本书旨在培养学生分析和解决复杂问题能力、动手实践能力、空间感知能力、数理逻辑、想象力和创造力等。本书主要以 NAO 机器人为例，介绍仿人机器人的发展史、理论基础和编程方法，总结仿人机器人实践教学和竞赛培训经验，梳理丰富的实训案例。本书以图形化编程为开端，引入 Python 编程，提供大量的代码示例，对仿人机器人进行深入解析，具有层次性，可引导编程零基础或机器人零基础的学生了解仿人机器人的基本理论和技术，迅速入门并掌握仿人机器人的编程技能，动手实现各种人机交互案例。

在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论、新技术及经济社会发展的强烈需求的驱动下，衍生了不同的机器人研究方向，机器人技术的纵向深度不断扩展，分化出各种机器人类型，包括工业机器人、服务机器人、特种机器人等。其中，仿人机器人不仅外形与人类相似，具有手部、腿部、足部、头部和躯干等，其行为设计也仿照人类的动作，可以在恶劣的工作环境下代替人类作业。因此，仿人机器人在医疗、护理、家庭服务、生物技术、娱乐、教育、救灾等领域有巨大的应用前景。仿人机器人技术集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术、人工智能、仿生学等多种学科和技术于一体，是目前科技发展最前沿、最活跃的方向之一。如何面向各学科学生开展普及教育和实践培训，进而培养高素质的机器人学科人才，成为各高校人才培养的重点之一。 本书编者长期工作在教学一线，在仿人机器人实践教学和竞赛培训等方面积累了丰富的经验，多年的实践教学经验和目前高校加强创新创业教育、提高学生创新精神和工程实践能力的热潮是完成本书的根本动力。本书主要以 NAO 机器人为例，介绍仿人机器人的发展史、理论基础和编程方法，总结仿人机器人的实践教学和竞赛培训经验，梳理丰富的实训案例。本书以图形化编程为开端，引入 Python 编程，提供大量的代码示例，对仿人机器人进行深入解析，具有层次性，可引导编程零基础或机器人零基础的学生了解仿人机器人的基本理论和技术，迅速入门并掌握仿人机器人的编程技能。本书是一本基于仿人机器人应用设计的实践类、跨学科教材，结构新颖合理，案例丰富翔实、深入浅出，对学生具有指导意义，不仅可作为高等学校人工智能、计算机、电子信息、动力与机械等相关专业的实训教程和参考书，也可供相关工程技术人员参考。 本书从基础理论出发，以各类入门实训案例为主线，适合作为低年级学生的入门教材，激发学生对机器人技术的兴趣和热情。本书的目的是培养学生分析和解决复杂问题能力、动手实践能力、空间感知能力、数理逻辑、想象力和创造力等，促进学科的交叉融合，进而推进高校机器人技术的普及和实践教学的改革。 在本书编辑过程中得到了武汉大学大学生工程训练中心的老师们及武汉京天电器有限公司的同仁们的大力支持和帮助，他们不仅提供了良好的案例，还提供了许多宝贵的意见和建议。感谢陈睿、桂勰、尚云飞、周硕等同仁的大力支持，感谢程志钦、郭平伟等同学的无私奉献和参与。由于编写时间仓促，书中难免有不妥之处，您对本书有任何的意见或建议，抑或您对本书中的某些内容或章节有兴趣，不妨告诉我们，不胜感激。

第1章 仿人机器人概述 1 1.1 机器人理论基础 1 1.2 仿人机器人发展史 3 1.2.1 国外仿人机器人发展史 3 1.2.2 国内仿人机器人发展史 5 1.3 仿人机器人应用现状 6 1.4 NAO机器人概述 9 第2章 仿人机器人与Python语言 14 2.1 仿人机器人常用软件及语言 14 2.2 Python语言 14 2.2.1 Python简介 15 2.2.2 Python基础 15 2.2.3 控制语句 21 2.2.4 函数 23 2.2.5 类 25 2.2.6 模块 31 2.3 Python脚本应用 34 2.3.1 随机眼睛颜色脚本 34 2.3.2 使用Python创建指令盒 36 第3章 NAO机器人 40 3.1 NAO机器人简介 40 3.1.1 NAO机器人的组成 40 3.1.2 NAO机器人的连接 44 3.1.3 监视器（Monitor） 48 3.2 Choregraphe软件 51 3.2.1 菜单 51 3.2.2 指令盒库 53 3.2.3 图表空间 53 3.2.4 项目文件 54 3.2.5 3DNAO 55 3.2.6 姿势库 55 3.2.7 Choregraphe-NAO连接 56 3.2.8 指令盒 57 3.2.9 基于事件和时间的编程 60 3.2.10 指令盒库的详细介绍 66 3.3 NAOqi 92 3.3.1 关于NAOqi 92 3.3.2 NAOqi术语定义 92 3.3.3 NAOqi结构 93 3.3.4 使用NAOqi 97 第4章 NAO机器人的编程入门 101 4.1 Hello World 101 4.1.1 相关指令盒 101 4.1.2 语音启动与App安装 103 4.2 人机交互 104 4.2.1 相关指令盒 104 4.2.2 项目实现 105 4.3 机器人行走 106 4.3.1 相关指令盒 106 4.3.2 项目实现 108 4.3.3 实践练习 108 4.4 LED的设置 109 4.4.1 相关指令盒 109 4.4.2 项目实现 110 4.5 音频处理 113 4.6 NAOMark学习 116 4.6.1 相关指令盒 116 4.6.2 项目实现 116 4.6.3 实验步骤 117 4.7 实践练习 117 4.7.1 模拟场景 117 4.7.2 任务需求 118 第5章 NAO机器人实训案例 119 5.1 NAO机器人基础应用 119 5.1.1 实验一：自我介绍 119 5.1.2 实验二：机器人舞蹈 126 5.1.3 实验三：机器人走迷宫 134 5.2 NAO机器人进阶应用 140 5.2.1 实验一：文字识别 140 5.2.2 实验二：人脸检测 149 5.2.3 实验三：智能语音交互 158 5.3 NAO机器人竞赛案例 166 5.3.1 NAO机器人双人接力赛 166 5.3.2 NAO机器人高尔夫赛 180 参考文献 193 附录A NAOMark 194 附录B PAPER TOY 195

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