TQD-Micromouse-JD器件清单 ......................................................092
附录D 教学内容和学时安排 .....................................................................092
附录E 电路图形符号对照表 ......................................................................093
附录F 专业词汇中英文对照表 ..................................................................094
附录G “智能鼠原理与制作”国际实训课程标准 ...................................096

Chapter 1 Elementary Knowledge...................................001
Project 1 Evolution of Micromouse .............................................................003
Task 1 Origins of Micromouse................................................................003
Task 2 Competition and Debugging Environment of Micromouse.........010
Project 2 Micromouse Hardware Structure .................................................014
Task 1 Components of Micromouse........................................................014
Task 2 Main Control Board of Micromouse............................................016
Project 3 Development Environment of Micromouse .................................017
Task 1 IAR EWARM Development Environment..................................017
Task 2 Downloading Program of Micromouse........................................018
Project 4 Basic Function Control of Micromouse .......................................020
Task 1 Human-Computer Interaction System of Micromouse................020
Task 2 Infrared Detection of Micromouse...............................................023
Task 3 Attitude Control System...............................................................029
Chapter 2 Comprehensive Practice..............................039
Project 1 Advanced Control Function ..........................................................041
Task 1 Straight Movement Control.........................................................041
Task 2 Accurate Turning Control............................................................046
Project 2 Actual Combat Tasks ....................................................................050
Task 1 Using of Debugging Board 7289.................................................050
Task 2 Non-Contact Start/Stop Control...................................................052
Task 3 Movement Control in Picture-8-Shaped Path..............................054
Chapter 3 Advanced Skills and Competitions..........057
Project 1 Path Planning and Decision Algorithm ........................................059
Task 1 Common Strategies of Maze Searching.......................................059

Task 2 The Basic Rules of Maze Searching............................................060
Project 2 The Principle of Path Planning .....................................................065
Task 1 The Information Storage Method of a Maze................................065
Task 2 The Step Map Making Method....................................................066
Project 3 Micromouse Program Design .......................................................068
Task 1 Attitude Program Control.............................................................068
Task 2 Analysis of the Main Program Structures....................................070
Appendix.......................................................................................083
Appendix A Micromouse Competition Going Popular in the World ...........085
Appendix B Analysis of Improved-level Classic Competition Cases .........097
Appendix C Device List of TQD-Micromouse-JD ......................................105
Appendix D Teaching Content and Class Arrangement ..............................105
Appendix E The Circuit Diagram Symbol Comparison Table ....................106
Appendix F Bilingual Comparison Table of Glossary .................................107
Appendix G The International Curriculum Standard for “Micromouse
Design Principles and Production Process” ............................109