科目
机器人学
适用年级
8 - 12年级（13岁以上）
第1课：机器人载具
在本活动中，你将学习如何为一个双轮机器人编写代码，通过最少的命令，使其能够导航至特定位置。本活动中的虚拟机器人与大部分家庭中使用的扫地机器人类似，可以前后移动、左右转向和原地旋转，并且采用了不会翻倒的设计。我们将探索设计精良的机器人的工程设计和物理原则，包括重量、轮子的位置，以及机器人为保障效果稳定所使用的滚球。
为了给机器人编写程序以完成任务，就必须先理解并传达输出操作。这种沟通需要使用特定的、学生和机器人设备都能理解的软件语言来实现。学生将理解如何使用在虚幻引擎机器人学习包中基于蓝图节点的编码，从而控制机器人的移动。
学生会构建项目命令，测试机器人，随后回到代码中对未能完成既定目标的操作进行修改。学生会在虚拟机器人上执行代码，直到最终实现目标。
学习目标
- 理解虚幻引擎平台、工具和面板的基本导航。
- 在虚幻引擎中打开项目。
- 在虚幻引擎中编辑和复制蓝图。
- 编辑马达设置，驱动机器人和转向。
- 理解拥有第三个触地点的双轮机器人载具的设计优势。
- 在运行项目之前，根据已知的机器人设计因素，预测并计算所需的代码和设置。
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第2课：机器人相扑
本课程将介绍为什么机器人需要传感器，如何使用传感器接收信息，如何使机器人根据信息做出决策。
在缺乏输入的情况下驱动机器人，通常就会产生多变而不稳定的结果。我们如何让驱动的效果更为准确稳定呢？
添加传感器来提供信息，就能帮助机器人决定，是否应采取某种措施来实现特定目标。
理解传感器提供的信息类型，学生就能了解如何运用信息来做出决策。本课程使用的传感器会返回一个值，从而在可能值的范围内辨别当前反馈。我们的课程会用到一个由传感器控制的机器人，使其移动但不越过界限。机器人检测界限的能力是由反光影响的。学生将建立传感器反馈阈值，判断机器人是否应该做出不 同的响应。假设传感器返回值的范围是0到100，而阈值为46，则46以下的反馈会引发一种操作，46至100的反馈会引发另一种操作。使用阈值能帮助我们将大量数字转换为布尔。
本次课程所用的沙盒为机器人相扑挑战。可能你还不太了解相扑，这项运动需要你留在场内，尽力将对手逼出场外。快看看你的机器人身手如何吧！
学习目标：
- 根据传感器驱动的“视野”，了解移动值，从而提高机器人的准确性和可靠性。
- 使用光传感器，设置输入，控制信息的解读方式。
- 使用当前的传感器值，确定机器人是否位于竞技场内或者出界线上。
- 为机器人分配检测到竞技场地面时的移动命令。
- 为机器人分配检测到出界线时的移动命令。
- 使用蓝图编程语言实现循环和条件语句，让机器人能够在地面/表面上持续检测线条
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第3课：自动驾驶汽车
在本课程中，学生将学习如何让机器人偏离引导路线、再次找到路线，最终持续不断地沿着路线前进。
如果机器人能够看见路线，它就会偏移路线。当它不再看见路线时，就会转回另一个方向，再次寻找路线。
该过程必须不断重复，才能让机器人“留在路线上”。
学习目标
- 使用光传感器配置机器人，检测亮面和暗面之间的差异。
- 置阈值数，将光传感器在一定范围内的输入值转换为布尔。
- 使机器人在看到路线时偏移，不看到路线时转回方向，从而驱动机器人前进。
- 复制机器人，将它添加到视口的环境里。
- 使用蓝图编程语言，实现循环和条件语句，让机器人持续沿着地面/表面上的路线移。
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第4课：避碰机器人
在本活动中，学生将学习如何使用距离传感器来检测机器人路径中的物体。机器人经过编程，会沿着一条路线行进，就和虚拟机器人培训的第三课一样。但在本活动中，我们会升级机器人，使其在有物体阻挡路径时停下。这种能力不光可以推动技术进步，还能挽救人们的性命！
LiDAR传感器的所有函数都不在我们的活动范围之内，因此我们制作了一个能够测量距离的简化版本。本活动中的距离传感器类似于激光测距设备，能够返回视线范围内的第一个物体的距离。
为了完成避碰任务，当距离传感器在机器人的路径中检测到物体时，它就会停止移动，直到物体被清除。机器人在路径中不再能够检测到物体时，它才会继续向前移动。
不论是配送披萨还是包裹，都不要撞上障碍物，也不要把快递摔了！
学习目标
- 为机器人编写代码，使其通过距离传感器“看见”物体。
- 为机器人编写代码，使其持续向前行驶，同时寻找前方的物体。
- 通过代码确定距离传感器提供反馈的方式，以及机器人解读信息的方式。
- 使用蓝图编程语言，实现循环和条件语句，使机器人能够避开碰撞，同时持续沿着地面/表面上的路线行进。
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第5课：遥控足球机器人
在本课程中，学生将学习如何让马达与键盘按键映射在一起，从而通过键盘输入实现虚拟遥控。这使他们得以使用键盘驱动并控制机器人的移动。
遥控经常被应用在游戏、电视、投影、无人机、载具，以及其他设备之中。使用遥控就能轻松快捷地引导物体更改设置，或者更改为理想的配置。开发者必须为操作编写代码，才能通过遥控下达命令。
我们的目标是根据键盘输入，驱动机器人向前行驶、停止、倒退或者转向任意方向。
机器人必须将各个马达控制“映射”到特定的键盘按键上。代码流将使用事件来检测键盘按键，从而执行代码，使马达以特定的速度和方向转动。
学习目标
- 在虚幻学习包中，为机器人添加遥控传感器。
- 为机器人编写代码，使用键盘作为虚拟遥控，在获得命令时使其移动。
- 实现事件，在按下和松开按键时向马达发布命令。
- 使用数学运算，计算多次同步输入的最终结果。
- 使用蓝图编程语言创建代码，使机器人能够跟随用户的遥控指令。
- 探讨目前使用这种编码方式的现实应用，以及其他可能有待设计的新应用方式。
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