全国青少年机器人技术等级考试标准

  1  全国青少年机器人技术等级考试标准V3.0.0  2018 年 1 月  2  一级标准科目：机械结构搭建、机器人常用知识。形式：机械结构搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。考核内容：(一) 实践1. 基本结构认知，了解重心和重力的概念2. 掌握六种简单机械原理（杠杆，轮轴，滑轮，斜面，楔，螺旋）3. 了解齿轮和齿轮比的概念4. 了解链传动和带传动的概念5. 了解机器人常用底盘（轮式及履带）(二) 知识1. 了解主流的机器人影视作品及机器人形象2. 掌握稳定结构和不稳定结构的特性3. 掌握齿轮组变速比例的计算4. 熟练区分省力杠杆和费力杠杆5. 熟练区分哪种滑轮会省力  3  6. 了解带传动和链传动各自的优缺点7. 了解不同种类的齿轮  4  二级标准科目：机械结构搭建、机器人常用知识。形式：机械结构搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。电子部分：包含可控制电源通断的电池盒、电机及连接线既可。考核内容：(一) 实践1. 熟练连接独立的电池盒、开关以及电机2. 了解凸轮、滑杆、棘轮、曲柄、连杆等特殊结构3. 掌握电机的应用，能够连接电机完成一定任务，完成旋转、往复、摇摆等动作(二) 知识1. 了解中国及世界机器人领域的重要历史事件2. 了解机器人领域重要的科学家3. 了解重要的机器人理论及相关人物4. 掌握凸轮、滑杆、棘轮、曲柄、蜗轮蜗杆等特殊结构在生活中的应用  5  5. 掌握如何区分不同的曲柄连杆机构6. 了解电机的工作原理7. 了解摩擦力的产生条件和分类8. 了解凸轮机构中从动件的运动轨迹  6  三级标准科目：电子电路搭建、机器人常用知识。形式：电子电路搭建采用基于面包板的实际操作形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的免费软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：(一)知识1. 掌握电流、电压、电阻、导体、半导体等概念2. 掌握串联、并联的概念3. 了解模拟量、数字量、I/O口输入输出等概念4. 了解电子电路领域的相关理论及相关人物5. 了解二极管的特性6. 掌握程序的三种基本结构  7  7. 掌握程序流程图的绘制8. 掌握图形化编程软件的使用9. 掌握变量的概念和应用10.了解函数的定义(二) 电子电路1. 掌握简单的串联、并联电路的连接2. 掌握搭建不同的LED显示效果电路的内容3. 掌握处理按键类型的开关输入信号的内容4. 掌握使用光敏电阻搭建环境光线检测感应电路的内容5. 掌握通过可调电阻控制LED的亮度变化的内容6. 掌握控制蜂鸣器发声的内容  8  四级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识。形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的免费软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：四级内容标准是对前面三级内容的一个综合应用，相同的考核内容未在此列出。（一）知识1.掌握数学（加减乘除）、比较（大于小于等于）及逻辑（与或非）运算2.了解数值在二进制、十进制和十六进制之间进行转换  9  3.掌握驱动电机或伺服电机运转的内容4.掌握已有的一些传感器功能函数的使用5.熟练通过编程实现选择结构和循环结构6.掌握函数的应用，能够完成自定义的函数7.了解类库的概念8.了解自律型机器人的行动方式9.了解细分领域的机器人理论及相关人物10.掌握较为合理的使用变量和自定义函数的内容（二）机器人搭建这部分实践操作主要是搭建能够完成指定任务的机构，与语言程序设计中的内容有部分交叉1. 掌握使用输出数字信号的传感器的内容，如灰度传感器、接近开关、触碰传感器2. 掌握使用输出模拟量信号的传感器的内容，如光线强度传感器3. 掌握使用输出数字脉冲信号的传感器的内容，如超声波测距传感器、红外遥控信号接收传感器4. 掌握驱动电机或伺服电机运转的内容5. 掌握数学（加减乘除）、比较（大于小于等于）及逻辑（与或非）运算6. 熟练应用控制器I/O口实现数字量输出7. 掌握控制机器人平台移动的内容  10  8. 了解利用三极管完成控制电路通断的电路9. 