Áttekintés
Ez a dokumentum a Robotics Education & Competition Foundation előmérnöki és robotipari tanúsítványait ismerteti. A Mérnöki Alapok modulra való felkészülés során javasoljuk, hogy készítsen olyan tanterveket, vagy használjon olyan bevezetett tanterveket, amelyek lefedik a programjához kiválasztott Előmérnöki modulok témaköreit.
Ez a dokumentum két részre oszlik:
- Első rész: A mérnöki készségek/témakör alapjai: Az első rész a mérnöki alapismeretek modulban tárgyalt témák megértéséhez szükséges szakmai készségeket és ismereteket tartalmazza. Ez a modul az összes többi mérnöki modul előfeltétele.
- Második rész: Műszaki előkészületi modulok: A dokumentum második része lefedi a szakmai készségek és ismeretek témaköreit az egyes előmérnöki modulokban.
Tekintse meg a Mintakurzus-sorozatot az előmérnöki és/vagy a robotikai minősítés témaköreiért. Ezek együtt működnek az iskola és a tanár szakértelmével, a rendelkezésre álló tantervekkel és azzal a lehetőséggel, hogy a nyolc rendelkezésre álló mérnöki előkészületi modul közül kettőt válasszanak ki az előmérnöki képzéshez, vagy a három (elektronikai, programozási és mechanikai) modult a Robotics Certification számára.
A mérnöki készségek alapjai
- Feltétel: óra előmérnöki vagy robotikai tantervben
- Vizsga hossza: 90 perc
- Minimum megfelelt osztályzat: 70%
Foglalkozási készségek és tudás
A mérnöki alapok megszerzése a következő területeken igényel ismereteket és készségeket:
A mérnöki tudomány története
- Az Egyesült Államok és a Szovjetunió korai űrprogramjai, az űrverseny és ezek technológiai hatásai a mai korban; az ipari forradalom a tömeggyártás, az összeszerelő sorok, az automatizálás bevezetésével és a mérnöki társaságok megjelenésével (Gépészmérnöki Intézet, Villamosmérnöki Intézet)
- Mérnöki és technológiai meghatározások
- A tudomány meghatározása
- Az átlagos munkahét, fizetés és bérszámítás
- Mérnöki pályatípusok, munkakilátások, fizetések és szükséges végzettség:
- Mechanikai
- Elektromos
- Kémiai
- Repülőgép
- Civil
- Számítástechnika/programozás
- Technikai támogatás minden területen
- Forgácsoló szakmák: CNC megmunkálás, lézer, gyors prototípusgyártás
- CAD 2D és 3D alkalmazások
- Robotika
Mérnöki tervezési folyamat
- Képes több lépést alkalmazni a tervezési folyamat logikai sorrendjében.
- Képes megérteni a megfelelő sorrendet a mérnöki tervezési folyamat különböző iterációiban vagy rövidítéseiben.
Anyagok és eljárások
- Anyagelemzési technikák – szakítószilárdság, keménység, oxidáció
- Fémek típusai, tulajdonságai és általános felhasználási területei – vas, színesfém, nemesfém; közönséges ötvözetek – azaz sárgaréz, rozsdamentes acél
- Fafajták, tulajdonságai és általános felhasználási területei – kemény (lombos), puha (tűlevelű)
- Műanyagok típusai, tulajdonságai és általános felhasználási területei – hőre keményedő, hőre lágyuló műanyagok, gyanták
- Az epoxik típusai, tulajdonságai és általános alkalmazások
Biztonság
- Megfelelő szemüveg alkalmazása
- Megfelelő ruházat és lábbeli alkalmazása
- Megfelelő biztonságos gyakorlatok alkalmazása üzletben vagy laboratóriumban
- OSHA
- Labor biztonsági színek
Elektromos szerszámok biztonsága
- Szalagfűrész – alapvető szalagfűrészműveletek, speciális biztonsági eljárások alkalmazása
- Padköszörű – alappadi köszörűműveletek, speciális biztonsági eljárások alkalmazása.
