我們經(jīng)常和各種各樣的機(jī)器人“打交道”，留意周圍，會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人就在我們身邊，小到智能手機(jī)、電視、空調(diào)等家用電器，大到智能汽車、機(jī)械臂、無人飛機(jī)等，機(jī)器人已經(jīng)被應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域。親愛的讀者，你是否已經(jīng)準(zhǔn)備好開始探索機(jī)器人的奇妙世界了？有沒有想過自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和制作一個(gè)專屬機(jī)器人？當(dāng)你萌生這樣的想法時(shí)，想必你一定對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域的知識(shí)充滿了好奇和渴望，這將成為你學(xué)習(xí)的重要?jiǎng)恿Α．?dāng)你開始閱讀這本書時(shí)，你的機(jī)器人探索之旅就開始了。
　　一、為什么參與機(jī)器人活動(dòng)
　　近些年人工智能、機(jī)器人的熱潮正在席卷全球，隨著行業(yè)的變革，教育也在與時(shí)俱進(jìn)。201 7年7月國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，有些省份將編程納入高考科目和中考特招項(xiàng)目。機(jī)器人課程可以激發(fā)青少年學(xué)生的興趣，讓他們?cè)趧?dòng)手的過程中接觸并運(yùn)用不同領(lǐng)域的知識(shí)，有利于養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的好習(xí)慣。學(xué)生在對(duì)機(jī)器人的了解過程中，學(xué)習(xí)編寫簡(jiǎn)單的程序，提高分析問題和解決問題的能力。同時(shí)通過機(jī)器人競(jìng)賽等，讓青少年在搭建機(jī)器人和編寫程序的過程中培養(yǎng)、鍛煉他們的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)造力。
　　二、機(jī)器人課程學(xué)什么
　　機(jī)器人課程大致分兩種，一種是各種拼搭入門，學(xué)習(xí)機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以選擇樂高9686科學(xué)與技術(shù)套裝作為器材。一般從小學(xué)低年級(jí)開始學(xué)習(xí)，通過拼搭零件學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，然后嘗試改造、創(chuàng)造結(jié)構(gòu)，這更像是“玩”，在快樂體驗(yàn)中學(xué)習(xí)、鞏固知識(shí)。另一種是在機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)編程控制，可以選擇樂高EV3套裝作為器材，一般從小學(xué)中高年級(jí)開始學(xué)習(xí)。另外，對(duì)于特別感興趣的學(xué)生，可以參與各類機(jī)器人比賽，如國(guó)際奧林匹克機(jī)器人大賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽等，還可以參加全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試。備賽、參賽的過程本身就是提升綜合能力的一種方式。
　　三、為什么寫這本書
　　近些年，機(jī)器人教育越來越受
　　到家長(zhǎng)、學(xué)生的青睞，網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)資源也層出不窮。俗話說“磨刀不誤砍柴工”。在學(xué)習(xí)之前，你是否清楚：應(yīng)該選擇什么樣的器材？機(jī)器人學(xué)習(xí)如何才最有效？如何通過機(jī)器人活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力？參與本書撰寫的作者，十多年來一直從事機(jī)器人教育教學(xué)及競(jìng)賽活動(dòng)的輔導(dǎo)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。本書作為機(jī)器人學(xué)習(xí)的指導(dǎo)書，旨在幫助讀者在創(chuàng)造、構(gòu)建機(jī)器人以及為自己的機(jī)器人編程的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的無窮魅力。
　　四、本書選擇的器材
