全国青少年机器人等级考试一二级教学内容安排A

全国青少年机器人等级考试

一二级教学概述及教学安排

A机器人常识

机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的部分工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”

1.机器人历史事件及重要理论

古代机器：机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都只有几十年的历史，但人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。在我国的西周时期，中国的能工巧匠偃（yǎn）师用动物皮、木头、树脂制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的木头机器人雏形。

公元2世纪，古希腊人发明了最原始的机器人——自动机。它是以水、空气、蒸汽压力为动力的会动的雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。

汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车，它每行一里，车上木人击木马一下，每行十里击钟一下。

三国时期，诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。使蜀道之难的运输变得相对轻松。（可以讲一下故事，集中学生的注意力）。

机器人的产生：1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔．恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中，根据robota和robotnik两个单词，创造出了“robot”

机器人这个词。

1939年，美国西屋电气公司制造出家用机器人，它由电缆控制，可以行走，会说话，甚至可以抽烟，让人们对家用机器人更加憧憬。

1942年，美国科幻巨匠阿西莫夫在他的科幻小说中提出机器人三大定律：1.机器人不应伤害人类；2.机器人应遵守人类的命令，与第一第违背的命令除外；

3.机器人应能保护自己，与前两条相抵触者除外。这是给机器人赋予的伦理性纲领，机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。

1954年美国人乔治.德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人Unimate 尤尼梅特，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。

1959年，美国发明家约瑟夫.英格伯格和德沃尔制造出第一台工业机器人，并成立了世界上第一家机器人制造工厂，因此英格伯格被称为工业机器人之父。

1966年，斯坦福大学人工智能研究中心发明了谢克机器人，它是第一台移动机器人，它被赋予了有限的观察和环境建模能力，控制它的计算机要填满整个房间。

1969年，日本的机器人专家森昌弘提出了“恐怖谷理论”：人形玩具或机器人的仿真度越高，超过95%人们越有好感，但当超过一个临界点时，这种好感度会突然降低，越像人越反感恐惧，直到谷底，所以许多机器人专家在制造机器人时，都尽量避免“机器人”外表太过人格化，以求避免跌入“恐怖谷陷阱”。

国际上机器人的比赛：1. 国际上的机器人足球比赛分为两大系列（机器人世界杯）和FIRA（微型机器人世界杯足球比赛）

（1）机器人世界杯（RoboCup）

1992年加拿大不列颠哥伦比亚大学教授Alan Mackworth 提出机器人进行足球比赛（提出概念）

1992年10月日本草拟了规则和足球机器人和模拟系统的开发原型。（原

型）

1993年6月日本创办机器人比赛命名RoboCup J联赛，随后，更名机器人世界杯RoboCup 。（创办）

1997年8月23-29日日本名古屋举行比赛（首届比赛）

2008年6月在中国苏州举办了第12届机器人世界杯

（2）微型机器人世界杯足球比赛（FIRA）

1995年(Jong—HwanKim)教授提出

1996年11月，韩国首次举办了微型足球比赛(即FIRAMiroSot‘96)，以后每年举办一次机器人足球比赛。

机器人三代发展：

第一代：“示教再现”型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，但对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。（工业机器人）第二代：感知型机器人，随着传感技术和信息处理技术的发展，第二代机器人能够获得作业环境和作业对象的部分有关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。（门口的欢迎机器人）

第三代：智能机器人，它具有更完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。（动画片中的机器人）。

2.机器人相关电影

3.机器人定义及组成

机器人的定义：它是自动控制机器robot的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想模拟其他生物的机械。

理想中的高仿真机器人是整合了控制论、机械、电子、计算机与人工智能、材料学和仿生学的产物，所以机器人是综合微电子技术，自动化控制技术，机械

学、计算机等学科的综合成果。

机器人系统基本结构：机械部分、传感部分、控制部分。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

机器人驱动方式：电力驱动、液压驱动、气压驱动。

电机是发电机和电动机的统称，电机通常分为直流电机和交流电机，交流电机分为异步电机和同步电机两类。人们对电机的要求是体积小、高速、高精度。

4.各类机器人的特点：

工业机器人指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作，所以工业机器人具有以下特点：

1.对工作环境有很强的适应能力，能够代替人类在有害场从事危险工作。（比如排雷、潜水机器人）

2.动作准确度高，可保证产品质量的稳定性。

3.能高强度在环境中从事单调简单的劳动。

4.具有很广泛的通用性。

医用机器人的特点：

1.不能发生错误动作；

2.非专业人员也可以正确使用；

3.对医生提供有效的帮助。

4.可以直接与人接触（不担心被感染或传染）。

5.机器人在航空航天中的应用

20世纪火星探测器

1.2001年4月7日，美国发射””探测器