掌握简单的自律型机器人制作（比如简单避障、单线条巡线）10. 熟练通过编程实现选择结构和循环结构11. 掌握函数的应用，能够完成自定义的函数  11  五级标准科目：电子电路搭建、机器人常用知识。形式：电子电路搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的免费软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：(一) 知识1. 了解集成电路、微控制器领域的知名产品，重大工程项目。2. 了解并行通信与串行通信的优缺点3. 了解ROM、RAM、Flash、EEPROM多种存储器之间的不同。4. 了解中断程序的运行机制5. 掌握一维数组及二维数组的应用6. 了解I2C总线通信  12  7. 了解UART串行通信8. 了解SPI总线通信9. 掌握类库的应用10. 了解报文的含义和组成(二) 电子电路搭建1. 熟练使用数码管显示数字，会使用译码器功能的集成电路2. 掌握通过I2C总线通信获取传感器的值，如I2C总线的姿态传感器、RTC实时时钟3. 掌握通过I2C总线通信控制芯片I/O口的输出，如使用芯片PCA85744. 掌握使用其他串行方式控制芯片I/O口的输出，如使用芯片74HC5955. 掌握通过串行通信端口进行数据通信，如使用蓝牙模块或与计算机通信6. 掌握LED点阵或液晶的显示7. 掌握类库的应用  13  六级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识。形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的免费软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：（一）知识1.了解中国及世界机器人领域的知名产品，重大工程项目。2.了解一些常见机器人的工作方式3.了解步进电机、伺服电机的工作原理4.掌握库文件编写5.了解控制理论及PID控制  14  6.了解结构材料中强度和稳定的概念（二）机器人搭建1.掌握机械臂运转的控制2.掌握机械夹持开合的控制3.掌握将数据保存在EEPROM中的内容，保证机器人意外掉电时能够记录之前的状态4.掌握十字路口的巡线动作5.掌握走迷宫操作6.掌握步进电机、伺服电机等器件的使用，能够利用它们完成特定的功能7.掌握通过WiFi模块进行数据通信，如ESP8266  15  七级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识。形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块，包含无线通信模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的开源软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：(一) 知识1. 掌握解释型编程语言的应用2. 了解多种编程语言的形式和特点3. 了解不同处理器之间的差别4. 了解常用Linux命令行操作  16  (二) 机器人搭建掌握一个通过网页来控制的机器人的制作，服务器端运行在机器人上，可以控制机器人的移动以及机械臂的运动，同时机器人能够自己处理避障、防跌落的情况。  17  八级标准科目：机器人搭建、机器人常用知识。形式：机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识采用上机考试形式。器材及软件：结构件：能够满足考试要求的结构件均可。核心控制板：开源硬件控制板，包含硬件的原理图、引导程序（如果含）、操作系统（如果含）、开源的开发环境及源码。目前支持的控制板种类及型号，请至官方网站查询。电子部分：与核心控制板配套的电子元件或模块，包含无线通信模块。开发软件：能够完成开源硬件控制板程序开发的开源软件即可。目前支持的软件种类及版本，请至官方网站查询。考核内容：(一) 知识1. 了解常用嵌入式系统软件2. 了解进行语音处理的主要公司3. 了解常见的机器人操作系统4. 了解数据处理的内容5. 了解智能算法的内容  18  (二) 机器人搭建1. 掌握非特定语音控制机器人的内容，机器人通过网络来处理语音信息。2. 掌握让机器人跟随特定的颜色或物体进行移动的内容3. 掌握让机器人识别人类的面部表情并完成指定的任务的内容