概述
本文件概述了机器人教育 & 竞赛基金会的预工程和机器人行业认证。 在准备工程基础模块时，我们建议您准备课程或使用涵盖为您的课程选择的预工程模块主题的既定课程。
本文档分为两部分：
- 第一节： 工程技能基础知识/主题：第一部分涵盖理解工程基础知识模块中涵盖的主题所需的职业技能和知识。 该模块是所有其他工程模块的先决条件。
- 第二部分： 预工程模块：本文档的第二部分涵盖了每个预工程模块中的职业技能和知识的每个主题。
请参阅示例课程序列，了解预工程和/或机器人认证的主题。 这些与学校和教师的专业知识、可用课程和设施相结合，从八个可用的预工程模块中选择两个用于预工程，或三个（电子、编程和机械）用于机器人认证。
工程技能基础
- 先决条件： 150 小时的工程预科或机器人课程
- 考试长度： 90 分钟
- 最低及格分数： 70%
职业技能和知识
工程基础需要以下领域的知识和技能：
工程史
- 美国和苏联的早期太空计划、太空竞赛及其对当今的技术影响；工业革命，大规模生产、装配线、自动化的引入，以及工程学会的出现（机械工程师学会、电气工程师学会）
- 工程和技术定义
- 科学定义
- 平均工作周、工资及工资计算
- 工程相关职业类型、工作前景、薪资和所需教育程度：
- 机械的
- 电气
- 化学
- 航天
- 民用
- 计算机科学/编程
- 各个领域的技术支持
- 机加工行业：数控加工、激光、快速成型
- CAD 2D 和 3D 应用程序
- 机器人技术
工程设计流程
- 能够按照设计过程的逻辑顺序应用多个步骤。
- 能够理解工程设计过程的各种迭代或缩写中的正确顺序。
材料和工艺
- 材料分析技术 – 拉伸、硬度、氧化
- 金属类型、特性和常见应用——黑色金属、有色金属、贵金属；常见合金 – 即黄铜、不锈钢
- 木材类型、特性和常见应用 – 硬质（落叶树）、软质（针叶树）
- 塑料类型、特性和常见应用 – 热固性塑料、热塑性塑料、树脂
- 环氧树脂的类型、特性和常见应用
安全
- 正确佩戴眼镜的应用
- 使用适当的衣服和鞋类
- 在商店或实验室应用适当的安全实践
- 职业安全与健康管理局
- 实验室安全色
电动工具安全
- 带锯 – 基本带锯操作、特定安全程序的应用
- 台式磨床 - 基本台式磨床操作，特定安全程序的应用。
- 钻床 – 钻床基本操作、特定安全程序的应用
- 便携式电动工具——便携式钻孔操作、特定安全程序的应用
工程图
- 正交视图
- 能够阅读电气原理图、蓝图
- 各种常用符号和术语
- 能够通过投影找到多视图图纸中缺失的视图，识别对象的缺失视图
- 等轴测图
- 制定包含任务和截止日期的零件清单
- 将物体绘制成不同的比例
计算机辅助设计系统
- 工程图中常用的线条和符号
- 2D CAD 软件 – 工业中使用的各种常用程序
- 3D CAD 软件 – 工业中使用的各种常用程序
- 识别正交视图
- 识别等轴测视图
电气工程基础
- 欧姆定律 – 安培数、电压、电阻
机械工程基础
- 传动比计算
- 艾萨克·牛顿运动定律
- 动能和势能
- 热系统——加热和冷却
机器人系统基础知识
- 驱动系统
- 2、4 和 6 轮坦克或街机
- 完整的
- 麦克纳姆
- 全向驱动器
- 微控制器
- 应用领域
- 力量
- PWM（功率宽度调制）
- 电机控制：目的、操作、功能
- 机械手：手臂-手腕-肩膀和肘部末端执行器；自由度/轴
- 类型
- 收藏家
- 夹爪
- 特殊应用（无限制）——自主控制
- 常见机器人程序类型
航空航天基础知识
- 伯努利原理：升力、推力、阻力、重量（重力）
- 早期火箭技术
- 泰坦二号
- 土星四号
- 双子座
- 汞
- 阿波罗
- 联盟号
- V1和V2
- 航空航天工业常用材料
土木工程基础
- 交通方式
- 轨
- 港口/港口
- 道路
- 桥梁
- 空气
- 河流/水坝
- 桥梁效率计算的应用
CS 工程基础知识（编码）
- 二元系统
- 十六进制
- 基本计算机系统
- RAM、ROM 先进先出
- 存储系统
- 处理器速度，摩尔定律
- 常用编程语言：Python、C++、JAVA、HTML、Scratch
化学工程基础
- 化学品安全的基本实验室安全程序
- 酸和碱的基础知识
- 周期图
- 平衡方程
制造工程基础
- 制造技术
- 笛卡尔坐标计算
- CAD/CAM 系统能力
- 三维 (3D) 打印
第二部分：预工程模块
这是本文件的第二部分，涵盖每个“工程模块”中的每个职业技能和知识主题。
这些与学校和教师的专业知识、可用课程和设施相结合，从预工程认证所需的八个可用工程领域中选择两个，或机器人认证所需的三个工程领域（电子、编程和机械）。
所有八个模块均具有以下要求：
- 先决条件：通过工程基础模块
- 考试长度分钟
- 最低通过级：70%
知识和职业技能主题
CS预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 通用编程语言、数据库和网页设计
- C++、Java、Python、Scratch
- 超文本标记语言
- SQL、Oracle、DB2
- 常用术语
- IP互联网协议
- I/O（输入/输出）
- 无限循环
- 内存访问冲突
- HTTP、HTTPS
- 通用网络和计算机间通信
- 互联网、内联网
- 计算机、服务器、云
- 服务：ISP、DHCP、DNS
