我们如今生活的世界当中有很多千年前的古人从未见过甚至无法想象的事物，比如汽车、电脑、互联网、新型化工材料。但是机器人不一样，人类对自动的、能够模仿人或者其他动物运行的系统有着天生的好奇心和追求欲，我们如今所见的最先进的机器人并没有超出古人的想象范围。自动机器人的历史可以追溯到两千五百多年前古希腊时期阿契塔（Archytas）的蒸汽驱动木鸽子，此后的十几个世纪里，包括达芬奇在内的历代工程师均在自动机器人的原理和实现方式上进行着不懈的探索，18世纪欧洲的工匠已经能够制造出非常复杂精巧的机械人偶和机构。但是直到20世纪中叶，二次世界大战和冷战期间的军事技术需求促进了能源、通信、计算机技术的发展，人类能够稳定制造小型化的集成电路、计算机和通信设备之后，自动化和机器人行业才真正发展起来。因此可以说，机器人见证了人类科技发展史上各个阶段的技术发展，串联了上百代工程师的梦想。

仅仅几十年前，制造一台能够自主移动的小型机器人还是在世界一流的科研实验室才能实现的工作，如今随着技术的进步，年轻的高中生也可以理解甚至掌握其中的主要精髓。这个由RoboMaster组委会设计的课程给高中阶段的同学学习的，希望你们能够通过RoboMaster机器人掌握机器人制作当中的工程知识，并且在高中课程的基础上拓展自己的知识体系，通过理论和实践的结合训练打下未来从事相关工作的基础。制作一台机器人只需要机械零件的设计、电子电路的连接和计算机编程语言的书写，但是理解他们背后的原理则需要系统地学习数学、物理学、机械工程、电子工程、计算机科学和通信工程中的各项知识。这门课程很难详述所有的内容，它只是漫漫探索之路入口的一盏路灯。

本课程共分为两大部分，八个章节。其中第一部分为机器人理论基础，共分四章，该部分将机器人抽象成控制器、传感器和执行器三个部分，通过对三个部分的学习，打好学习机器人的理论基础。第1章为概述，主要介绍机器人的发展历史和分类；第2章为控制器，主要讲解微控制器及其外设的原理；第3章为传感器，主要学习各类传感器的原理和应用；第4章为执行器，主要涉及执行机构的特点和电机的控制。第二部分为机器人工程应用，共分四章，该部分结合特定的教具，深化理论知识，学习实际机器人制作中的实践技巧。第5章为控制技术，主要学习反馈控制、PID控制等经典控制在机器人中的应用，第6章为无线技术的应用，结合教具中的遥控器、图传系统等深入了解无线技术，第7章为移动机器人底盘，通过教具中的全向底盘的实践，对机器人运动中的科学进行深入的学习，第8章为机器人云台，详细介绍了云台的结构和控制。

对机器人的学习和思考有两个维度，第一个维度是技术，我们应当学习人类现有最成熟最新的技术去实现机器人这个复杂的机电系统；第二个维度是历史和哲学，了解机器人相关技术的发展历史和系统设计的哲学。作为一份入门的教材，我们只引导同学们去学习第一个维度，但是第二个维度也同样重要。既然机器人见证了人类科技发展史上各个阶段的技术发展，那么回顾不同阶段的技术的起源和发展，能让我们更好地认识人类自身、并对未来会发生的技术趋势形成更好的判断。了解历史上科学家的生平经历，有助于我们更好地为自己规划人生道路。另外，中国传统的高中教育只强调个人读书和考试的能力，让很多高中生津津乐道的相对论和量子力学等科普读物也只强调某几个科学家个人思维上的贡献，而实际情况中，随着人类开发的机电系统日趋复杂，开发对人类发展有深远意义的工程项目的团队通常人数众多、技术分工精细，需要大量的合作与组织管理工作。所以一名优秀的工程师一定是一个优秀的团队合作者，对这方面能力的培养是我们的课程实践中的重点之一。除此之外，我们还希望有兴趣的同学们能去了解汽车工业发展的历史，冯布劳恩和钱学森各自领导过的大型航天项目，“好奇号”的火星探索过程，从中体会工程师个人技术以及团队合作和组织管理的重要性。

我们正处在人工智能和机器人技术蓬勃发展的时代，未来半个世纪中整个社会都持续不断需要优秀的工程师把各种自动化和机器人技术引入人们的生活。希望接触到这门课程的同学未来都能成长为卓越的工程师，为人类文明的发展贡献自己的力量。