- Fúrógép – fúróprés alapműveletei, speciális biztonsági eljárások alkalmazása
- Hordozható elektromos szerszámok – hordozható fúróműveletek, speciális biztonsági eljárások alkalmazása
Mérnöki rajzok
- Ortográfiai nézetek
- Elektromos kapcsolási rajzok, tervrajzok olvasásának képessége
- Különféle gyakori szimbólumok és terminológia
- Képes többnézetű rajzokon kivetítéssel megtalálni a hiányzó nézeteket, azonosítani az objektumok hiányzó nézeteit
- Izometrikus rajzok
- Készítsen alkatrészlistákat feladatokkal és határidőkkel
- Tárgyak rajzolása különböző méretarányokban
CAD rendszerek
- Műszaki rajzokon használt közös vonalak és szimbólumok
- 2D CAD szoftver – Az iparban használt különféle programok
- 3D CAD szoftver – Az iparban használt különféle programok
- Azonosítsa az ortográfiai nézeteket
- Azonosítsa az izometrikus nézeteket
Az elektrotechnika alapjai
- Ohm törvény – áramerősség, feszültség, ellenállás
A gépészet alapjai
- Áttételszámítások
- Isaac Newton mozgástörvényei
- Kinetikus és potenciális energia
- Hőrendszerek – fűtés és hűtés
A robotikai rendszerek alapjai
- Hajtásrendszerek
- 2, 4 és 6 kerekes tank vagy játékterem
- Holonómikus
- Mecanum
- Omni Drive
- Mikrokontrollerek
- Alkalmazások
- Erő
- PWM (teljesítmény szélesség moduláció)
- Motorvezérlők: cél, működés, funkció
- Manipulátorok: karok-csukló-vállak és könyökvég-effektorok; szabadságfok/tengely
- Típusok
- Gyűjtők
- Megfogók
- Speciális alkalmazások (korlátlan) – autonóm vezérlés
- Az elterjedt robotprogramok típusai
A repülés alapjai
- Bernoulli-elv: emelés, tolóerő, húzás, súly (gravitáció)
- Korai rakéta
- Titán II
- Szaturnusz IV
- Ikrek
- Higany
- Apollo
- Szojuz
- V1 és V2
- A repülőgépiparban általánosan használt anyagok
Építőmérnöki alapismeretek
- Szállítási módok
- Vasút
- Kikötők/Kikötők
- Utak
- Hidak
- Levegő
- Folyók/gátak
- Hídhatékonysági számítások alkalmazása
CS mérnöki alapok (kódolás)
- Bináris rendszerek
- Hexadecimális rendszerek
- Alapvető számítógépes rendszerek
- RAM, ROM FIFO
- Tárolórendszerek
- Processzor sebessége, Moore törvénye
- Általános programozási nyelvek: Python, C++, JAVA, HTML, Scratch
A vegyészmérnöki alapok
- Alapvető laboratóriumi biztonsági eljárások a kémiai biztonság érdekében
- A savak és bázisok alapjai
- Periodikus diagram
- Mérlegegyenletek
A gyártástechnika alapjai
- Gyártási technikák
- Derékszögű koordináták számítása
- CAD/CAM rendszerek képességei
- Háromdimenziós (3D) nyomtatás
Második rész: Tervezés előtti modulok
Ez a dokumentum második része, amely lefedi az egyes „mérnöki modulok” foglalkozási készségek és ismeretek témáját.
Ezek az iskola és a tanár szakértelmével, a rendelkezésre álló tantervekkel és a műszaki előtanúsítványhoz szükséges nyolc rendelkezésre álló mérnöki terület közül kettő vagy a robotikai minősítéshez szükséges három mérnöki terület (elektronika, programozás és mechanika) közül kettőt kiválasztanak.
