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——GULC 67
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STEM 167
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