全国机器人技术等级考试标准.pdf

1 全国青少年机器人技术等级考试标准 V2.5 （2016 年 11 月第三次修订） 中 国 电 子 学 会 普 及 工 作 委 员 会 中国电子学会标准认证与应用推广中心 全 国 青 少 年 电 子 信 息 科 普 创 新 联 盟 国家教育信息化产业技术创新战略联盟 2016 年 11 月 2 说明 本标准由中国电子学会标准认证与应用推广中心制定。V1 版本由中国电子学会培训认证科普部开发；V2 版本由全国青少 年电子信息科普创新联盟标准工作组开发，由中国电子学会普 及工作委员会审核通过，适用于由中国电子学会举办的全国青 少年机器人技术等级考试，由经授权的全国青少年电子信息科 普创新教育基地、全国青少年机器人技术等级考试中心承担招 生和考试服务工作。 本标准旨在激发和培养青少年学习现代机器人技术的热情 和兴趣，充分适应我国青少年的认知心理和水平，从力学、机 械原理、电子信息和软件技术的入门实践出发，引导青少年建 立工程化、系统化的逻辑思维，使青少年机器人技术等级考试 更具科普性、趣味性和实践性。 本标准不以评价教学为目的，考核内容不是按照学校要求 设定，而是从制作机器人所需要的技能和知识，以及国内机器 人教育的普及情况而确定，主要以实践应用能力为主。 本标准由低到高分为一级至六级。六级及以上与中国电子 学会全国电子信息专业技术资格认证（QCEIT ）衔接，进入电子 信息工程师序列。 所有相关本标准的解释权属于中国电子学会。 3 标准工作组成员 组长： 杨晋副组长：程晨、吴艳光 工作专家（按拼音排序）：包明明、蔡志伟、曹盛宏、陈炜、 陈愈容、范瑞峰、方明、李庚、李曦、李作林、 鲁润泽、罗泰然、施宏伟、王建军、王俊、王海涛、 王鹏军、王志军、尤单立、余翀、余文科 外方专家（按字母排序）：HermanYu,JesseFlot,PaulCopioli 参与单位 ： 北京大学（信息科学技术学院） 北京交通大学（电子信息工程学院） 北京航空航天大学（电子信息工程学院） 清华大学（电子工程系） VEX创首国际 Arduino 龙湛（上海）信息科技有限公司 ARM 安谋电子科技（上海）有限公司 Microsoft微软（中国）有限公司 北京泺喜教育科技有限公司 北京童喜同心教育科技有限公司 西安乐博士机器人有限公司 美科科技（北京）有限公司 中科直线（北京）科技传播有限责任公司 深圳盛思科教文化有限公司 4 一级标准 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： 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 2. 知道六种简单机械原理（杠杆，轮轴，滑轮，斜面，楔， 螺旋） 3. 齿轮和齿轮比 4. 传动链 5. 机器人常用底盘 ( 二) 知识 1. 了解主流的机器人影视作品及机器人形象 2. 会分辨稳定结构和不稳定结构 3. 会计算齿轮组的变速比例 4. 能够区分省力杠杆和费力杠杆 5. 能够区分那种滑轮会省力 5 二级标准 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： 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及电机既可 考核内容： ( 一) 实践 1. 使用电池盒类型的遥控器控制电机运转 2. 能够连接独立的电池盒、开关以及电机 3. 完成凸轮、滑杆、棘轮、曲柄、连杆等特殊结构模型制作 4. 驱动电机完成一定任务 ( 二) 知识 1. 了解中国及世界机器人领域的重要历史事件 2. 知道机器人领域重要的科学家 3. 知道重要的机器人理论及相关人物 4. 知道凸轮、滑杆、棘轮、曲柄等特殊结构在生活中的应用 6 三级标准 科目： 机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、机器 人常用知识、电子电路基础 形式： 机器人搭建和电子电路基础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) 电子电路基础 这部分实践操作主要在面包板上完成 1. 能够完成简单的串联、并联电路 2. 能够搭建简单的环境状态检测感应器 3. 能够通过可调电阻控制LED的亮度变化或控制电机速度 变化 7 ( 二) 语言程序设计 1. 