全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試標(biāo)準(zhǔn)V2.5（2016年11月第三次修訂）中國(guó)電子學(xué)會(huì)普及工作委員會(huì)中國(guó)電子學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證與應(yīng)用推廣中心全國(guó)青少年電子信息科普創(chuàng)新聯(lián)盟國(guó)家教育信息化產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟2016年11月說(shuō)明本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)電子學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證與應(yīng)用推廣中心制定。V1版本由中國(guó)電子學(xué)會(huì)培訓(xùn)認(rèn)證科普部開(kāi)發(fā)；V2版本由全國(guó)青少年電子信息科普創(chuàng)新聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)工作組開(kāi)發(fā)，由中國(guó)電子學(xué)會(huì)普及工作委員會(huì)審核通過(guò)，適用于由中國(guó)電子學(xué)會(huì)舉辦的全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試，由經(jīng)授權(quán)的全國(guó)青少年電子信息科普創(chuàng)新教育基地、全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試中心承擔(dān)招生和考試服務(wù)工作。本標(biāo)準(zhǔn)旨在激發(fā)和培養(yǎng)青少年學(xué)習(xí)現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的熱情和興趣，充分適應(yīng)我國(guó)青少年的認(rèn)知心理和水平，從力學(xué)、機(jī)械原理、電子信息和軟件技術(shù)的入門(mén)實(shí)踐出發(fā)，引導(dǎo)青少年建立工程化、系統(tǒng)化的邏輯思維，使青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試更具科普性、趣味性和實(shí)踐性。本標(biāo)準(zhǔn)不以評(píng)價(jià)教學(xué)為目的，考核內(nèi)容不是按照學(xué)校要求設(shè)定，而是從制作機(jī)器人所需要的技能和知識(shí)，以及國(guó)內(nèi)機(jī)器人教育的普及情況而確定，主要以實(shí)踐應(yīng)用能力為主。本標(biāo)準(zhǔn)由低到高分為一級(jí)至六級(jí)。六級(jí)及以上與中國(guó)電子學(xué)會(huì)全國(guó)電子信息專(zhuān)業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證（QCEIT）銜接，進(jìn)入電子信息工程師序列。所有相關(guān)本標(biāo)準(zhǔn)的解釋權(quán)屬于中國(guó)電子學(xué)會(huì)。標(biāo)準(zhǔn)工作組成員組長(zhǎng)：楊晉副組長(zhǎng)：程晨、吳艷光工作專(zhuān)家（按拼音排序）：包明明、蔡志偉、曹盛宏、陳煒、陳愈容、范瑞峰、方明、李庚、李曦、李作林、魯潤(rùn)澤、羅泰然、施宏偉、王建軍、王俊、王海濤、王鵬軍、王志軍、尤單立、余翀、余文科外方專(zhuān)家（按字母排序）：HermanYu,JesseFlot,PaulCopioli參與單位：北京大學(xué)（信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院）北京交通大學(xué)（電子信息工程學(xué)院）北京航空航天大學(xué)（電子信息工程學(xué)院）清華大學(xué)（電子工程系）VEX創(chuàng)首國(guó)際Arduino龍湛（上海）信息科技有限公司ARM安謀電子科技（上海）有限公司Microsoft微軟（中國(guó)）有限公司北京濼喜教育科技有限公司北京童喜同心教育科技有限公司西安樂(lè)博士機(jī)器人有限公司美科科技（北京）有限公司中科直線（北京）科技傳播有限責(zé)任公司深圳盛思科教文化有限公司一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建、機(jī)器人常用知識(shí)形式：機(jī)器人搭建采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)采用上機(jī)考試形式器材：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可考核內(nèi)容：(一)實(shí)踐1.基本結(jié)構(gòu)認(rèn)知2.知道六種簡(jiǎn)單機(jī)械原理（杠桿，輪軸，滑輪，斜面，楔，螺旋）3.齒輪和齒輪比4.傳動(dòng)鏈5.機(jī)器人常用底盤(pán)(二)知識(shí)1.了解主流的機(jī)器人影視作品及機(jī)器人形象2.會(huì)分辨穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)3.會(huì)計(jì)算齒輪組的變速比例4.能夠區(qū)分省力杠桿和費(fèi)力杠桿5.能夠區(qū)分那種滑輪會(huì)省力二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建、機(jī)器人常用知識(shí)形式：機(jī)器人搭建采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)采用上機(jī)考試形式器材：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可電子部分：包含可控制電源通斷的電池盒及電機(jī)既可考核內(nèi)容：(一)實(shí)踐1.