概述
本文件概述了機器人教育 & 競賽基金會的預工程和機器人行業認證。 在準備工程基礎模組時，我們建議您準備課程或使用涵蓋為您的課程選擇的預工程模組主題的既定課程。
本文檔分為兩部分：
- 第一節： 工程技能基礎/主題：第一部分涵蓋理解工程基礎知識模組中涵蓋的主題所需的職業技能和知識。 此模組是所有其他工程模組的先決條件。
- 第二部分： 預工程模組：本文檔的第二部分涵蓋了每個預工程模組中的職業技能和知識的每個主題。
請參閱範例課程序列，以了解預工程和/或機器人認證的主題。 這些與學校和教師的專業知識、可用課程和設施相結合，從八個可用的預工程模組中選擇兩個用於預工程，或三個（電子、程式設計和機械）用於機器人認證。
工程技能基礎
- 先修條件： 150 小時的工程預科或機器人課程
- 考試長度： 90 分鐘
- 最低及格分數： 70%
職業技能和知識
工程基礎需要以下領域的知識與技能：
工程史
- 美國和蘇聯的早期太空計劃、太空競賽及其對當今的技術影響；工業革命，大規模生產、組裝線、自動化的引進，以及工程學會的出現（機械工程師學會、電機工程師學會）
- 工程和技術定義
- 科學定義
- 平均工作週、薪資及薪資計算
- 工程相關職業類型、工作前景、薪資及所需教育程度：
- 機械的
- 電力
- 化學
- 航太
- 民用
- 計算機科學/程式設計
- 各領域的技術支援
- 機械加工產業：CNC加工、雷射、快速成型
- CAD 2D 和 3D 應用程式
- 機器人技術
工程設計流程
- 能夠依照設計過程的邏輯順序應用多個步驟。
- 能夠理解工程設計過程的各種迭代或縮寫中的正確順序。
材料和工藝
- 材料分析技術 – 伸展、硬度、氧化
- 金屬類型、特性與常見應用－黑色金屬、有色金屬、貴金屬；常見合金 – 即黃銅、不銹鋼
- 木材種類、特性與常見應用 – 硬質（落葉樹）、軟質（針葉樹）
- 塑膠類型、特性和常見應用 – 熱固性塑膠、熱塑性塑膠、樹脂
- 環氧樹脂的種類、特性和常見應用
安全
- 正確配戴眼鏡的應用
- 使用適當的衣服和鞋類
- 在商店或實驗室應用適當的安全實踐
- 職業安全與健康管理局
- 實驗室安全色
電動工具安全
- 帶鋸 – 基本帶鋸操作、特定安全程序的應用
- 台式磨床 - 基本台式磨床操作，特定安全程序的應用。
- 鑽床 – 鑽床基本操作、特定安全程序的應用
- 手提式電動工具－手提式鑽孔操作、特定安全程序的應用
工程圖
- 正交視圖
- 能夠閱讀電氣原理圖、藍圖
- 各種常用符號和術語
- 能夠透過投影找到多視圖圖紙中缺少的視圖，識別物體的缺失視圖
- 等軸測圖
- 制定包含任務和截止日期的零件清單
- 將物體繪製成不同的比例
電腦輔助設計系統
- 工程圖中常用的線條和符號
- 2D CAD 軟體 – 工業中使用的各種常用程序
- 3D CAD 軟體 – 工業中使用的各種常用程序
- 識別正交視圖
- 識別等軸測視圖
電機工程基礎
- 歐姆定律 – 安培數、電壓、電阻
機械工程基礎
- 傳動比計算
- 艾薩克·牛頓運動定律
- 動能和位能
- 熱系統－加熱和冷卻
機器人系統基礎知識
- 驅動系統
- 2、4 和 6 輪戰車或街機
- 完整的
- 麥克納姆
- 全向驅動器
- 微控制器
- 應用領域
- 力量
- PWM（功率寬度調變）
- 馬達控制：目的、操作、功能
- 機械手：手臂-手腕-肩膀和手肘末端執行器；自由度/軸
- 類型
- 收藏家
- 夾爪
- 特殊應用（無限制）－自主控制
- 常見機器人程式類型
航空航天基礎知識
- 伯努利原理：升力、推力、阻力、重量（重力）
- 早期火箭技術