能够编写简单的顺序结构程序 2. 完成简单的选择结构程序（只有一个if或一个 if/else） 3. 能够进行数学运算和比较 4. 能够简单应用图形化编程软件 5. 实现数字量输入、输出 6. 实现模拟量输入、输出 ( 三) 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. 基本传感器应用 2. 能够进行数学运算和比较 3. 灵活应用控制器IO 口实现数字量输出 4. 控制机器人平台移动 5. 实现简单的自律型机器人制作（比如简单避障、单线条 巡线） 6. 能够编写简单的顺序结构程序 7. 完成简单的选择结构程序（只有一个if或一个 if/else） ( 四) 知识 1. 知道电力、电流、电压、电阻、导体、半导体等概念 2. 知道串联、并联的概念 3. 知道模拟量、数字量、IO 口输入输出等概念 8 4. 了解自律型机器人的行动方式 5. 知道细分领域的机器人理论及相关人物 6. 知道 LED这种半导体器件是单向导电的 7、了解气动原理和相关器件 9 四级标准 科目： 机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、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) 机器人搭建 1. 高级传感器认知和应用 2. 能够通过总线或串行、并行接口获取传感器的采集值 3. 能够将数据保存在掉电后也不丢失的位置 4. 能够完成十字路口的巡线动作 10 5. 能够完成走迷宫操作 6. 会使用智能电机、步进电机、伺服电机等器件完成特定 的功能。 7. 能够使用高端遥控器控制模型。 ( 二) 语言程序设计 1. 实现伺服电机控制 2.for循环 3.while、do-while循环 4.switch选择 5.UART串行通信 6.IIC串行通信 7. 数组 ( 三) 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. 了解高级传感器的实现原理 3. 了解计算机组成部分 4. 知道 ROM 、RAM 、Flash 、EEPROM 多种存储器之间的不同。 5. 知道不同串行通信协议之间的区别 11 五级标准 科目： 机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、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) 机器人搭建 1. 组网通信应用，能够通过无线通信模块（ZigBee、蓝牙、 WiFi 等）将多个分散的主体统一规划完成一定特殊任务。 2. 能够利用广域网络实现智能家居及远程遥控等基于物联 网的机器人应用。 12 ( 二) 语言程序设计 1. 二维数组 2.SPI 通信 3. 函数 4. 类库导入 5. 对象 ( 三) 知识 1. 了解不同处理器之间的差别 2. 知道不同无线传输方式的差别 3. 了解短波、中波、长波通信 4. 知道 C+语言的特点 5. 结构材料中强度和稳定的概念 6. 功率计算、电源容量计算 13 六级标准 科目： 机器人搭建（任务式，编程语言和方式不限）、机器 人常用知识、语言程序设计（Arduino 、Python 、C+ 三选一） 形式： 机器人搭建采用实际操作的形式，机器人常用知识 和语言程序设计采用上机考试形式 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) 机器人搭建 1. 大型复杂机器人，注重人工智能 2. 通过视觉识别、机器学习、动态平衡算法等技能实现复 杂、智能、动态型机器人创新作品 ( 二) 语言程序设计 14 1、类库设计 2、继承 3、多态 ( 三) 知识 1. 了解不同的拓扑结构以及一些常用的信号处理方式 2. 了解多种编程语言的形式和特点 3. 嵌入式系统的概念 4. 常用嵌入式处理器 5. 常用嵌入式系统软件 6. 操作系统原理 7. 知道进行语音处理的主要公司 8. 了解常见的机器人操作系统 9. 控制理论和PID 控制 全国青少年机器人技术等级考试官方网站 kp.cie-info.org.cn（www.kpcb.org.cn ） 全国青少年机器人技术等级考试服务网站 www.qceit.org.cn