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第1章 奇妙的机器人世界1

1.1 神奇的机器人1

1.1.1 什么是机器人？1

1.1.2 从一个单词“Robot”说起2

1.1.3 机器人安全吗？——机器人安全三原则4

1.2 古代也有机器人5

1.2.1 世界上最早的机器人5

1.2.2 古代中国机器人6

1.2.3 古代外国机器人9

1.3 现代机器人演义12

1.3.1 现代机器人的起源12

1.3.2 现代机器人的发展13

1.3.3 现代机器人的分类15

第2章 机器人的身体——硬件组成及原理25

2.1 钢筋铁骨的机械零件26

2.1.1 搭建身体框架的孔板26

2.1.2 撑起其他部件的六棱柱28

2.1.3 把各部件连起来的连接件28

2.1.4 用处多多的轮子30

2.1.5 不能缺少的螺钉与螺母31

2.2 充满活力的电器部件32

2.2.1 聪明的大脑——CPU板32

2.2.2 机器人的感觉器官——传感器37

2.2.3 机器人的运动器官——电机45

2.2.4 机器人的心脏——电源49

2.2.5 把快乐传递——LED板51

2.3 解剖机器人的大脑——嵌入式系统原理52

2.3.1 机器人大脑的内部世界52

2.3.2 程序和数据住在哪里？——存储程序56

2.3.3 我的脑里只有你——二进制58

第3章 机器人的思维——程序设计65

3.1 话说机器人编程65

3.2 程序的翻译官——GULC67

3.2.1 GULC操作界面68

3.2.2 GULC程序框架74

3.2.3 GULC编程步骤75

3.3 机器人唱歌 蜂鸣器控制和数据概念81

3.3.1 用play演奏乐曲81

3.3.2 delay命令的妙用86

3.3.3 你知道“哆来咪”吗？——数据与数据类型88

3.4 机器人跳舞马达控制和数据运算94

3.4.1 动动腿——DC马达动起来95

3.4.2 摆摆手——伺服马达听话了98

3.4.3 把数据加工一下——数据运算100

3.5 你知道小星星吗——LED控制和程序结构113

3.5.1 一闪一闪亮晶晶——on/off命令113

3.5.2 玩出新花样——机器人程序结构115

3.6 耳聪目明的机器人——传感器命令和数组127

3.6.1 机器人传感器输入127

3.6.2 特殊的数据类型——数组129

3.7 机器人命令大盘点——命令总结与函数132

3.7.1 机器人命令总结132

3.7.2 函数的概念132

3.8 还有哪些工具——ProboScratch简介133

3.8.1 ProboScratch界面134

3.8.2 ProboScratch编程139

第4章 我们都是小创客——机器人制作举例143

4.1 听话的恐龙机器人143

4.1.1 恐龙机器人简介143

4.1.2 恐龙机器人的硬件搭建144

4.1.3 恐龙机器人的程序设计145

4.2 宠物狗机器人151

4.2.1 宠物狗机器人简介151

4.2.2 宠物狗机器人的硬件搭建151

4.2.3 宠物狗机器人的程序设计153

4.3 火车机器人156

4.3.1 火车机器人简介156

4.3.2 火车机器人的硬件搭建157

4.3.3 火车机器人的程序设计160

4.4 人工机械手臂161

4.4.1 人工机械手臂简介161

4.4.2 人工机械手臂的硬件搭建162

4.4.3 人工机械手臂的程序设计165

第5章 机器人中的STEM167

5.1 生命科学167

5.1.1 什么是仿生机器人167

5.1.2 青蛙机器人与青蛙169

5.1.3 蟑螂机器人与蟑螂170

5.1.4 螳螂机器人与螳螂172

5.1.5 恐龙机器人与恐龙173

5.2 空间科学175

5.3 物质科学178

5.3.1 机器人中的力178

5.3.2 机器人中的简单机械181

5.3.3 机器人中的机械应用举例——投石器机器人185

5.3.4 机器人中的电186

5.3.5 机器人中的电磁感应192

5.3.6 机器人的能量守恒194

5.3.7 机器人眼中的光195

5.4 信息科学199

5.4.1 计算机演义——计算机的起源与发展199

5.4.2 人工智能演义——人工智能的起源与发展205

5.4.3 通信技术演义——通信与移动通信208

5.5 数学相关212

5.5.1 哪个六棱柱好？——认识长度212

5.5.2 谁的机器人最快——认识速度214

5.5.3 “鼹鼠游戏”机器人中的不一定——随机与概率218

5.6 工程与技术相关219

5.6.1 机器人制作的最高机密——想象力比知识重要219

5.6.2 近现代科学与技术的革命220

附录A 中小学机器人教学之我见227

A.1 中小学机器人教学的内容227

A.1.1 中小学机器人学科概念228

A.1.2 中小学机器人工程实践230

A.1.3 中小学机器人跨领域概念231

A.2 中小学机器人教学的目标232

A.2.1 知识233

A.2.2 领会234

A.2.3 运用234

A.2.4 分析234

A.2.5 综合235

A.2.6 评价235

A.3 中小学机器人教学中的能力培养236

A.3.1 空间想象能力的培养236

A.3.2 动手能力的培养237

A.3.3 逻辑思维能力培养237

A.3.4 团队协作能力培养238

A.3.5 创新思维能力培养238

A.4 中小学机器人教学的设计239

A.4.1 学习者分析与教学内容建议239

A.4.2 学习理论在中小学机器人教学中的应用241

A.4.3 中小学机器人教学的建议243

附录B 机器人对抗比赛规则245

B.1 任务内容245

B.2 任务规则245

B.2.1 比赛前的准备245

B.2.2 比赛评判246

B.3 场地要求247

参考文献249