VEX是國際機器人比賽內容之一，每年全世界都 有很多學生參與這一活動。這一比賽所涉及的機器人 不僅可用于比賽，同時也是學生學習機器人、進行科 技創新活動的平臺。通過對這一機器人的學習與開發 ，學生可以*好地掌握科學、技術、工程與數學的知 識，同時利用VEX機器人平臺，可以讓教師和學生了 解并開展與STEM有關的課程，從而*好地發揮他們的 聰明才智。
《VEX機器人設計》總結了作者鄭劍春、朱永生 、郭偉俊多年機器人比賽與教學的經驗，系統講述機 器人的兩個重要內容——如何設計機器人以及如何將 機器人與學科課程相結合，介紹了作者在機器人教學 中的探索。本書可作為機器人教師與學生準備機器人 比賽的參考用書、學校開展機器人教學教材，以及各 學科教師了解機器人的入門教材。
我是一名機器人教師，在我的教學工作中經常會被問道： 我們為什么要學習機器人？目前有很多機器人公司、培訓機構也在進行機器人的培訓和推廣，通常以參加比賽可以成為特長生、可以參加高校自主招生等名義進行宣傳。但是，當我們拋開這些功利性的宣傳，機器人教育到底可以為我們的學生帶來哪些影響，這是我們需要探討的問題。
在我國，中學生機器人教育大約開始于2000年，最初只有很少的學校參與，而在2007—2008年由于樂高頭腦風暴機器人的出現，引起了重要的變化，開始了機器人普及的時代。我們可以將這一過程與早些時候的計算機普及情況作一比較。當計算機出現的時候，只有最聰明的學生才會考慮學習計算機專業，計算機被視為高科技的象征。但是當Windows系統出現以后，計算機得到了迅速的普及，它不再是一個專業的工具，而變成了一個大眾化的產品，人們只要經過基礎訓練，就可以使用它。十多年前，當我進行教師培訓時，我要告訴教師們，計算機由哪幾部分組成、各有什么作用，如今我們的教學內容完全不同了，今天我們更能體會信息技術的影響。信息技術包括通信技術、微電子技術、傳感器技術和計算機技術，如果要尋找一個能體現這些技術發展的科技產品，智能設備就是這類產品的重要體現。這類產品通常并不稱為機器人，而是稱為汽車、飛機、ATM、Google和手機。
將機器人引入中學課程，可以作為計算機教育的拓展與延續。它不僅可以拓展學生在學習中的活動，更是一個比計算機更為強大的工具，對學生培養興趣、學習知識、實現創新設計都會有很大的幫助。
在中學生機器人活動中，比賽只是讓學生產生學習的興趣，技術本身同樣不是目的。中學生機器人教育不是一個專業化的精英教育，而應該是普及、工具化的推廣，讓學生了解它的應用，并使其創新思想通過這一平臺獲得幫助，從而實現創新的目標。
在機器人教學中，我們重視結構與程序方面的培養，通過結構設計與搭建，讓學生掌握一些機械基礎知識，培養學生的分析問題、解決問題以及動手操作的能力。
在程序設計中，我們讓學生掌握一種編程語言，讓他們體驗機器人帶來的科技成果。同時，我們可以根據學生的目標、發展要求提供更高級的課程。雖然中學不以精英培養為目標，但也要為有潛力的學生提供一個發展的空間。
機器人教育與學科教育相結合是很多專家、教師的共識，正如計算機可以在各學科教學中使用一樣，只有與各學科結合才會最大限度地發揮它的作用。但是這方面國內做得還很少，在產品上也與國際品牌有很大的差距。
機器人在學科上的應用，可以讓學生獲得多方面的反饋，可以讓教學更為直觀。開展一些項目實驗，對于學生動手能力、思維分析能力及程序設計能力都很有幫助。
目前，機器人在一些學科如物理、化學、生物、數學甚至語文的教學中都有應用，國內外有很多教師正從事利用機器人進行學科課程的開發工作。如果像計算機培訓那樣，讓每一學科教師了解機器人，機器人就不再停留于科技教師的手中，而會進入并真正影響學科教學。
在機器人教學過程中，我一直希望寫一本能夠對教師與學生都有所幫助的入門教程，讓他們能通過這樣一本書獲得學習的門徑，而不是僅將目標停留于比賽。我將這一想法與一些教師進行了交流，獲得了他們的極大鼓勵，于是在幾年前開始了本書的寫作。這期間又不斷有新的體會和經驗，一些教師也提供了好的建議。
在本書的編寫過程中，得到了博思公司郭偉俊、李志輝、高帥、方澤龍等工程師的支持和幫助，他們為本書提供了大量的案例；朱永生、高宇、葛雷、鄭小康、付麗敏、王文精、趙騰任、楊波、汪偉民、陳迎春、黃志群、張倩、李哲等教師參與了本書的編寫工作；劉天化同學也為本書的出版作出了重要的貢獻；同學們在各次國內、國際比賽中的精彩設計也讓作者得以借鑒，在此一并向他們表示衷心感謝。
由于本人學識所限，書中難免會有疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。
鄭劍春2015年5月
第1章工具與安裝方式1
1.1工具的使用1
1.2元件的安裝方式3
第2章機器人傳動方式5
2.1齒輪傳動5
2.2鏈傳動10
2.3滑輪和皮帶12
2.4蝸輪、蝸桿12
2.5平面連桿傳動13
2.6差動機構14
第3章電動機15
3.1直流電動機15
3.2功率、扭矩和速度16
3.3伺服電動機17
3.4電動機提升重物原理及輸出功率的測量17
3.5繼電器的原理與制作20
3.6電動機的安裝方式23
第4章機器人的結構25
4.1機器人的堅固性25
4.2移動機構與輪子的安裝27
4.3行走方式與越障能力29
4.4輪子的安裝方式29
4.5轉向方式30
4.6機器人的穩定性33
第5章常用提升物體的方式38
5.1簡單機械臂38目錄 VEX機器人設計〖2〗〖2〗 〖1〗 5.2加強型的機械臂39
5.3滑動架與齒條提升結構的安裝41
5.4平行四邊形交叉升降44
5.5鏈條提升結構45
第6章機械手的種類47
6.1機械手分類47
6.2其他拾取物體的方式48
第7章VEX外接設備的種類和安裝51
7.1輸入設備51
7.2輸出設備62
第8章基礎與準備69
8.1認識VEX的控制器69
8.2安裝軟件70
8.3軟件初探74
8.4工具與菜單75
8.5第一個程序79
8.6下載并運行程序81
8.7在線控制模式84
第9章變量86
9.1變量命名88
9.2變量運算規則88
第10章輸出模塊89
10.1顯示文字89
10.2圖表顯示90
10.3聲音輸出92
第11章程序結構98
11.1順序結構98
11.2自定義函數100
11.3選擇結構103
11.4循環結構108
第12章Integrated Motor Encoders模塊122
12.1393 集成編碼器拆裝122
12.2接線122
12.3編程123
第13章Smart Tasks模塊127
13.1電動機模塊127
13.2機器人控制模塊131
13.3等待模塊134
第14章遙控程序模塊138
14.1遙控的準備138
14.2遙控模塊的使用140
第15章VEX簡易場地控制器165
附錄搭建一個VEX機器人168
參考文獻184
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