Mind a nyolc modulnak meg kell felelnie a következő követelményeknek:
- előfeltétel: A Mérnöki alapok modul sikeres teljesítése
- Vizsga hossza: 30 perc
- Minimum megfeleltfokozat: 70%
A tudás és a foglalkozási készségek témakörei
CS előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Általános programozási nyelvek, adatbázisok és webdesign
- C++, Java, Python, Scratch
- HTML
- SQL, Oracle, DB2
- Közös terminológia
- IP internet protokoll
- I/O (bemenet/kimenet)
- Végtelen hurok
- Memória hozzáférés megsértése
- HTTP, HTTPS
- Általános hálózatépítés és számítógépek közötti kommunikáció
- Internet, intranet
- Számítógép, szerver, felhő
- Szolgáltatások: ISP, DHCP, DNS
- Hardver: switch, router, wi-fi
- A számítógép részeinek és működésének általános ismerete, beleértve a különböző szintű szoftvereket a BIOS-tól az alkalmazásokig
- Bemeneti és kimeneti eszközök
- Központi feldolgozó egység (CPU), lebegőpontos egység (FPU), grafikus feldolgozó egység (GPU)
- RAM, ROM
- Tárolóeszközök
- Rosszindulatú
- Vírus, féreg, szolgáltatásmegtagadás, spam
- Tűzfal
- Számok bináris és hexadecimális ábrázolása
- 1, 2, 3, 15 stb. bináris ábrázolása.
- A 10, 15, 16, 30 stb. hexadecimális ábrázolása.
- Képes pszeudokóddal írt egyszerű programok megértésére
- Hurok, sorok, halmok
- Funkciók
- Hibák: Fordítási idő, Futási idő, Logikai, osztás nullával, memóriafoglalási hiba
- Változótípusok: egész szám, karakter, karakterlánc, lebegőpontos, tömb
- Kövesse a programkódot az adott változó kimenetének vagy értékének meghatározásához
- Megjegyzések a kódban
- Logikai hibák hibakeresése a programban
- Alkalmazási problémák
- Keressen megoldásokat az alapvető pszeudokód programozási sorokban
- Bináris és hexadecimális ábrázolások megoldása
- Robotika
- Egyszerű kód kiértékelése a robot mozgásának és alakjának meghatározásához
Mechanikai előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Mechanikai rendszerek
- Fogasléc és fogaskerék
- Gérfogaskerekek
- Csigafogaskerekek
- Összetett fogaskerekek
- Láncok
- Lánckerekek
- Csigák
- Spur Gears
- Pneumatika
- Hidraulika
- Egyszerű gépek: ferde síkok, ékek, karok és csigák
- Alkalmazási problémák – számítási képesség:
- Newton törvényei
- Termodinamika
- Gyorsulás
- Áttételi arányok
- Sebesség
- Motor lökettérfogat
- Sebesség és nyomaték
- Összetett áttételi arányok
- Mechanikai előny
Elektromos előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- AM és FM rádiófrekvenciák
- Mechanikus energia
- Motor tekercsek
- Ohm-törvény számítások – számítási képesség:
- Áramerősség
- Ellenállási feszültség
- Ohm
- Alapvető számítógépes hardverek ismerete, azaz tárolóeszközök, memória, RAM, ROM, FIFO
- Érzékelők ismerete és alkalmazása:
- Potenciométerek
- Ultrahangos
- Tengelyjeladók
- Giroszkópikus
- Gyorsulásmérők
- Optikai tengely jeladók
- Sorkövetés
- Fényérzékelés
- Végálláskapcsolók
- Alkalmazási problémák – számítási képesség:
- Helyzeti energia
- Kinetikus energia
- Frekvencia
- Kilowattóra költségek
Kémiai előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Alapvető kémiai témák:
- Kémiai reakciók és kapcsolódó kifejezések
- Ideális gáztörvény
- Kelvin
- Atmoszférák
- Sztöchiometria
- Megoldások
- Periódusos táblázat
- Kémiai kötés
- Biztonság
- Alkalmazások
- Megoldások számításai
- Gáztörvényi számítások
Repülési előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Az aerodinamikai alapelvek
