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-JQ 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初级篇。
本书以真实工程项目为背景，通过“基础知识篇”、“综合实践篇”、“竞赛创新篇”和“拓展应用篇”
四篇讲述了智能鼠的发展、硬件、开发环境、功能调试；智能鼠的交互控制、姿态控制；智能鼠算
法解析、高级功能；智能鼠技术应用扩展等。同时，本书附录提供了国际Micromouse 走迷宫竞赛
相关知识、智能鼠器件清单、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。

“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电一体化、控制论、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和高
等院校的《智能鼠原理与制作》（初级篇）教材。本书以天津启诚伟业科技
有限公司提供的 TQD-Micromouse-JQ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实践的教学载体，
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。本书可以作为
职业院校和高等院校相应专业的综合与创新实践教学的指导用书；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”（适用于中等职业教育）国际实训课程
标准，60学时教学内容，课程设计与实施采用理实一体的方式，以动脑动手相结合，整
体贯穿技术技能训练，为职业道德素养内化形成服务。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。
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。英文部分由天津市东丽区职业教育中心学校一
级教师王晓芹，天津启诚伟业科技有限公司总经理助理严靖怡，天津机电职业技术学
院讲师周蘩雨编译。天津市东丽区职业教育中心学校高级教师李鑫，天津市东丽区职
业教育中心学校高级教师刘学文，天津市东丽区职业教育中心学校高级教师董庆林，
天津市东丽区职业教育中心学校一级教师李军，天津市东丽区职业教育中心学校一
级教师张宏戍，南开大学电子信息与光学工程学院实验师李晓晨参与了本书编写和翻
译工作。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TRAS-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
津市东丽区职业教育中心学校、天津第一轻工业学校、天津经济贸易学校、美国麻省
理工学院、英国伯明翰城市大学和葡萄牙TRAS-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、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。本书由天津市东丽区职业教育中心学校赞助编译，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............................................................................001
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 智能鼠大脑的结构 .................................................................... 014
项目三 智能鼠的开发环境 ........................................................................ 016
任务一 Arduino软件开发环境 ............................................................... 016
任务二 智能鼠的逻辑思维方式 ............................................................ 019
项目四 智能鼠的基础功能调试 ................................................................ 024
任务一 智能鼠的眼睛看世界 ................................................................ 024
任务二 智能鼠的腿动起来 .................................................................... 028
第二篇 综合实践篇............................................................................031
项目一 智能鼠的交互控制 ........................................................................ 033
任务一 智能鼠人机交互系统 ................................................................ 033
任务二 智能鼠眼睛和腿的协同工作 .................................................... 037
项目二 智能鼠的姿态控制 ........................................................................ 039
任务一 智能鼠跑起来 ............................................................................ 039
任务二 智能鼠学会转弯 ........................................................................ 046
第三篇 竞赛创新篇............................................................................051
项目一 智能鼠常用算法解析 .................................................................... 053
任务一 左手法则 .................................................................................... 053
任务二 右手法则 .................................................................................... 054
项目二 智能鼠高级功能 ............................................................................ 056

任务一 多传感器协同工作原理与实现 ................................................ 056
任务二 多线程工作原理与实现 ............................................................ 061
任务三 智能鼠躲避障碍灵活运行 ........................................................ 063
第四篇 拓展应用篇............................................................................071
项目一 TQD-IOT工程创新课程平台结构组成 ........................................ 073
任务一 工程创新课程平台和智能鼠的关系 ........................................ 073
任务二 工程创新课程平台的硬件组成 ................................................ 075
项目二 智能鼠技术IOT扩展应用 .............................................................. 079
任务一 智能鼠控制器对灯光系统的控制 ............................................ 079
任务二 智能鼠控制器对安防系统的控制 ............................................ 086
任务三 智能鼠控制器对显示系统的控制 ............................................ 098
附录.....................................................................................................109
附录A 风靡全球的国际智能鼠走迷宫竞赛 ...............................................111
附录B 入门级智能鼠竞赛案例分析 .......................................................... 120
附录C TQD-Micromouse-JQ器件清单 ...................................................... 125
附录D TQD-IOT工程创新课程平台器件清单 ......................................... 125
附录E 教学内容和学时安排 ...................................................................... 126
附录F 电路图形符号对照表 ...................................................................... 126
附录G 专业词汇中英文对照表 ................................................................. 127
附录H “智能鼠原理与制作”国际实训课程标准 ................................. 129