机器人编程儿童到底需要学吗（孩子如何学机器人和编程）

昨天国家白名单赛事的推文发出后（点这里），也收到好些问题，我列举3个比较典型的共性提问：

这三个问题，其实我在陪俩孩子玩乐高积木、编程机器人这些年，也有仔细琢磨过，今天的文章，就来跟大家做一个简短的分享。01 编程和机器人有什么关系？

简单来说，编程对孩子来说相当于软件，机器人对孩子来说相当于硬件，也就是说，如果想让孩子参加计算机信息技术类的竞赛，孩子的软件和硬件水平都要关注，但前后顺序是可以调整的，先学了其中一个再学第二个也可以。

但要注意的是，软件编程需要一点点孩子对电子产品的自控力，主要是避免孩子把时间过多地花在玩游戏上，而非沉浸式地投入编程设计。所以，对于低幼孩子来说，从积木搭建一步一步往机器人编程上发展，相对来说也是一个不错的路线。先从大颗粒积木和机械基础开始，再到了解物理和机械原理的动力机械基础，然后进入编程机器人基础和进阶，同步接入软件编程（图形化编程初中高阶，或python等）的学习。

如何理解在学习机器人的过程中掌握的编程思维的？我举个例子，比如孩子早上起来吃饭、上学这件事，从编程思维的角度我们可以把它拆分为：

（1）从床上爬起来、穿衣服

（2）挤牙膏、刷牙、洗脸

​（3）吃面包，喝牛奶

​（4）检查有没有带书本和作业

​（5）背书包，下楼，去学校

如果想让机器人也做到这些事情，编程就是最重要的能力之一。我们可以用六个字来简单概括机器人的自主运动机制：感知、 决策、 执行。

​感知，就是各种传感器，如听觉传感器、视觉传感器、距离传感器等等。

决策，就是广义的人工智能，像人脑一样，包括分析、算法和控制（Scratch、Python等）。

执行，就是硬件（传感器、轴、梁、插销、齿轮等）层面，涉及到物理形态，机械结构，怎么动。

02 机器人比赛主要考什么要点

从带孩子参加比赛的经验来看，大家一直关心的机器人比赛，在国家组织的竞赛里，项目真的精彩纷呈。

​目前来看并没有绝对的组别优劣势，还是看孩子的兴趣爱好，以及学的东西是否足够多元为考虑点，覆盖了电子科技、软件编程、智能机器人等多个赛道。▼

就拿哥哥弟弟报名的挑战赛举例，其中有个赛项叫“智能仓储比赛”，任务之一是要让机器人拿起圆形的工作证放进门禁口，是一个很典型的搬运任务。

看起来简单的操作，其实要思考很多问题，作出很多操作才能实现。我先在这里给大家简单解释几个关键概念：想让机器人动起来，最必不可少的就是控制器（大脑）和电机（肌肉），也就是下面这两个小东西，一般和配件放在一起：

此外，对于机器人来讲，要把一个物体拿起来，并跑到指定的位置，那就必须要通过“眼睛”和“四肢”，也就是传感器。

常见的有颜色、形状觉传感器（眼睛）、陀螺仪（方向感）、力觉传感器（力度）、压觉传感器（皮肤）等等....比如这是乐高EV3的传感器组件和电机图。▼

相信你也能感受到，我们人类的一个简单的小动作，放在机器人身上，就会更复杂一些，但正是这充分的硬件支持和一层层的条件筛选，才能确保机器人的每一个行为，都尽可能地精确和稳定，确保安全和有效。

