课程目标激发兴趣让学生对机器人技术产生浓厚的兴趣，激发他们的求知欲和探索精神。了解原理
什么是机器人？
障碍挑战：现实世界的复杂性1机器人在现实世界中面临着各种各样的挑战，比如地形复杂、障碍物种类繁多，需要机器人具备相应的感知能力、运动能力和决策能力才能应对。2例如，机器人需要识别不同的障碍物，判断最佳的路径，规划安全的运动轨迹，并根据情况灵活调整行动方案。
机器人的种类工业机器人主要用于工厂自动化生产，比如焊接、喷涂、搬运等。服务机器人用于服务人类生活，比如清洁、配送、陪伴等。教育机器人用于教育教学，比如编程学习、科学实验等。
机器人的组成机械结构是机器人的骨骼和肌肉，决定了机器人的运动方式和工作范围。传感器是机器人的眼睛和耳朵，用于感知周围环境信息。控制器是机器人的大脑和神经系统，负责接收传感器信息、处理数据、发出控制指令。
机械结构机械结构主要包括机身、关节、执行机构等，它决定了机器人的运动范围、承载能力和精度。例如，工业机器人手臂通常采用多关节结构，以实现灵活的运动和精准的操作。
传感器1视觉传感器类似于人眼，能够识别物体、颜色、形状等信息。2触觉传感器类似于人的皮肤，能够感知接触、压力、温度等信息。3听觉传感器类似于人的耳朵，能够感知声音、振动等信息。
控制器控制器是机器人的核心部件，它负责接收传感器信息、分析数据、规划运动路径，并发出控制指令，控制机器人的行动。控制器通常采用微处理器、嵌入式系统等技术实现。
动力系统动力系统为机器人提供能量，驱动机器人的运动。常用的动力系统包括电机、液压系统、气动系统等。电机是一种常用的动力系统，它可以将电能转换为机械能，驱动机器人的关节运动。
机器人的运动方式行走通过腿部运动实现移动，适合在崎岖地形行走。滚动通过轮子或履带滚动实现移动，适合在平坦地形移动。飞行通过机翼或螺旋桨产生升力实现飞行，适合空中作业。
机器人感知技术视觉感知利用摄像头或其他视觉传感器获取图像信息，识别物体、颜色、形状等。触觉感知利用触觉传感器感知接触、压力、温度等信息，帮助机器人判断物体属性和环境变化。听觉感知利用麦克风或其他听觉传感器感知声音信息，帮助机器人识别声音来源、声音类型等。
机器人控制方法遥控由人通过遥控器控制机器人，适合进行简单操作或危险环境作业。自主机器人根据自身感知信息和预设程序自主完成任务，适合进行复杂操作或长时间作业。
编程基础编程是控制机器人行动的语言，通过编写程序，我们可以告诉机器人做什么、怎么做。机器人编程语言主要有图形化编程语言和文本编程语言，图形化编程语言更容易学习，适合初学者使用，而文本编程语言更灵活、更强大，适合高级用户使用。
简单编程示例例如，我们可以编写一个简单的程序，让机器人前进、后退、转弯。在图形化编程语言中，我们可以将相应的指令块拖放到程序框中，然后连接起来，就可以实现预期的功能。
常用编程软件常用的机器人编程软件包括Scratch、Arduino、Python等。这些软件提供了丰富的功能和工具，方便用户进行机器人编程和控制。
搭建机器人搭建机器人就像搭积木一样，需要将各种零件组装在一起，形成基本的框架。常用的机器人零件包括电机、传感器、控制板、电池、连接线等。根据不同的应用场景，我们可以选择不同的零件和搭建方案。
电机连接电机是机器人的动力源，我们需要将电机连接到控制板，并通过程序控制电机的转动速度和方向，从而实现机器人的运动。连接电机时需要注意电机的型号、电压、电流等参数，确保连接方式正确，避免发生故障。
传感器连接传感器是机器人的感官，需要将传感器连接到控制板，并通过程序读取传感器数据，感知周围环境信息。连接传感器时需要注意传感器的型号、接口、工作电压等参数，确保连接方式正确，避免发生故障。
编写程序编写程序就是告诉机器人如何完成任务，需要根据具体应用场景和需求，选择合适的编程语言和编程方法，编写相应的程序。程序编写完成后，需要进行调试和测试，确保程序能够正常运行，并根据实际情况进行优化。
测试程序测试程序是为了验证程序是否能够按照预期运行，需要在不同的环境下进行测试，并根据测试结果进行调整和优化。测试方法可以包括模拟测试、实地测试等，根据测试结果进行修改和完善程序，提高机器人的性能。
调试程序调试程序是为了修正程序中的错误，优化程序的性能，提高机器人的可靠性和效率。调试过程中需要仔细分析程序代码，找到错误原因，并进行相应的修改，确保程序能够稳定运行，达到预期的效果。
设计障碍赛道设计障碍赛道是为了给机器人设置挑战，测试机器人的能力，提高机器人的适应性和可靠性。赛道的设计要根据机器人的能力和目标进行设计，可以包含不同的地形、障碍物和任务，例如坡道、障碍物、弯道、隧道等，并设置相应的评分标准，评判机器人的性能和完成任务的效率。
赛道元素1坡道测试机器人爬坡