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【3.0】青少年机器人技术等级考试之考试标准

2020-08-03  长沙7喜

   V3.0.3

全国青少年机器人技术等级考试标准

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. 掌握省力杠杆和费力杠杆 

  5. 掌握动滑轮、定滑轮的特点 

  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

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. 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

三级标准

科目:图形化编程、电子电路搭建、机器人常用知识。 

形式:软件知识、硬件知识、机器人常用知识采用上机考试形式。电子电路搭建采用现场实际操作形式。  

器材及软件:

核心控制板:Arduino 开源硬件控制板,包含硬件的原理图、引导程序(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图形化编程软件即可。建议采用 Mixly 软件。 

考核内容:

(一) 知识

  1. 了解电子电路领域的相关理论、相关人物及前沿科技时事 

  2. 理解电流、电压、电阻、欧姆定律、导体、半导体等概念 

  3. 理解串联、并联的概念 

  4. 理解二极管的特性 

  5. 理解控制系统的基本工作流程 

  6. 理解模拟量、数字量、I/O 口输入输出等概念 

  7. 掌握图形化编程软件的使用 

  8. 掌握图形化环境下,程序设计的三种基本结构、变量的定义及 使用 

  9. 掌握图形化编程环境下,数学、比较、逻辑运算

  10. 掌握程序流程图的绘制 

(二) 电子电路、图形化编程

  1. 掌握简单的串联、并联电路、混合连接的电路连接 

  2. 掌握搭建不同的 LED 显示效果的电路 

  3. 掌握处理按键类型数字输入信号的电路 

  4. 掌握使用光敏电阻搭建环境光线检测感应的电路 

  5. 掌握通过可调电阻控制 LED 的亮度变化的电路 

  6. 掌握通过蜂鸣器发出不同声调的电路 

  7. 掌握通过图形化编程,使用超声波传感器、舵机以及红外遥控 器 

  8. 掌握通过图形化编程、利用不同传感器、执行器,实现简单的 交互装置

四级标准

科目:代码编程、机器人搭建、机器人常用知识。

形式:软件知识、硬件知识、机器人常用知识采用上机考试形式。

电子电路搭建、机器人搭建采用现场实际操作形式。 

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:Arduino 开源硬件控制板,包含硬件的原理图、引导 程序(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。 

编程语言:Arduino C/C++ IDE 

软件:能够完成开源硬件控制板程序代码编写的软件即可。目前支持的软件包括 Arduino IDE 等。 

考核内容: 四级标准内容向下囊括三级内容,相同的考核内容未在此列出。 

(一)知识

  1. 了解细分领域的机器人理论及相关人物及前沿科技时事 

  2. 掌握数值在二进制、十进制和十六进制之间进行转换

  3. 掌握上拉、下拉电阻电路的基本概念 

  4. 掌握模拟量、数字量、I/O 口输入输出等概念 

  5. 掌握程序设计的三种基本结构、自定义函数 

  6. 掌握变量及变量的作用域 

  7. 掌握数学、比较及逻辑运算 

  8. 掌握直流电机运动控制及伺服电机(舵机)控制 

  9. 掌握已有的一些传感器功能函数的使用 

  10. 掌握类库概念、安装及使用 

  11. 理解三极管的功能 

  12. 理解常用传感器、执行器的工作原理 

  13. 理解开环控制和闭环控制 

  14. 了解自律型(反馈型)机器人的行动方式 

(二)机器人搭建

实际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,如灰度传感器(循迹模块)、接近开关、触碰传感器 

  2. 掌握使用输出模拟信号的传感器,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,如超声波测距传感器、 红外遥控信号接收传感器 

  4. 掌握通过控制器 I/O 口实现数字信号、模拟信号的读写

  5. 掌握通过编程控制伺服电机(舵机)实现指定转动

  6. 掌握通过编程控制机器人平台移动 

  7. 掌握通过编程利用三极管控制电路通断 

  8. 掌握简单的自律型机器人制作,如自动跟随、简单避障、单线 条巡线

五级标准

科目:代码编程、电子电路搭建、机器人常用知识。

形式:软件知识、硬件知识、机器人常用知识采用上机考试形式。电子电路搭建、机器人搭建采用现场实际操作形式。

器材及软件:

核心控制板:ESP32 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。 

编程语言:Arduino C/C++、ESP32 for Arduino IDE

软件:能够完成开源硬件控制板程序代码编写的软件即可。目前支持的软件包括 Arduino IDE 等。 

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,重大工程项目及前 沿科技时事 

  2. 掌握控制板的基本功能和特性 

  3. 理解中断程序的运行机制 

  4. 掌握中断回调函数的使用  

  5. 掌握一维数组及二维数组的应用 

  6. 理解 UART 串行通信基本原理

  7. 理解报文的含义和组成 

  8. 掌握数据位的操作 

  9. 掌握利用串口库进行串口数据的读写操作 

  10. 掌握字符串的基本操作 

(二) 电子电路搭建 

  1. 掌握数码管和 LED 点阵的使用 

  2. 掌握通过软件实现按键消抖 

  3. 掌握移位寄存器芯片 74HC595 的使用 

  4. 掌握通过 UART 进行数据通信,如使用蓝牙模块或与计算机通信 

  5. 掌握 EEPROM 的读写操作

六级标准

科目:代码编程、电子电路搭建、机器人常用知识。 

形式:软件知识、硬件知识、机器人常用知识采用上机考试形式。

电 子电路搭建、机器人搭建采用现场实际操作形式。 

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:ESP32 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。 

编程语言:Arduino C/C++、ESP32 for Arduino IDE 

软件:能够完成开源硬件控制板程序代码编写的软件即可。目前支持的软件包括 Arduino IDE 等。 

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,重大工程项目及前 沿科技时事 

  2. 理解 I2C 总线通信基础知识 

  3. 理解 SPI 总线通信基础知识  

  4. 理解互联网基础知识 

  5. 理解 HTML 的基本结构 

  6. 理解步进电机的工作原理及运动控制 

  7. 理解 PID 控制基本概念 

  8. 理解姿态传感器的基础知识 

  9. 掌握利用 I2C 库进行数据的读写操作 

  10. 掌握利用 WiFi 库进行 Web 服务器的建立、数据读入和输出

(二)机器人搭建

  1. 掌握步进电机的使用,能够利用它们完成指定的动作 

  2. 掌握通过 WiFi 对硬件进行读写操作 

  3. 掌握通过 I2C 库获取传感器的值,如获取 I2C 接口的姿态传感 器的值 

  4. 掌握通过 I2C 库控制液晶显示屏 

  5. 掌握利用中断读取码盘数据 

  6. 掌握比例控制,控制机器人按照 指定路线移动

七级标准

科目:代码编程、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. 掌握常用 Linux 命令行操作

  5. 掌握常用的算法 

  6. 了解人工智能的基本知识  

(二) 机器人搭建

掌握一个通过 WiFi 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。

八级标准

科目:代码编程、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. 理解常见的机器人操作系统 

  3. 了解深度学习的基本知识 

  4. 掌握调用人工智能算法进行语音识别 

  5. 掌握调用人工智能算法对图像进行分类和识别

(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 

  4. 掌握让机器人识别指定的图案或文字并完成指定的任务

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