- 硬件：交换机、路由器、wi-fi
- 对计算机的部件和工作原理的一般了解，包括从 BIOS 到应用程序的各个级别的软件
- 输入输出设备
- 中央处理单元 (CPU)、浮点单元 (FPU)、图形处理单元 (GPU)
- 内存、只读存储器
- 存储设备
- 恶意软件
- 病毒、蠕虫、拒绝服务、垃圾邮件
- 防火墙
- 数字的二进制和十六进制表示
- 1、2、3、15 等的二进制表示
- 10、15、16、30等的十六进制表示
- 能够理解用伪代码编写的简单程序
- 循环、队列、堆栈
- 功能
- 错误：编译时、运行时、逻辑、除以零、内存分配错误
- 变量类型：整数、字符、字符串、浮点、数组
- 按照程序代码确定给定变量的输出或值
- 代码中的注释
- 调试程序中的逻辑错误
- 应用问题
- 在基本伪代码编程行中查找解决方案
- 解决二进制和十六进制表示
- 机器人技术
- 评估简单代码以确定机器人的运动和形状
机械预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 机械系统
- 齿条和小齿轮
- 等径齿轮
- 蜗轮
- 复合齿轮
- 链条
- 链轮
- 滑轮
- 正齿轮
- 气动装置
- 液压系统
- 简单机械：斜面、楔子、杠杆和滑轮
- 应用问题-计算能力：
- 牛顿定律
- 热力学
- 加速
- 齿轮比
- 速度
- 发动机排量
- 速度和扭矩
- 复合齿轮比
- 机械优势
电气预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- AM 和 FM 无线电频率
- 机械能
- 电机绕组
- 欧姆定律计算 – 计算能力：
- 安培数
- 电阻电压
- 欧姆
- 了解基本计算机硬件，即存储设备、内存、RAM、ROM、FIFO
- 传感器知识及应用：
- 电位器
- 超声波
- 轴编码器
- 陀螺仪
- 加速度计
- 光轴编码器
- 巡线
- 光感测
- 限位开关
- 应用问题——计算能力：
- 势能
- 动能
- 频率
- 千瓦时成本
化学预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 基础化学主题：
- 化学反应及相关术语
- 理想气体定律
- 开尔文
- 气氛
- 化学计量
- 解决方案
- 元素周期表
- 化学键合
- 安全
- 应用领域
- 解计算
- 气体定律计算
航空航天预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 基本空气动力学原理
- 伯努利流体动力学定律：飞行表面、阻力、重量、升力和推力
- 火箭设计
- 分期
- 燃料：固体、液体、核燃料
- 控制：鳍、陀螺仪、推进器（双曲和离子电）
- 云的类型
- 基本翼型设计和术语
- 应用问题
- 牛顿阻力计算
- 机翼展弦比计算
- 马力与瓦数的计算
- 空速和速度计算
土木预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 桥梁类型
- 拱
- 暂停
- 梁
- 桁架：常用桥梁材料，拉力、压力、抗拉强度
- 交通方式
- 轨
- 港口/港口
- 道路
- 桥梁
- 空气
- 河流、水坝和运河
- 测量
- 应用问题
- 船体设计和排水量应用
- 测量
- 桥梁和塔的效率计算
工程技术预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 工程设计流程/循环
- 10步顺序：
- 找出问题
- 设计简介
- 研究问题
- 头脑风暴问题
- 根据研究/头脑风暴选择解决方案
- 设计
- 建造
- 测试
- 重新设计
- 实施解决方案软技能
- 工程和技术定义
- 能够选择适当的技术来解决问题
- 书面和口头交流
- 解决问题的技巧-头脑风暴-批判性思维
- 作为团队成员工作
- 如何查找和使用信息
- 10步顺序：
- 制造业
- 常见制造实践
- 计算机数控 (CNC) 应用
- 三维 (3D) 打印
- 航天
- 举起
- 推力
- 拖
- 重力
- 民用
- 常见的桁架类型
- 桥梁和塔的效率计算
- 机械的
- 传动比计算
- 气动系统
- 液压系统
- 编程
- 二进制表示
- 十六进制表示
- 输入输出设备
- 材料和工艺
- 硬木及其应用
- 软木及应用
- 胶合板特点及应用
- 塑料：热固性塑料应用、热塑性塑料应用、复合材料和应用
- 黑色金属
- 碳在钢铁中的应用
- 合金
- 有色金属
- 抗拉强度
- 硬度测试技术
- 工程图
- 共同线和表示法
- 尺寸标注技术
- 正投影
- 等轴测图
- 应用问题
- 工程设计过程。 将多种配置中的步骤合成为正确的顺序。 对多个模型应用正确的顺序。
- 为指定任务选择合适的工具/设备。 实验室和工具安全情况。
- 工程图。 识别正交投影缺失的视图。
制造技术预工程模块
需要以下领域的知识和技能：
- 制造方法
- 塑料注射成型
- 砂铸模具
- 热成型
- 3D打印
- CNC（计算机数控）：水射流、铣削、车床、等离子切割
- 工程设计
- CAD 系统：2D 和 3D 应用程序。
- 正交视图：可用视图数、常用视图数
- 缩放对象
- 等距视图
- 质量保证
- 应用问题
- 拉伸强度应用
- 洛氏硬度测试技术
- 应力/应变曲线：颈缩、屈服强度和极限强度