使用電池盒類(lèi)型的遙控器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)2.能夠連接獨(dú)立的電池盒、開(kāi)關(guān)以及電機(jī)3.4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成一定任務(wù)(二)知識(shí)1.了解中國(guó)及世界機(jī)器人領(lǐng)域的重要?dú)v史事件2.知道機(jī)器人領(lǐng)域重要的科學(xué)家3.知道重要的機(jī)器人理論及相關(guān)人物4.三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建（任務(wù)式，編程語(yǔ)言和方式不限）、機(jī)器人常用知識(shí)、電子電路基礎(chǔ)形式：機(jī)器人搭建和電子電路基礎(chǔ)采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)采用上機(jī)考試形式器材及軟件：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可核心控制板：開(kāi)源硬件控制板，包含硬件的原理圖、引導(dǎo)程序（如果含）、操作系統(tǒng)（如果含）、開(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境及源碼。目前支持的控制板種類(lèi)及型號(hào)，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢。電子部分：與核心控制板配套的電子元件或模塊開(kāi)發(fā)軟件：能夠完成開(kāi)源硬件控制板程序開(kāi)發(fā)的免費(fèi)軟件即可。目前支持的軟件種類(lèi)及版本，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢?？己藘?nèi)容：(一)電子電路基礎(chǔ)這部分實(shí)踐操作主要在面包板上完成1.能夠完成簡(jiǎn)單的串聯(lián)、并聯(lián)電路2.能夠搭建簡(jiǎn)單的環(huán)境狀態(tài)檢測(cè)感應(yīng)器3.能夠通過(guò)可調(diào)電阻控制LED的亮度變化或控制電機(jī)速度變化(二)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的順序結(jié)構(gòu)程序2.完成簡(jiǎn)單的選擇結(jié)構(gòu)程序（只有一個(gè)if或一個(gè)if/else）3.能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和比較4.能夠簡(jiǎn)單應(yīng)用圖形化編程軟件5.實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入、輸出6.實(shí)現(xiàn)模擬量輸入、輸出(三)機(jī)器人搭建這部分實(shí)踐操作主要是搭建能夠完成指定任務(wù)的機(jī)構(gòu)，與語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中的內(nèi)容有部分交叉1.基本傳感器應(yīng)用2.能夠進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算和比較3.靈活應(yīng)用控制器IO口實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸出4.控制機(jī)器人平臺(tái)移動(dòng)5.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自律型機(jī)器人制作（比如簡(jiǎn)單避障、單線條巡線）6.能夠編寫(xiě)簡(jiǎn)單的順序結(jié)構(gòu)程序7.完成簡(jiǎn)單的選擇結(jié)構(gòu)程序（只有一個(gè)if或一個(gè)if/else）(四)知識(shí)1.知道電力、電流、電壓、電阻、導(dǎo)體、半導(dǎo)體等概念2.知道串聯(lián)、并聯(lián)的概念3.知道模擬量、數(shù)字量、IO口輸入輸出等概念4.了解自律型機(jī)器人的行動(dòng)方式5.知道細(xì)分領(lǐng)域的機(jī)器人理論及相關(guān)人物6.知道LED這種半導(dǎo)體器件是單向?qū)щ姷?、了解氣動(dòng)原理和相關(guān)器件四級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建（任務(wù)式，編程語(yǔ)言和方式不限）、機(jī)器人常用知識(shí)形式：機(jī)器人搭建采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)采用上機(jī)考試形式器材及軟件：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可核心控制板：開(kāi)源硬件控制板，包含硬件的原理圖、引導(dǎo)程序（如果含）、操作系統(tǒng)（如果含）、開(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境及源碼。目前支持的控制板種類(lèi)及型號(hào)，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢。電子部分：與核心控制板配套的電子元件或模塊開(kāi)發(fā)軟件：能夠完成開(kāi)源硬件控制板程序開(kāi)發(fā)的免費(fèi)軟件即可。目前支持的軟件種類(lèi)及版本，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢?？己藘?nèi)容：(一)機(jī)器人搭建1.高級(jí)傳感器認(rèn)知和應(yīng)用2.能夠通過(guò)總線或串行、并行接口獲取傳感器的采集值3.