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1 章 走近人工智能………………………………………………………… 1
1.1 初识人工智能………………………………………………………………………………2
1.1.1 人工智能是什么… …………………………………………………………………………………2
1.1.2 人工智能的发展历程… ……………………………………………………………………………2
1.1.3 人工智能的应用现状… ……………………………………………………………………………4
1.2 机器人世界…………………………………………………………………………………5
1.2.1 机器人的发展历史… ………………………………………………………………………………5
1.2.2 什么是智能机器人…………………………………………………………………………………6
1.2.3 常见的智能机器人控制核心… ……………………………………………………………………7
2章 认识树莓派…………………………………………………………… 9
2.1 树莓派是什么…………………………………………………………………………… 10
2.2 树莓派3B+主控板简介………………………………………………………………… 11
2.3 树莓派的连接与开机…………………………………………………………………… 12
2.4 Linu作系统简介… ………………………………………………………………… 13
3章 Python 编程基础…………………………………………………… 16
3.1 什么是编程语言………………………………………………………………………… 17
3.2 认识Python语言… …………………………………………………………………… 18
3.3 在树莓派中使用Python编程… ……………………………………………………… 19
3.3.1 交互式编程… …………………………………………………………………………………… 20
3.3.2 使用算术运算符进行运算……………………………………………………………………… 20
3.3.3 用Geany 编辑器编写Python程序… ………………………………………………………… 21
3.4 Python中的变量… …………………………………………………………………… 23
3.4.1 变量的赋值… …………………………………………………………………………………… 23
3.4.2 Python的数据类型… …………………………………………………………………………… 24
3.5 if条件结构… …………………………………………………………………………… 25
3.5.1 条件的真与假… ………………………………………………………………………………… 25
3.5.2 比较运算符……………………………………………………………………………………… 26
3.5.3 if条件结构的格式与缩进………………………………………………………………………… 26
3.6 while循环结构… ……………………………………………………………………… 28
3.7 Python中的函数… …………………………………………………………………… 28
3.7.1 自定义一个函数… ……………………………………………………………………………… 29
3.7.2 给Python程序加上注释… …………………………………………………………………… 30
4章 Python 编程与树莓派硬件控制…………………………………… 32
4.1 树莓派的GPIO接口…………………………………………………………………… 33
4.2 LED 模块与按钮模块的连接…………………………………………………………… 33
4.3 点亮一盏小灯…………………………………………………………………………… 35
4.3.1 导入Python扩展包……………………………………………………………………………… 35
4.3.2 LED 显示彩色的原理… ………………………………………………………………………… 35
4.3.3 对输入/ 输出设备的设定… ……………………………………………………………………… 36
4.3.4 让小灯闪烁起来… ……………………………………………………………………………… 37
4.4 用按钮控制灯的状态…………………………………………………………………… 38
4.4.1 按钮状态的读取与判断… ……………………………………………………………………… 38
4.4.2 两个按钮的控制与逻辑运算符… ……………………………………………………………… 39
4.5 做一个抢答器吧………………………………………………………………………… 40
4.5.1 延时点亮小灯… ………………………………………………………………………………… 40
4.5.2 判断获胜者与break 关键词…………………………………………………………………… 41
4.5.3 Python中的随机数… …………………………………………………………………………… 41
5章 机器视觉入门………………………………………………………… 45
5.1 机器视觉与图像识别…………………………………………………………………… 46
5.1.1 机器是怎样“看”的… ………………………………………………………………………… 46
5.1.2 机器视觉技术的常见应用… …………………………………………………………………… 48
5.2 认识OpenCV…………………………………………………………………………… 49
5.2.1 OpenCV 简介… ………………………………………………………………………………… 49
5.2.2 视频的帧与分辨率……………………………………………………………………………… 50
5.2.3 用树莓派摄像头调取图像……………………………………………………………………… 51
5.3 用OpenCV 识别颜色… ……………………………………………………………… 53
5.3.1 HSV 颜色空间… ………………………………………………………………………………… 53
5.3.2 图像的二值化…………………………………………………………………………………… 54
5.3.3 找到轮廓的位置… ……………………………………………………………………………… 55
5.4 做一个魔法棒吧………………………………………………………………………… 57
5.4.1 用OpenCV 绘制小圆点… ……………………………………………………………………… 57
5.4.2 Python中的列表与元组… ……………………………………………………………………… 58
5.4.3 for 循环遍历结构… ……………………………………………………………………………… 59
5.4.4 按键值与键盘控制… …………………………………………………………………………… 60
6章 机械臂智能分拣任务………………………………………………… 64
6.1 认识机械臂……………………………………………………………………………… 65
6.1.1 应用广泛的机械臂… …………………………………………………………………………… 65
6.1.2 三轴机械臂结构分析… ………………………………………………………………………… 65
6.2 程序控制机械臂的运动………………………………………………………………… 68
6.2.1 认识舵机…………………………………………………………………………………………… 68
6.2.2 舵机的线路连接………………………………………………………………………………… 69
6.2.3 舵机控制程序……………………………………………………………………………………… 70
6.2.4 机械臂头部的执行装置——电控吸盘… ……………………………………………………… 71
6.2.5 用示教方式完成物料分拣… …………………………………………………………………… 73
6.3 用树莓派控制机械臂…………………………………………………………………… 74
6.3.1 硬件连接… ……………………………………………………………………………………… 74
6.3.2 程序编写… ……………………………………………………………………………………… 76
6.4 用摄像头找到木块位置………………………………………………………………… 77
6.4.1 安装摄像头… …………………………………………………………………………………… 77
6.4.2 调用摄像头的图像并识别木块位置… ………………………………………………………… 79
6.5 使吸盘位于物体正上方………………………………………………………………… 80
6.5.1 当物体位于吸盘正下方时，它的坐标是多少… ……………………………………………… 80
6.5.2 控制1 号舵机左右运动，使物体 坐标为320………………………………………………… 81
6.5.3 控制机械臂等高运动，使物体y 坐标为150…………………………………………………… 84
6.6 抓取和放置物体………………………………………………………………………… 88
6.7 扩展任务………………………………………………………………………………… 89
7章 制作人脸追踪机器人………………………………………………… 92
7.1 人脸识别知多少………………………………………………………………………… 93
7.2 使用肤色检测找到人脸………………………………………………………………… 94
7.3 使用哈尔特征检测找到人脸…………………………………………………………… 96
7.4 人脸追踪机器人初制…………………………………………………………………… 99
7.5 什么是机器学习……………………………………………………………………… 106
7.5.1 计算机如何识别一只猫………………………………………………………………………… 106
7.5.2 机器学习的分类……………………………………………………………………………… 108
7.6 认识人工神经网络…………………………………………………………………… 109
7.7 识别特定的人脸……………………………………………………………………… 113
7.8 扩展任务——属于你的机器人……………………………………………………… 117
7.8.1 让机器人认识你… …………………………………………………………………………… 117
7.8.2 让机器人发出声音… ………………………………………………………………………… 118
附录 “试一试”环节参考程序… ………………………………………… 123