　　目前教育機(jī)器人器材的種類、品牌有很多，本書選擇的是樂高9686科學(xué)與技術(shù)套裝和EV3套裝。樂高9686科學(xué)與技術(shù)套裝適合小學(xué)中、低年級(jí)，使用它可以搭一個(gè)天平、造一輛車、建一座橋，在體驗(yàn)“造物”的過程中，了解各種結(jié)構(gòu)原理，探索其中的科學(xué)原理，培養(yǎng)動(dòng)手搭建的能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。EV3套裝適合小學(xué)高年級(jí)和初中學(xué)生，使用它可以實(shí)現(xiàn)精確行駛、運(yùn)輸貨物和參與競(jìng)賽，體驗(yàn)圍繞具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制作、控制機(jī)器人解決問題的全過程，培養(yǎng)運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。這兩種器材涵蓋了小學(xué)到初中各年齡段學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)和探究的需求，并且網(wǎng)上有很多品牌的器材都能與之通用。本書使用的編程軟件是LEGO MINDSTORMSEV3 Education，它是一種圖形化編程工具，非常直觀和易于理解。五、本書特點(diǎn)
　　本書以單元和課的形式編排，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)、組織活動(dòng)，案例簡(jiǎn)單經(jīng)典，項(xiàng)目中設(shè)計(jì)各種探究活動(dòng)，各種結(jié)構(gòu)、原理的介紹深入淺出，循序漸進(jìn)。本書的主要特點(diǎn)如下。
　　項(xiàng)目引領(lǐng)：圍繞機(jī)器人的組成、結(jié)構(gòu)、能源、傳動(dòng)、齒輪、智能和設(shè)計(jì)7個(gè)方面，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。
　　案例經(jīng)典：全書共26個(gè)案例，內(nèi)容涉及生活用品、交通工具、武器裝備、智能控制等多個(gè)領(lǐng)域，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，循序漸進(jìn)且趣味性十足。
　　學(xué)科融合：每個(gè)案例設(shè)計(jì)各種活動(dòng)。第一，注重對(duì)事物本質(zhì)特征的認(rèn)知，如各種物體的結(jié)構(gòu)組成、特點(diǎn)及應(yīng)用；第二，通過觀察、測(cè)量、記錄等活動(dòng)探究各種原理，如能量的來源、各種典型的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及原理；第三，注重觀察能力、探究意識(shí)、空間邏輯思維等創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)�！篌w例創(chuàng)新：本書的編寫體例始終將學(xué)生的自主創(chuàng)新放在第一位，每個(gè)案例中會(huì)設(shè)計(jì)提出問題、思維導(dǎo)圖、舉一反三、頭腦風(fēng)暴等各種活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、規(guī)劃、設(shè)計(jì)，在“玩中學(xué)”、在“體驗(yàn)中學(xué)”、在“思考中學(xué)”。
　　六、本書內(nèi)容
　　本書共分7個(gè)單元，26個(gè)案例。下面對(duì)各單元內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。讀者可能還不熟悉用到的一些術(shù)語，但是在閱讀本書后，你就會(huì)熟悉相關(guān)內(nèi)容。
　　第1單元：介紹生活中各種各樣的機(jī)器人，揭開它們的神秘面紗，了解內(nèi)部組成；嘗試通過模仿、搭建、控制第1個(gè)機(jī)器人，了解、熟悉9686科學(xué)與技術(shù)套裝和EV3套裝的零件。
　　第2~5單元：通過9686科學(xué)與技術(shù)套裝，掌握物體搭建的基本步驟和方法，了解齒輪、履帶、皮帶、連桿、凸輪和蝸輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，探究物體結(jié)構(gòu)中蘊(yùn)藏的物理原理，探究風(fēng)能、彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能在解決問題中的具體運(yùn)用。
　　第6、7單元：使用EV3套裝為機(jī)器人裝上“眼睛”“耳朵”等傳感器，學(xué)會(huì)顏色、觸碰、超聲波傳感器編程，讓機(jī)器人看得見、聽得清，讓它變得更加聰明、智能；學(xué)會(huì)根據(jù)具體的項(xiàng)目要求，選擇合適的電機(jī)、傳感器和器材，設(shè)計(jì)、制作一個(gè)自己的機(jī)器人，并通過程序控制它完成任務(wù)，體驗(yàn)人工智能的無窮樂趣。