本书以天津启诚伟业科技有限公司提供的TQD-Micromouse-JM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高级篇。 本书以真实工程项目为背景，通过“初级篇”、“综合篇”和“竞技篇”三篇讲述了智能鼠的发展、硬件、开发环境、基本操作；智能鼠控制算法、基本运动控制、精典迷宫搜索算法；智能鼠走迷宫竞赛、迷宫搜索优化算法、竞赛迷宫范例等。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。 本书适合作为高等院校，特别是“新工科”专业，作为信息与自动化技术融合与创新学科教学的指导用书，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。

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。

“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

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

第一篇　初级篇....................................................................001项目一 了解智能鼠的发展.........................................................003任务一 了解智能鼠起源.........................................................003任务二 认识智能鼠迷宫.........................................................009思考与总结.................................................................................012项目二 学习智能鼠软硬件开发环境.........................................013任务一 认知智能鼠硬件功能.................................................013任务二 学习软件开发环境.....................................................017思考与总结.................................................................................036项目三 学习智能鼠硬件单元.....................................................037任务一 认知智能鼠的红外传感器检测与状态.....................037任务二 认知智能鼠动力单元部分.........................................067任务三 掌握智能鼠的姿态控制.............................................081任务四 认知智能鼠“吸地风扇”技术.................................087思考与总结.................................................................................090第二篇　综合篇....................................................................091项目一　学习智能鼠车速控制算法.............................................093任务一　掌握智能鼠PID车速控制算法...................................093任务二　掌握智能鼠直流电动机闭环车速控制.....................097思考与总结.................................................................................100项目二　学习智能鼠基本运动控制.............................................101任务　学习智能鼠基本运动的实现.........................................101思考与总结.................................................................................108项目三　掌握经典迷宫搜索算法.................................................109任务一　掌握等高图的制作及优化.........................................109任务二　掌握智能鼠的右手法则.............................................115任务三　掌握智能鼠的左手法则.............................................116任务四　掌握智能鼠的优化算法——中心法则及优化.........117任务五　了解Flood扩散算法....................................................119任务六　了解几种重要的智能鼠逻辑算法.............................123思考与总结.................................................................................136第三篇　竞技篇....................................................................137项目一 了解智能鼠IEEE走迷宫竞赛.........................................139任务一 学习智能鼠走迷宫的规则.........................................139任务二 认知智能鼠程序结构.................................................141思考与总结.................................................................................146项目二 学习智能鼠迷宫搜索优化算法.....................................147任务 学习基于蚁群算法的优路径选择.............................147思考与总结.................................................................................154项目三 分析经典迷宫地图案例.................................................155任务一2015年APEC国际电脑鼠大赛迷宫分析...................156任务二2017年天津市“启诚杯”大赛迷宫分析.................159任务三2018年中国IEEE国际大赛迷宫分析.........................162思考与总结.................................................................................164附录......................................................................................165附录A 风靡全球的国际Micromouse走迷宫竞赛......................167附录B 世界智能鼠经典赛事迷宫范例.......................................178附录C TQD-Micromouse-JM器件清单....................................180附录D 学时安排..........................................................................181附录E 电路图形符号对照表.......................................................182