能夠?qū)?shù)據(jù)保存在掉電后也不丟失的位置4.能夠完成十字路口的巡線動(dòng)作5.能夠完成走迷宮操作6.會(huì)使用智能電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等器件完成特定的功能。7.能夠使用高端遙控器控制模型。(二)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)控制2.for循環(huán)3.while、do-while循環(huán)4.switch選擇5.UART串行通信6.IIC串行通信7.數(shù)組(三)知識(shí)1.了解中國(guó)及世界機(jī)器人領(lǐng)域的知名產(chǎn)品，重大工程項(xiàng)目。2.了解高級(jí)傳感器的實(shí)現(xiàn)原理3.了解計(jì)算機(jī)組成部分4.知道ROM、RAM、Flash、EEPROM多種存儲(chǔ)器之間的不同。5.知道不同串行通信協(xié)議之間的區(qū)別五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建（任務(wù)式，編程語(yǔ)言和方式不限）、機(jī)器人常用知識(shí)形式：機(jī)器人搭建采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)采用上機(jī)考試形式器材及軟件：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可核心控制板：開(kāi)源硬件控制板，包含硬件的原理圖、引導(dǎo)程序（如果含）、操作系統(tǒng)（如果含）、開(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境及源碼。目前支持的控制板種類(lèi)及型號(hào)，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢。電子部分：與核心控制板配套的電子元件或模塊，包含無(wú)線通信模塊開(kāi)發(fā)軟件：能夠完成開(kāi)源硬件控制板程序開(kāi)發(fā)的開(kāi)源軟件即可。目前支持的軟件種類(lèi)及版本，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢?？己藘?nèi)容：(一)機(jī)器人搭建1.組網(wǎng)通信應(yīng)用，能夠通過(guò)無(wú)線通信模塊（ZigBee、藍(lán)牙、WiFi等）將多個(gè)分散的主體統(tǒng)一規(guī)劃完成一定特殊任務(wù)。2.能夠利用廣域網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能家居及遠(yuǎn)程遙控等基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器人應(yīng)用。(二)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1.二維數(shù)組2.SPI通信3.函數(shù)4.類(lèi)庫(kù)導(dǎo)入5.對(duì)象(三)知識(shí)1.了解不同處理器之間的差別2.知道不同無(wú)線傳輸方式的差別3.了解短波、中波、長(zhǎng)波通信4.知道C++語(yǔ)言的特點(diǎn)5.結(jié)構(gòu)材料中強(qiáng)度和穩(wěn)定的概念6.功率計(jì)算、電源容量計(jì)算六級(jí)標(biāo)準(zhǔn)科目：機(jī)器人搭建（任務(wù)式，編程語(yǔ)言和方式不限）、機(jī)器人常用知識(shí)、語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（Arduino、Python、C++三選一）形式：機(jī)器人搭建采用實(shí)際操作的形式，機(jī)器人常用知識(shí)和語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)采用上機(jī)考試形式器材及軟件：結(jié)構(gòu)件：能夠滿足考試要求的結(jié)構(gòu)件均可核心控制板：開(kāi)源硬件控制板，包含硬件的原理圖、引導(dǎo)程序（如果含）、操作系統(tǒng)（如果含）、開(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境及源碼。目前支持的控制板種類(lèi)及型號(hào)，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢。電子部分：與核心控制板配套的電子元件或模塊，包含無(wú)線通信模塊開(kāi)發(fā)軟件：能夠完成開(kāi)源硬件控制板程序開(kāi)發(fā)的開(kāi)源軟件即可。目前支持的軟件種類(lèi)及版本，請(qǐng)至官方網(wǎng)站查詢?？己藘?nèi)容：(一)機(jī)器人搭建1.大型復(fù)雜機(jī)器人，注重人工智能2.通過(guò)視覺(jué)識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)平衡算法等技能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、智能、動(dòng)態(tài)型機(jī)器人創(chuàng)新作品(二)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)1、類(lèi)庫(kù)設(shè)計(jì)2、繼承3、多態(tài)(三)知識(shí)1.了解不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及一些常用的信號(hào)處理方式2.了解多種編程語(yǔ)言的形式和特點(diǎn)3.嵌入式系統(tǒng)的概念4.常用嵌入式處理器5.常用嵌入式系統(tǒng)軟件6.操作系統(tǒng)原理7.知道進(jìn)行語(yǔ)音處理的主要公司8.了解常見(jiàn)的機(jī)器人操作系統(tǒng)9.