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第 1 周
什么样的东西才算机器人？
把机器人和普通机器区分开，并理清一台机器人是如何感知、思考和行动的。
60 至 75 分钟
要点
机器人到底是什么
人们把各种各样的东西都叫机器人，但真正的机器人有三项本事：能感知世界、能决定要做什么、能行动，而且能按照程序自己完成这一切。
机器与机器人的区别
每台机器人都是机器，但不是每台机器都是机器人。订书机和自行车都是机器：它们能干活，但每个决定都是人做的。
输入、处理和输出
机器人是循环工作的：先输入，再处理，然后输出。传感器先给出一个输入（比如「墙很近了」）。控制器接着做处理（它判断「我该停下来」）。最后执行器产生输出（轮子停转）。
三大主要部件：控制器、传感器、执行器
一台机器人有一个控制器（它的大脑）、一个或多个传感器（用来感知）以及一个或多个执行器（用来行动）。
有了程序才能反复照做
程序就是控制器要遵循的那份指令清单。正因为机器人照着程序做，它才能一遍遍地完成同一件活儿，不用人一步步在旁边指挥。
自主与遥控
自主系统运行自己的程序，靠传感器作决定，没有人在操控。遥控系统则是人说一句、它做一下，完全照着人的指令走。
身边的机器人和机器
拿「感知、决定、行动」这套标准去检验你每天见到的东西。有些是真正的机器人，有些只是机器，还有些介于两者之间。
要认识的词
- 机器人:
- 一种能感知周围环境、决定要做什么，并按照程序自己行动的机器。
- 机器:
- 能干活的工具，比如自行车或订书机。一台机器只有能自己感知、自己决定，才算得上机器人。
- 输入:
- 机器人从外界获取的信息，通常是通过传感器得到的。
- 处理:
- 「思考」的那一步：控制器根据输入决定接下来要做什么。
- 输出:
- 机器人做出的动作，比如转动一个轮子或点亮一盏灯。
- 控制器:
- 机器人的「大脑」：那台运行程序、做出决定的小型计算机。
- 传感器:
- 用来测量外界某种情况的部件，比如距离、光线或触碰。
- 执行器:
- 让某样东西动起来或让某件事发生的部件，比如电机、轮子或蜂鸣器。
- 程序:
- 控制器要遵循的一组指令，让它每次都用同样的方式把一件活儿干好。
- 自主:
- 靠传感器和程序自己行动，不需要人来操控。
- 遥控:
- 由人实时操控，比如用摇杆或手机应用来控制。
你的活动
「是不是机器人」考察
目标：把真实设备分成机器人、机器或介于两者之间，并用「感知、决定、行动」这套标准为每一个判断辩护。
- 看着每件设备问三个问题：它能感知什么吗？它能自己作决定吗？它能行动吗？真正的机器人这三件事都能自己做到。
- 把每件设备放到一条从「只是机器」到「完整机器人」的线上，并写一条理由说明你为什么放在那里。
写下发生了什么：
机器人系统图
目标：把一件真实设备当作机器人系统画出来：标注它的输入、处理、输出、控制器、传感器和执行器。
- 挑一件会感知、会决定的设备。在系统图纸上，用箭头画出输入、处理、输出的循环。
- 然后标出三大部件：哪一块是控制器，哪些是传感器，哪些是执行器。
写下发生了什么：
「实用机器人」设计挑战
目标：想出一台能干一件实事的机器人，把它画出来，并标注输入、处理和输出。
- 想一想家里或学校里有什么真实的小问题，是机器人可以帮上忙的。
- 把你的机器人画出来，至少标注一个传感器（输入）、它作出的判断（处理），以及至少一个执行器（输出）。
写下发生了什么：
预测
动手测试之前，先写下你的猜测。
考察之前先想一想：你手上哪件设备「最像机器人」？为什么？
知识检测
逐题作答。选择题请把最合适的答案圈出来。
判断这是哪一类系统。
一辆玩具车，你按下手柄上的按钮它就往前开，你拨动操纵杆它就转弯。它从来不会自己改变做法。
- A.一台自主机器人
- B.一台遥控机器
- C.根本不算机器
- D.一台带距离传感器的机器
下面哪些是执行器？把符合的都选出来。
- (Circle all that apply.)
- A.带动轮子转的电机
- B.距离传感器
- C.会发出声音的蜂鸣器
- D.机器人点亮的一盏灯
什么样的东西才算机器人，而不只是机器？
- A.它是金属做的
- B.它能自己感知、决定和行动
- C.它有开关
- D.它很贵
在输入、处理、输出的循环里，「处理」指的是哪一步？
- A.机器人用传感器测量外界
- B.机器人转动轮子或点亮灯
- C.控制器决定拿这个输入怎么办
- D.机器人给电池充电
机器人身上哪个部件是执行器？
- A.带动轮子转的电机
- B.距离传感器
- C.控制器电路板
- D.电池
一台扫地机器人没人操控就把房间打扫干净了。这属于哪一类系统：
- A.遥控
- B.自主
- C.根本不是机器人
- D.坏掉了
机器人为什么需要程序？
- A.为了看上去更高科技
- B.这样它才能自己一遍遍地把同一件活儿干得一模一样
- C.这样它就能更重一些
- D.这样它就不需要传感器了
反思
有哪件事你放心交给机器人去做？又有哪件事应该仍旧由人来做？说说你的理由。
想一台你见过的机器人。它感知什么、决定什么、又做了什么？
你最希望一台实用机器人替你做什么事？它需要什么样的传感器？