- 泰坦二號
- 土星四號
- 雙子座
- 汞
- 阿波羅
- 聯盟號
- V1和V2
- 航空航天工業常用材料
土木工程基礎
- 交通方式
- 軌
- 港口/港口
- 道路
- 橋樑
- 空氣
- 河流/水壩
- 橋樑效率計算的應用
CS 工程基礎知識（編碼）
- 二元系統
- 十六進位
- 基本電腦系統
- RAM、ROM 先進先出
- 儲存系統
- 處理器速度，摩爾定律
- 常用程式語言：Python、C++、JAVA、HTML、Scratch
化學工程基礎
- 化學品安全的基本實驗室安全程序
- 酸和鹼的基礎知識
- 週期圖
- 平衡方程
製造工程基礎
- 製造技術
- 笛卡爾座標計算
- CAD/CAM 系統能力
- 三維 (3D) 列印
第二部分：預工程模組
這是本文件的第二部分，涵蓋每個「工程模組」中的每個職業技能和知識主題。
這些與學校和教師的專業知識、可用課程和設施相結合，從預工程認證所需的八個可用工程領域中選擇兩個，或機器人認證所需的三個工程領域（電子、程式設計和機械） 。
所有八個模組均具有以下要求：
- 先決條件：通過工程基礎模組
- 考試長度分鐘
- 最低通過級：70%
知識和職業技能主題
CS預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 通用程式語言、資料庫與網頁設計
- C++、Java、Python、Scratch
- 超文本標記語言
- SQL、Oracle、DB2
- 常用術語
- IP網際網路協定
- I/O（輸入/輸出）
- 無限循環
- 記憶體存取衝突
- HTTP、HTTPS
- 通用網路和電腦間通信
- 互聯網、內部網路
- 電腦、伺服器、雲
- 服務：ISP、DHCP、DNS
- 硬體：交換器、路由器、wi-fi
- 對電腦的部件和工作原理的一般了解，包括從 BIOS 到應用程式的各個層面的軟體
- 輸入輸出設備
- 中央處理單元 (CPU)、浮點單元 (FPU)、圖形處理單元 (GPU)
- 記憶體、唯讀記憶體
- 儲存裝置
- 惡意軟體
- 病毒、蠕蟲、拒絕服務、垃圾郵件
- 防火牆
- 數字的二進制和十六進位表示
- 1、2、3、15 等的二進位表示
- 10、15、16、30等的十六進位表示
- 能夠理解用偽代碼編寫的簡單程序
- 循環、佇列、堆疊
- 功能
- 錯誤：編譯時、執行時間、邏輯、除以零、記憶體分配錯誤
- 變數類型：整數、字元、字串、浮點、陣列
- 依照程式碼確定給定變數的輸出或值
- 程式碼中的註釋
- 偵錯程式中的邏輯錯誤
- 應用問題
- 在基本偽代碼編程行中尋找解決方案
- 解決二進制和十六進位表示
- 機器人技術
- 評估簡單程式碼以確定機器人的運動和形狀
機械預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 機械系統
- 齒條和小齒輪
- 等徑齒輪
- 蝸輪
- 複合齒輪
- 鏈條
- 鏈輪
- 滑輪
- 正齒輪
- 氣動裝置
- 液壓系統
- 簡單機械：斜面、楔子、槓桿和滑輪
- 應用問題-運算能力：
- 牛頓定律
- 熱力學
- 加速
- 齒輪比
- 速度
- 引擎排氣量
- 速度和扭矩
- 複合齒輪比
- 機械優勢
電機預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- AM 和 FM 無線電頻率
- 機械能
- 馬達繞組
- 歐姆定律計算 – 運算能力：
- 安培數
- 電阻電壓
- 歐姆
- 了解基本電腦硬件，即儲存裝置、記憶體、RAM、ROM、FIFO