控制理論和PID控制全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試官方網(wǎng)站（）全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試服務(wù)網(wǎng)站全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試試卷（二級(jí)）一、實(shí)操模型樣例（70分）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：模型框架（15分）a.框架零件的位置（7分）b.螺絲的固定程度（3分）c.框架整體協(xié)調(diào)性（5分）動(dòng)力傳遞和表現(xiàn)形式（20分）a.減小摩擦力的裝置（5）b.傳動(dòng)部件和表現(xiàn)部件的位置（5分）c.傳遞和表現(xiàn)的準(zhǔn)確性（5分）模型整體（20分）a.模型整體完整性（5分）b.外形美觀（5分）c.模型整體動(dòng)作順利流暢（5分）時(shí)間a.在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，每超5分鐘扣2分（10分）二、簡(jiǎn)答題（30分）1.請(qǐng)?jiān)谙旅鎸?xiě)出該模型的用途（10分）答案：該模型叫做舂米機(jī)，它的作用是將稻谷的外殼去掉。2.請(qǐng)下面寫(xiě)出該模型中蘊(yùn)含的知識(shí)點(diǎn)（請(qǐng)同學(xué)分條作答，20分）答案：（1）皮帶傳遞動(dòng)力：皮帶可以遠(yuǎn)距離傳遞動(dòng)力；在傳遞動(dòng)力過(guò)程中會(huì)有能量的損失；齒輪相比傳遞動(dòng)力不夠精準(zhǔn)。（5分）（2）減速裝置：電機(jī)上的小滑輪與軸上的大滑輪通過(guò)皮帶連接構(gòu)成了一個(gè)減速裝置，減速裝置可以獲得更大的動(dòng)力。（5分）（3）凸輪裝置：由兩個(gè)大齒輪和一個(gè)長(zhǎng)螺絲構(gòu)成了一個(gè)凸輪裝置，它的作用是使得舂米機(jī)的舂頭可以上下移動(dòng)。（10分）全國(guó)青少年機(jī)器人等級(jí)考試一二級(jí)內(nèi)容概述TOC\o"1-3"\h\u一、力的認(rèn)知 451.1力的介紹 451.2重力 451.3摩擦力 451.4.慣性 46二、簡(jiǎn)單機(jī)械 472.1杠桿 472.2滑輪 482.3功和功率 48三、特殊的結(jié)構(gòu) 493.1凸輪裝置 493.1.1定義 493.1.2組成 493.1.3分類(lèi) 503.1.4運(yùn)動(dòng)規(guī)律 563.1.5從動(dòng)件常見(jiàn)運(yùn)動(dòng) 563.1.6.特點(diǎn) 583.2曲柄 593.3棘輪 603.3.1定義 603.3.2組成 603.3.3工作原理 603.3.4分類(lèi) 613.3.5作用 633.4滑桿 643.5連桿裝置 64四、機(jī)器人通識(shí) 644.1機(jī)器人的發(fā)展 644.2機(jī)器人現(xiàn)代發(fā)展 664.3機(jī)器人基本組成 674.4工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn) 674.5機(jī)器人相關(guān)電影 68

一、力的認(rèn)知1.1力的介紹符號(hào)：F單位：牛頓N力的效果：可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或改變物體的形態(tài)。力的三要素：大小、方向以及作用點(diǎn)1.2重力定義：重力是我們生活中無(wú)時(shí)無(wú)刻都存在的一種力，是由于地球的吸引而受到的力符號(hào)：G重心：地球吸引物體的每一個(gè)部分，但是對(duì)于整個(gè)物體，重力作用的表現(xiàn)就好像它作用在物體的一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)就是物體的重心。質(zhì)地均勻外形規(guī)則的物體的中心，很容易確定大?。篏=mg重力=質(zhì)量*重力加速度g=9.8N/Kg1.3摩擦力定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫做摩擦力。影響因素：接觸面所受的壓力，接觸面的粗糙程度。方向：阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。分類(lèi)：靜摩擦，滑動(dòng)摩擦，滾動(dòng)摩擦三種摩擦力的區(qū)別靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力滾動(dòng)摩擦力力產(chǎn)生的條件1.兩物體進(jìn)行直接接觸、擠壓2.接觸面粗糙3.兩物體相對(duì)靜止4.有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（平行施力，但又沒(méi)有讓物體真正動(dòng)起來(lái)）1.兩物體進(jìn)行直接接觸、擠壓2.產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)1.物體在平面上進(jìn)行滾動(dòng)（每個(gè)點(diǎn)都與平面接觸，本質(zhì)是靜摩擦，只因物體的幾何屬性是球體表面力的方向摩擦力總是相反于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，可用平衡法來(lái)判斷。可以是阻力，也可以是動(dòng)力。（走路是利用靜摩擦力）摩擦力相反于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)摩擦力相反于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)力的大小利用受力平衡計(jì)算重力與表面的粗糙程度F=u·NF是摩擦力u是摩擦因素N是壓力滑動(dòng)摩擦力的1/60～1/401.4.