- Bernoulli törvény-folyadék dinamikája: repülési felületek, légellenállás, súly, emelés és tolóerő
- Rakéta tervezés
- Színreállítás
- Tüzelőanyagok: szilárd, folyékony, nukleáris
- Vezérlés: bordák, giroszkópok, tolómotorok (hiperbolikus és ionelektromos)
- A felhők típusai
- Alapvető szárnyszelvény-tervek és terminológia
- Alkalmazási problémák
- Newton légellenállás számításai
- Szárny oldalarány számítások
- A lóerő-teljesítmény számítások
- Légsebesség és sebesség számítások
Építőipari előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- A hidak típusai
- Boltív
- Felfüggesztés
- Gerenda
- Rácstartó: Általános hídanyagok, húzás, nyomó, szakítószilárdság
- Szállítási módok
- Vasút
- Kikötők/Kikötők
- Utak
- Hidak
- Levegő
- Folyók, gátak és csatornák
- Felmérés
- Alkalmazási problémák
- Hajótest tervezési és vízkiszorítási alkalmazások
- Felmérés
- Híd- és toronyhatékonysági számítások
Mérnöki technológiai előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Mérnöki tervezési folyamat/hurok
- 10 lépéses sorrend:
- A probléma azonosítása
- Tervezési ismertető
- Kutatási probléma
- Brainstorm probléma
- Válasszon megoldást kutatás/ötletgyűjtés alapján
- Tervezés
- Épít
- Teszt
- Újratervezés
- Megoldás(ok) megvalósítása Soft Skills
- Mérnöki és technológiai meghatározások
- Képes kiválasztani a megfelelő technológiákat a problémák megoldásához
- Írásbeli és szóbeli kommunikáció
- Problémamegoldó technikák-brainstorming-kritikus gondolkodás
- Csapattagként dolgozni
- Hogyan találjuk meg és használjuk fel az információkat
- 10 lépéses sorrend:
- Gyártás
- Általános gyártási gyakorlatok
- Számítógépes numerikus vezérlésű (CNC) alkalmazások
- Háromdimenziós (3D) nyomtatás
- Repülőgép
- Emel
- Tolóerő
- Húzza
- Gravitáció
- Civil
- Gyakori rácsos típusok
- Híd- és toronyhatékonysági számítások
- Mechanikai
- Áttételszámítások
- Pneumatikus rendszerek
- Hidraulikus rendszerek
- Programozás
- Bináris ábrázolások
- Hexadecimális ábrázolások
- Bemeneti és kimeneti eszközök
- Anyagok és eljárások
- Keményfa és alkalmazások
- Puhafa és alkalmazások
- Rétegelt lemez jellemzői és alkalmazásai
- Műanyagok: hőre keményedő alkalmazások, hőre lágyuló műanyagok, kompozitok és alkalmazások
- Vasfémek
- Szén az acél alkalmazásokban
- Ötvözetek
- Színesfémek
- Szakítószilárdság
- Keménységvizsgálati technikák
- Mérnöki rajzok
- Közös vonalak és ábrázolás
- Méretezési technikák
- Ortográfiai vetületek
- Izometrikus rajzok
- Alkalmazási problémák
- Mérnöki tervezési folyamat. Szintetizálja a lépéseket több konfigurációban megfelelő sorrendbe. Alkalmazza a megfelelő sorrendet több modellel.
- Válassza ki a megfelelő szerszámot/berendezést a meghatározott feladatokhoz. Labor- és szerszámbiztonsági helyzetek.
- Mérnöki rajzok. Azonosítsa a hiányzó nézeteket az ortográfiai vetületekhez.
Gyártási technológiai előmérnöki modul
Az alábbi területeken szükséges ismereteket és készségeket:
- Gyártási módszerek
- Műanyag fröccsöntés
- Homok öntött formák
- Hőformázás
- 3D nyomtatás
- CNC (számítógépes vezérlésű): vízsugár, marás, eszterga, plazmavágás
- Mérnöki tervezés
- CAD rendszerek: 2D és 3D alkalmazások.
- Ortográfiai nézetek: elérhető nézetek száma, közös nézetek száma
- Objektumok méretezése
- Izometrikus nézetek
- Minőségbiztosítás
- Alkalmazási problémák
- Szakítószilárdsági alkalmazások
- Rockwell keménységvizsgálati technikák
- Feszültség/húzódási görbék: nyakkivágás, folyáshatár és végszilárdság