项目一 基于物联网平台的智能机器人软件开发平台 1
一、项目描述 1
二、教学目的 2
（一）技能目标 2
（二）素养目标 2
三、知识准备 3
（一）Linux操作系统 3
（二）Linux系统终端 3
（三）Linux文件系统 6
（四）Linux文本编辑 11
（五）Linux用户管理 12
（六）Linux进程管理 17
（七）Linux管道命令 19
（八）Linux关闭重启 21
（九）Linux帮助获取 21
四、任务实现 21
（一）任务实现前准备 21
（二）Raspbian Linux操作系统安装 22
（三）Raspbian Linux操作系统配置 23
（四）Raspbian Linux固件设置 27
（五）Raspbian Linux系统软件管理 30
（六）Pi Store安装软件和多媒体 32
（七）Raspbian Linux系统多媒体中心构建 33
（八）Raspbian Linux系统桌面游戏安装 36
（九）智能家居机器人python编程 38
（十）百度云盘Python客户端安装和使用 42
五、考核与评价 44
（一）考核任务：常用Linux命令实践 45
（二）考核任务：Shell脚本实践 46
（三）考核任务：Python计算圆面积程序编写 47
六、项目小结 48
（一）拓展任务：升级固件或内核 48
（二）拓展任务：设置视频输出 50
（三）拓展任务：测试和设置音频系统 51
七、相关链接 52
项目二 基于低功耗ARM内核的智能家居机器人硬件平台 53
一、项目描述 53
二、教学目的 54
（一）技能目标 54
（二）素养目标 54
三、知识准备 55
（一）智能家居机器人硬件构成 55
（二）智能家居机器人系统特性 56
（三）智能家居机器人系统电路 56
四、任务实施 63
（一）数字信号输出：点亮LED 63
（二）数字信号输入：读取按钮状态 65
（三）GPIO接口测试 67
（四）LED闪烁 69
（五）按钮测试 70
（六）串口通信测试 73
（七）智能家居机器人底层控制系统驱动 78
五、考核与评价 83
六、项目小结 85
（一）拓展提高任务：定时台灯制作 85
（二）拓展提高任务：简易发音板制作 88
七、相关链接 91
项目三 智能家居机器人运动模块设计 93
一、项目描述 93
二、教学目的 94
（一）技能目标 94
（二）素养目标 94
三、知识准备 94
（一）直流电机介绍 94
（二）L298电机驱动器 95
（三）底层控制板电机编程介绍 96
（四）导航传感器 100
（五）巡航导航策略 102
四、任务实施 103
（一）智能家居机器人运动模块方案设计 103
（二）智能家居机器人运动模块硬件电路设计 103
（三）智能家居机器人巡航系统组装 104
（四）智能家居机器人巡航算法 107
五、考核与评价 113
六、项目小结 114
七、相关链接 119
项目四 基于开放云物联网的智能家居机器人触觉模块设计 121
一、项目描述 121
二、教学目的 122
（一）技能目标 122
（二）素养目标 122
三、知识准备 123
（一）非接触式超声波触觉模块 123
（二）非接触式红外触觉模块 124
（三）非接触式温度触觉模块 125
（四）百度开放云物联网IoT（Internet of Things） 128
四、任务实施 129
（一）云物联网的智能家居机器人触觉系统方案设计 129
（二）硬件电路设计 130
（三）超声波触觉程序设计 131
（四）红外触觉程序设计 134
（五）非接触式温度触觉程序设计 136
（六）开放云物联网触觉系统设计和实现 140
（七）整体调试 148
五、考核与评价 148
六、项目小结 149
（一）拓展任务：智能家居主动跟随机器人 150
（二）拓展任务：智能移动测温家居机器人 153
七、相关链接 159
项目五 基于云语音的智能家居机器人听觉交互模块设计 161
一、项目描述 161
二、教学目的 162
（一）技能目标 162
（二）素养目标 162
三、知识准备 163
（一）非特定人语音识别模块 163
（二）语音识别芯片基本工作原理 165
（三）百度开放云语音识别 167
（四）云在线图灵聊天机器人 169
（五）百度开放云语音合成 169
四、任务实施 171
（一）总体方案设计 171
（二）听觉交互模块硬件设计 172
（三）智能家居机器人离线语音识别系统实现 172
（四）智能家居机器人云在线语音交互系统设计实现 178
五、考核与评价 188
六、项目小结 190
（一）拓展任务：离线陪护智能家居机器人 190
（二）拓展任务：智能语音交互测距机器人 191
七、相关链接 197
项目六 智能家居机器人机器视觉模块设计 199
一、项目描述 199
二、教学目的 200
（一）技能目标 200
（二）素养目标 200
三、知识准备 201
（一）python编程基础 201
（二）机器视觉库SimpleCV介绍 207
（三）机器视觉库SimpleCV基础编程 208
（四）数字摄像头 210
（五）机器视觉基本概念 211
四、任务实施 211
（一）智能家居机器人视觉模块总体设计 211
（二）选取兼容的数字摄像头 212
（三）安装和测试SimpleCV 213
（四）图像数据无线传输实现 214
（五）图像变换与增强处理 217
（六）图像背景去除和轮廓提取实现 229
（七）图像分割和运动检测实现 231
（八）图像模式识别——颜色识别算法实现 237
（九）图像模式识别——形状识别算法实现 241
五、考核与评价 254
六、项目小结 255
（一）扩展任务：条码识别 256
（二）扩展任务：人脸检测 256
（三）拓展任务：智能家居机器人互动照相馆 258
七、相关链接 260
项目七基于百度云应用引擎和微信平台的智能家居机器人 261
一、项目描述 261
二、教学目的 262
（一）技能目标 262
（二）素养目标 262
三、知识准备 263
（一）REST API 263
（二）python获取URL资源组件urllib2 264
（三）PHP应用脚本编程 267
四、任务实施 269
（一）基于百度应用引擎和微信移动平台的智能家居机器人系统设计 269
（二）基于百度应用引擎和微信移动平台的智能家居机器人硬件 270
（三）微信公众平台接入 270
（四）百度应用引擎BAE（Baidu App Engine）部署 274
（五）百度引擎PHP应用程序 277
（六）智能机器人客户端python程序 292
（七）程序代码编辑、调试及运行 298
五、考核与评价 298
六、项目小结 299
（一）拓展任务：二维码创建和识别智能机器人 300
（二）拓展任务：遥控巡航和人脸检测智能家居机器人 302
七、相关链接 308
附录A 树莓派wiringPi基础入门 309
一、wiringPi简介 309
二、DevLib简介 309
三、wiringPi的安装 310
四、测试wiringPi是否安装成功 311
五、wiringPi设置函数 312
六、wiringPi核心函数 314
七、树莓派专用函数 315
八、I2C库 317
九、SPI库 318
十、串口库 319
十一、软件PWM库 320
十二、时间函数 321
十三、优先级/时间/线程 322
十四、转换库 325
十五、软件音频库 326
附录B 安装所需元器件清单 328
附录C 调试所需仪器仪表清单 330