慣性定義：物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。慣性是物體的一種固有屬性二、簡(jiǎn)單機(jī)械2.1杠桿定義：能繞某一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的桿杠桿原理公式是由阿基米德總結(jié)的。阿基米德曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，給我一個(gè)支點(diǎn)，我能翹起整個(gè)地球。利用的就是杠桿原理。（結(jié)合力的三要素?cái)U(kuò)展）三要素：動(dòng)力點(diǎn)，支點(diǎn)，阻力點(diǎn)。L1L2平衡條件：阻力*阻力臂=動(dòng)力*動(dòng)力臂F1L1=F2LL1L2F1F2L1L2分類(lèi)條件力矩活動(dòng)距離(紅線部分)生活實(shí)例省力杠桿L1<L2F1>F2費(fèi)距離瓶起子螺絲刀費(fèi)力杠桿L1>L2F1<F2省距離魚(yú)竿筷子等臂杠桿L1=L2F1=F2不費(fèi)不省蹺蹺板天平生活中的杠桿看需求，有時(shí)使用費(fèi)力杠桿，為了省距離。2.2滑輪定滑輪：軸的位置固定不變的滑輪動(dòng)滑輪：軸的位置隨著被拉物體一起運(yùn)動(dòng)的滑輪?；喎诸?lèi)力大小方向距離本質(zhì)定滑輪不變改變距離不變等臂杠桿動(dòng)滑輪力減小一半不變費(fèi)距離二倍省力杠桿滑輪組：由多個(gè)動(dòng)滑輪和定滑輪組成的機(jī)構(gòu)。2.3功和功率功的定義：一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的方向移動(dòng)了一段距離，這個(gè)力的作用就顯示出成效，力學(xué)里就說(shuō)這個(gè)力做了功。功包含兩個(gè)必要因素：一個(gè)是作用在物體上的力，一個(gè)是物體在這個(gè)力的方向上移動(dòng)的距離。大?。汗?力*力的方向上移動(dòng)的距離W=Fs單位：焦耳符號(hào)：J1J=1N*m三、特殊的結(jié)構(gòu)3.1凸輪裝置3.1.1定義凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)注1：高副機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱高副）：在機(jī)械工程中，指的是機(jī)構(gòu)的兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。例如齒輪副和凸輪副注2：低副機(jī)構(gòu)（低副）：通過(guò)面的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副3.1.2組成凸輪：一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件一般為主動(dòng)件。等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）從動(dòng)件凸輪從動(dòng)件：傳遞動(dòng)力和實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的構(gòu)件，一般作連續(xù)或間歇性的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。從動(dòng)件上升的最大距離叫做升程。機(jī)架：框架結(jié)構(gòu)。3.1.3分類(lèi)（1）按凸輪不同：盤(pán)形凸輪：最基本的形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用最為廣泛。移動(dòng)凸輪：凸輪相對(duì)機(jī)架做直線移動(dòng)。圓柱凸輪：屬于空間凸輪機(jī)構(gòu)。（2）按從動(dòng)件不同：a.形狀不同：尖頂從動(dòng)件：基本形式優(yōu)點(diǎn)：能與任意復(fù)雜的凸輪輪廓保持接觸，從而使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)：尖端處極易磨損，適用：傳力不大的低速機(jī)構(gòu)。滾子從動(dòng)件：優(yōu)點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件之間為滾動(dòng)摩擦，因此摩擦磨損較小，用于傳遞較大的動(dòng)力，應(yīng)用較廣。適用：中、低速機(jī)構(gòu)。平底從動(dòng)件：優(yōu)點(diǎn)：從動(dòng)件與凸輪之間易形成油膜，潤(rùn)滑狀況好，受力平穩(wěn)，傳動(dòng)效率高。缺點(diǎn):與之相配合的凸輪輪廓須全部外凸。適用：高速場(chǎng)合。b.根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式的不同：直動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)，其尖端的運(yùn)動(dòng)軌跡為一段直線。直動(dòng)從動(dòng)件又分為兩種。對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件：尖端或滾子中心的軌跡通過(guò)凸輪的軸心。偏置直動(dòng)從動(dòng)件：尖端或滾子中心的軌跡不通過(guò)凸輪的軸心。擺動(dòng)從動(dòng)件：從動(dòng)件作往復(fù)擺動(dòng)，其尖端的運(yùn)動(dòng)軌跡為一段圓弧。（3）按高副接觸方式不同a、力鎖合：重力鎖合：依靠重力將從動(dòng)件恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)的鎖合方式。彈力鎖合:依靠彈力將從動(dòng)件恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)的鎖合方式。幾何鎖合1．