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，是智能微型运动装置（Micromouse）技术与应用系列丛书的基础篇。
本书以真实工程项目为背景，通过“初级篇”、“综合篇”、“竞技篇”和“扩展篇”四篇讲述了智能鼠的发展、硬件、开发环境、基本操作；3D打印技术、智能鼠单元调试、创新竞赛；智能鼠算法解析、竞赛迷宫范例、走迷宫竞赛；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、智能鼠迷宫图库等丰富资源。
本书在重要的知识点、技术（技能）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。
本书适合作为基础教育学校开展职业启蒙、科技活动和特色教育，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”为一体的创新实践教育平台，在推动课程改革，提高教学质量，培养学生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，我们特组织编写了智能微型运动装置（Micromouse）技术与应用系列丛书，以天津启诚伟业科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JQ/JD/JM 三款智能鼠为载体，按照不同学习人群，由浅及深，由易到难，分为“基础篇”、“进阶篇”和“高级篇”三册。每册书均以真实工程项目为背景，采用项目式的教学模式编写。
本系列丛书分别以精巧、精典、精妙智能鼠为载体进行实践教学。采用项目式教学模式，遵循递进原则，从“玩转”到“掌握”，再到“精通”，从“流程图趣味编程”到“高级语言算法开发”，从“步进电动机简单动作”到“空心杯电动机精确控制”，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。本系列丛书为目前国内首套系统化讲解智能鼠原理与制作的书籍，所选案例均来自真实的工程项目，编者来自国内长期从事智能鼠研究与开发、国际Micromouse走迷宫竞赛获奖的院校和企业。
本系列丛书在重要的知识点、技术（技能）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。作者长期的国际化教学活动积淀，使得本系列丛书成为推进“中、高、本、硕”贯通国际化人才培养实践的教学载体，可以作为不同类型、不同层次学校的教师、学生开展教学活动的指导和学习用书：基础教育学校可以借助本系列丛书开展职业启蒙、科技活动和特色教育；职业院校可选用本系列丛书作为相对应专业综合与创新实践教学的指导用书；本科层次，特别是“新工科”，可使用本系列丛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。本系列丛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。
本书由天津大学教授王超，南开大学副教授高艺，启诚电脑鼠创始人、天津启诚伟业科技有限公司总经理宋立红编著。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 参与本书编写及英文版的译审，并专门为本系列丛书写了贺信。本丛书在编写过程中得到了天津大学、南开大学、天津机电职业技术学院、天津渤海职业技术学院、美国麻省理工学院、英国伯明翰城市大学和新加坡义安理工学院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的工程师陈立考、薛楠、宋姗为本系列丛书出版提供了企业实际工程案例、二维码视频及动画。衷心感谢天津市教育委员会、天津市教育委员会职业技术教育中心、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。本系列丛书由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”沿线国家以英文出版。
限于编者的经验、水平以及时间，书中难免存在不足和缺漏，敬请专家、广大读者批评指正。

编 者
2019年6月

第一篇　初级篇....................................................................001
项目一 了解智能鼠的发展.........................................................003
任务一 认识智能鼠起源.........................................................003
任务二 认识智能鼠迷宫.........................................................009
思考与总结.................................................................................013
项目二 认识智能鼠硬件.............................................................014
任务一 认识智能鼠基本框架结构.........................................015
任务二 认识智能鼠的大脑——AV R处理器..........................016
思考与总结.................................................................................018
项目三 学习智能鼠开发环境.....................................................019
任务一 认识Arduino软件开发环境........................................019
任务二 掌握Arduino软件开发环境的使用方法....................022
思考与总结.................................................................................026
项目四 学习智能鼠的基本操作.................................................027
任务一 与智能鼠人机互动.....................................................027
任务二 智能鼠的眼——红外传感器调试..............................031
任务三 智能鼠的腿——电动机驱动调试..............................040
思考与总结.................................................................................046
第二篇　综合篇....................................................................047
项目一 了解3D打印技术............................................................049
任务一 认识3D打印................................................................049
任务二 学习3D打印原理........................................................050
任务三 尝试3D打印的操作....................................................051
思考与总结.................................................................................054
项目二 学习智能鼠单元调试.....................................................055
任务一 智能鼠动起来.............................................................055
任务二 智能鼠走直线.............................................................058
任务三 智能鼠左右转弯.........................................................061
任务四 智能鼠转弯角度控制.................................................064
任务五 智能鼠走迷宫.............................................................068
思考与总结.................................................................................072
项目三 学习智能鼠创新应用.....................................................073
任务一 学习红外传感器优化检测.........................................073
任务二 学习电动机转弯优化调试.........................................076
任务三 尝试智能鼠综合调试.................................................079
思考与总结.................................................................................084
第三篇　竞技篇....................................................................085
项目一 学习智能鼠算法.............................................................087
任务一 学习左手法则.............................................................087
任务二 学习右手法则.............................................................089
思考与总结.................................................................................090
项目二 尝试智能鼠走迷宫竞赛.................................................091
任务一 学习智能鼠的规范.....................................................091
任务二 掌握竞赛迷宫要点.....................................................095
思考与总结.................................................................................100
第四篇　扩展篇.....................................................................101
项目一 学习TQD-IOT工程创新课程平台................................103
任务一 了解TQD-IOT工程创新课程平台和智能鼠的
关系.............................................................................103
任务二 学习TQD-IOT工程创新课程平台的硬件组成........106
思考与总结.................................................................................110
项目二 智能鼠技术IOT扩展应用...............................................111
任务一IOT智能灯光系统应用...............................................111
任务二IOT智能安防系统应用...............................................120
任务三IOT智能显示系统应用...............................................135
思考与总结.................................................................................146
附录......................................................................................147
附录A 风靡全球的国际Micromouse走迷宫竞赛..................149
附录B TQD-IOT工程创新课程平台器件清单.....................160
附录C TQD-Micromouse-JQ智能鼠器件清单.....................162
附录D 精巧版智能鼠迷宫图库..............................................163
附录E 学时安排.......................................................................165
附录F 电路图形符号对照表...................................................166

王超，天津大学，高艺，南开大学，宋立红，天津启诚伟业科技有限公司

本系列丛书分别以精巧、精典、精妙智能鼠为载体进行实践教学。
采用项目式教学模式，遵循递进原则，从“玩转”到“掌握”，再到
“精通”，从“流程图趣味编程”到“高级语言算法开发”，从“步进
电动机简单动作”到“空心杯电动机精确控制”，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。本系列丛书为目前国内首套系统化
讲解智能鼠原理与制作的书籍，所选案例均来自真实的工程项目，编者
来自国内长期从事智能鼠研究与开发、国际Micromouse走迷宫竞赛获奖
的院校和企业。