​像这类比赛，评委会把打分标准写在竞赛大纲里，供每个选手查阅，这也基本上指向了到底机器人比赛的考点是什么。

第一关合闸，就是把横梁提起来。看起来简单，但是需要把梁“完全卡入”另一个梁，那么如何控制机器人的手臂的角度和力度就很关键了。

比如怎么把原料放入加工区，需要用什么传感器来识别这个小红球，又要用什么方式和力度夹住它，才不会让球滑走。

又比如怎么把成品放进对应的货架，其实是在考验机器人的货物识别和抓取装置，导航（怎么走）系统和水平旋转装置（放到哪）。

上次孩子参加的机器人比赛，就是做一个口罩，感应口罩，但评委评分的考核点主要还是看孩子的整体思维情况，看孩子准备都能感受到那种反复试错、调整、再测试的思考过程。▼

03 机器人学习的未来趋势是什么

大部分机器人、编程结合起来的比赛，都指向物联网，或者人工智能生态，就好像我之前给大家推荐过的「龙吐珠编程机器人」，它搭建的场景就是指向人工智能物联网。

​这是Connie家5岁多孩子凭一己之力，用积木搭建创造出来的“世界”：

我给大家展示看看如果人工智能换到大赛中，会是怎么样的呈现方式。

​比如我昨天推荐的青少年电子信息智能创新大赛，里面有一个赛项就很契合，那就是“互联网 无人驾驶主题赛”。这个赛项要求选手在一个虚拟城市环境中，设计一个机器人并且模拟实现各种无人驾驶的交通行为。

赛场是一片3D模拟的城市场景，有着十分真实的城市道路，行车道、交叉路口、道路围栏、行人、车辆、道路标线、人行横道、路面减速带等元素都在其中。

​最重要的是，路上的所有物体都还原了真实的属性，孩子不仅要考虑机器人的动力问题，还要考虑怎么去面对红绿灯、行人这些现实中会出现的元素。

说真的，看到这个规则的时候，我也会为参赛的小选手们捏了一把汗，细致、严谨、认真，都在比赛规则里。

​比赛内容分为三个部分：机器人构建、控制程序编写和模拟运行。

​1.机器人构建部分，就是根据任务场景，结合规则将控制器、各类驱动模块、各种传感器、各类积木块等等搭建成一辆可以用程序控制的智能车。

2.行为程序编写部分，是在设计完智能车后，按任务规则要求，通过图形化编程模块（如Scratch）或者 python 代码设计智能车的自动驾驶系统，让智能车在程序的驱动下自动行驶。

​3.模拟运行部分，就是对智能车进行模拟运行，并根据智能车的行驶路线、行驶动作、行驶安全进行实时评分。

让我们来看一下这个赛项的不合格标准：

​

（1）超过任务限时（2）机器人脱离道路（3）机器人未礼让行人（4）任务过程中机器人尺寸超出限制（5）携带的初始能量（汽油）消耗完毕

每一项标准，都在模拟真实的情景。这也让参赛的孩子们仿佛不再只为了乐趣，更是在为设计出汽车业的“新星”而努力。他们在构建机器人的那一刻，就是自己小小星球中的车辆设计师。除了无人驾驶的智能车，一个能探测”火星”的人形机器人，也让我印象深刻。这是全国中小学信息技术创新与实践大赛的赛项之一，要求机器人用双足行走、移动和爬行的方式去完成翻山越岭、智能道闸、拆弹专家和搬运物资的任务。

（人形机器人要跨过的障碍）

​人形机器人比赛，难点在于让机器人保持需要的动作，比如双足直立行走。在任务一中，机器人翻山越岭（跨过障碍）后，需要回到直立的状态，这十分考验参赛选手们的技术。

在任务四中，选手们还要操控机器人把物品搬运到指定位置。看到这个任务，我脑海中突然浮现出了一个画面，未来的人形机器人，它们能到达人类到不了的地方，也能够完成人类难以完成的肮脏或危险的工作。

​说不定派机器人探测“火星”的构想，能在不远的将来得以实现。（我们上学期参加的比赛里，还真的有探测火星的机器人比赛哈。）

​04 迎接未来吧， 少年！

我越带俩孩子接触这个新领域，我越是感慨：机器人生态已经是大势所趋。无论是编程机器人，还是人形机器人，都将不断发展进步，越来越普及，成为我们的好帮手。就好像现在一些餐厅已经开始普及送餐机器人，接下来劳动密集型的产业一定会越来越少，而智能化生态会越来越多，孩子的学习会更加多元，在编制自己的认知网络的同时，也在迎接全新挑战和变化。如果孩子也感兴趣的话，学编程机器人，不仅仅能让孩子与这个万物互联的时代交融，还让孩子在学习物理和编码的过程中，汲取养分和知识，这是我希望看到的事情，也是我正在见证的事情。

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