- 感測器知識及應用：
- 電位器
- 超音波
- 軸編碼器
- 陀螺儀
- 加速度計
- 光軸編碼器
- 巡線
- 光感測
- 限位開關
- 應用問題—運算能力：
- 位能
- 動能
- 頻率
- 千瓦時成本
化學預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 基礎化學主題：
- 化學反應及相關用語
- 理想氣體定律
- 開爾文
- 氣氛
- 化學計量
- 解決方案
- 元素週期表
- 化學鍵合
- 安全
- 應用領域
- 解計算
- 氣體定律計算
航空航太預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 基本空氣動力學原理
- 伯努利流體動力學定律：飛行表面、阻力、重量、升力和推力
- 火箭設計
- 分期
- 燃料：固體、液體、核燃料
- 控制：鰭、陀螺儀、推進器（雙曲和離子電）
- 雲的類型
- 基本翼型設計和術語
- 應用問題
- 牛頓阻力計算
- 機翼展弦比計算
- 馬力與瓦數的計算
- 空速和速度計算
土木預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 橋樑類型
- 拱
- 暫停
- 樑
- 桁架：常用橋樑材料，拉力、壓力、抗拉強度
- 交通方式
- 軌
- 港口/港口
- 道路
- 橋樑
- 空氣
- 河流、水壩和運河
- 測量
- 應用問題
- 船體設計和排水量應用
- 測量
- 橋樑和塔的效率計算
工程技術預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 工程設計流程/循環
- 10步順序：
- 找出問題
- 設計簡介
- 研究問題
- 腦力激盪問題
- 根據研究/腦力激盪選擇解決方案
- 設計
- 建造
- 測試
- 重新設計
- 實施解決方案軟技能
- 工程和技術定義
- 能夠選擇適當的技術來解決問題
- 書面和口頭交流
- 解決問題的技巧-腦力激盪-批判性思維
- 作為團隊成員工作
- 如何找到和使用資訊
- 10步順序：
- 製造業
- 常見製造實踐
- 電腦數控 (CNC) 應用
- 三維 (3D) 列印
- 航太
- 舉起
- 推力
- 拖
- 重力
- 民用
- 常見的桁架類型
- 橋樑和塔的效率計算
- 機械的
- 傳動比計算
- 氣動系統
- 液壓系統
- 程式設計
- 二進位表示
- 十六進位表示
- 輸入輸出設備
- 材料和工藝
- 硬木及其應用
- 軟木及應用
- 膠合板特性及應用
- 塑膠：熱固性塑膠應用、熱塑性塑膠應用、複合材料與應用
- 黑色金屬
- 碳在鋼鐵的應用
- 合金
- 有色金屬
- 抗拉強度
- 硬度測試技術
- 工程圖
- 共同線和表示法
- 尺寸標註技術
- 正投影
- 等軸測圖
- 應用問題
- 工程設計過程。 將多種配置中的步驟合成為正確的順序。 對多個模型應用正確的順序。
- 為指定任務選擇合適的工具/設備。 實驗室和工具安全情況。
- 工程圖。 辨識正交投影缺失的視圖。
製造技術預工程模組
需要以下領域的知識與技能：
- 製造方法
- 塑膠射出成型
- 砂鑄模具
- 熱成型
- 3D列印
- CNC（電腦數控）：水柱、銑削、車床、等離子切割
- 工程設計
- CAD 系統：2D 和 3D 應用程式。
- 正交視圖：可用視圖數、常用視圖數
- 縮放對象
- 等距視圖
- 品質保證
- 應用問題
- 拉伸強度應用
- 洛氏硬度測試技術
- 應力/應變曲線：頸縮、屈服強度與極限強度