槽凸輪機(jī)構(gòu)：槽兩側(cè)面的法向距離等于滾子直徑。2.主回凸輪機(jī)構(gòu)(共軛凸輪機(jī)構(gòu))：一個(gè)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件完成正行程運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)凸輪推動(dòng)從動(dòng)件完成反行程的運(yùn)動(dòng)。3.等徑凸輪機(jī)構(gòu)：兩滾子中心間的距離始終保持不變。4.等寬凸輪機(jī)構(gòu)：凸輪廓線上任意兩條平行切線間的距離都等于框架內(nèi)側(cè)的寬度。3.1.4運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.凸輪的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的快慢。2.凸輪的外廓形狀決定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（凸輪的外廓形狀取決于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，只要根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以了。）3.只要做出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，就能使從?dòng)桿得到任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。3.1.5從動(dòng)件常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)(1)等速運(yùn)動(dòng)：特點(diǎn)：行程始末速度有突變，加速度理論上由零變?yōu)闊o(wú)窮大，從而使從動(dòng)件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊，存在剛性沖擊。適應(yīng)場(chǎng)合：低速輕載(2)等加等減速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：行程始末和中點(diǎn)，加速度突變，存在柔性沖擊。適應(yīng)場(chǎng)合：用于中速輕載。(3)余弦加速運(yùn)動(dòng)（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）特點(diǎn)：有柔性沖擊。適應(yīng)場(chǎng)合：用于中、低速輕載。當(dāng)從動(dòng)件作無(wú)停歇連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用于高速。(4)正弦加速運(yùn)動(dòng)（擺線運(yùn)動(dòng)）特點(diǎn)：無(wú)剛、柔性沖擊適用場(chǎng)合：用于高速。3.1.6.特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便；可以實(shí)現(xiàn)任意預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。（2）缺點(diǎn)：高副接觸（點(diǎn)或線）壓力較大，點(diǎn)、線接觸易磨損；維修困難；凸輪輪廓加工困難，費(fèi)用較高；行程較短3.2曲柄曲柄滑塊結(jié)構(gòu)2.曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成:機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組作用：將圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)擺動(dòng)，或者將往復(fù)擺動(dòng)變?yōu)閳A周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)，自行車(chē)，飛剪。3.3棘輪3.3.1定義由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3.3.2組成棘輪擺桿止回棘爪：靜止可靠，防止棘輪反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)棘爪（主動(dòng)棘爪）：3.3.3工作原理主動(dòng)件空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。當(dāng)主動(dòng)件順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)件逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過(guò)，所以，這時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)主動(dòng)件作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，3.3.4分類(lèi)按結(jié)構(gòu)形式：齒式棘輪機(jī)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；動(dòng)與停的時(shí)間比可通過(guò)選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：動(dòng)程只能作有級(jí)調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無(wú)齒摩擦代替棘輪。特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音；動(dòng)程可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但是傳動(dòng)精度不高。適用于低速輕載的場(chǎng)合。按嚙合方式外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣。內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式。單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)：當(dāng)主動(dòng)件按某一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，才能推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)：在主動(dòng)搖桿向兩個(gè)方向往復(fù)擺動(dòng)的過(guò)程中，分別帶動(dòng)兩個(gè)棘爪，兩次推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)常用于載荷較大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動(dòng)擺桿的擺角小于棘輪齒距的場(chǎng)合。以上介紹的棘輪機(jī)構(gòu)，都只能按一個(gè)方向作單向間歇運(yùn)動(dòng)。雙向式棘輪機(jī)構(gòu)：可通過(guò)改變棘爪的擺動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)棘輪兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖示為兩種雙向式棘輪機(jī)構(gòu)的形式，雙向式棘輪機(jī)構(gòu)必須采用對(duì)稱齒形。3.3.5作用棘輪機(jī)構(gòu)將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。常應(yīng)用于千斤頂，腰帶，自行車(chē)當(dāng)中3.4滑桿運(yùn)動(dòng)方式為回轉(zhuǎn)體作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滑塊從動(dòng)，滑桿繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并始終保持與滑塊的共軸關(guān)系。應(yīng)用：古代花轎，縫紉機(jī)，3.5連桿裝置定義：由若干有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件用低副聯(lián)接組成的機(jī)構(gòu)。應(yīng)用：足式機(jī)器人等四、機(jī)器人通識(shí)4.1機(jī)器人的發(fā)展機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動(dòng)作的專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)?！?.1910年

捷克斯洛伐克卡雷爾·恰佩克科幻小說(shuō)創(chuàng)造出“Robot”這個(gè)詞。2.1911年

美國(guó)西屋電氣公司家用機(jī)器人它由電纜控制，可以行走，會(huì)說(shuō)77個(gè)字，甚至可以抽煙，不過(guò)離真正干家務(wù)活還差得遠(yuǎn)。但它讓人們對(duì)家用機(jī)器人的憧憬變得更加具體。3.1912年

美國(guó)阿西莫夫科幻小說(shuō)提出“機(jī)器人三定律”。后來(lái)成為學(xué)術(shù)界默認(rèn)的研發(fā)原則。4.1954年

美國(guó)喬治·德沃爾世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人Unimate尤尼梅特（即世界上第一臺(tái)真正的機(jī)器人）5.1959年

德沃爾和約瑟夫·英格伯格第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人世界上第一家機(jī)器人制造工廠——Unimation公司。由于英格伯格對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和宣傳，他也被稱為“工業(yè)機(jī)器人之父”?！皺C(jī)器人三原則”：1.機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi)；2.機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令，與第一條違背的命令除外；3.機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第一條相抵觸者除外。這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng)。機(jī)器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則。6.1966年斯坦福大學(xué)人工智能研究中心謝克機(jī)器人（ShakeTheRobot）第一臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人它被賦予了有限的觀察和環(huán)境建模能力，控制它的計(jì)算機(jī)要填滿整個(gè)房間。7.1969年日本機(jī)器人專(zhuān)家森昌弘“恐怖谷理論”：人形玩具或機(jī)器人的仿真度越高，超過(guò)95%人們?cè)接泻酶?，但?dāng)超過(guò)一個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，這種好感度會(huì)突然降低，越像人越反感恐懼，直至谷底，稱之為恐怖谷。也許正因?yàn)槿绱?，許多機(jī)器人專(zhuān)家在制造機(jī)器人時(shí)，都盡量避免“機(jī)器人”外表太過(guò)人格化，以求避免跌入“恐怖谷陷阱”。4.2機(jī)器人現(xiàn)代發(fā)展1.國(guó)際上的機(jī)器人足球比賽分為兩大系列RoboCUP（機(jī)器人世界杯）和FIRA（微型機(jī)器人世界杯足