大学选修课机器人考试Word格式文档下载.docx

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类人机器人：

农林业机器人：

娱乐机器人：

空间机器人：

军事机器人：

5.机器人学的构成？

6.机器人的三要素？

机器人是一种机械电子装置，它由以下三个部分组成：

1.感知：

检测外界环境条件的变化。

2.思维：

是机器人的大脑，通过控制机器人的程序，对感知的信息进行分析、推理、判断，控制机器人的行动。

3.行动：

在大脑思维的控制下，机器人通过执行一系列的动作进行工作，完成预定的作业任务。

7.机器人的三个发展阶段

第一代机器人是“示教再现”型机器人：

第二代机器人是有感觉的机器人：

第三代机器人是具有智能的机器人：

第二章

1.机器人的结构、机器人系统包括四个部分？

机器人系统由机械部分、环境测量、任务规划、控制器等四部分组成

2.机器人的自由度

机器人靠末端执行器工作，末端执行器具有6个自由度即可保证其灵活运动。

3个位置、3个姿态自由度。

3.机器人基本概念名词、技术指标？

机器人技术指标与性能评价

●自由度（DOF）：

“这个机器人有几个自由度？

”——绝对内行问题

●工作空间与动作领域

●定位精度

需具有

（1）传感与测量环境变化的能力

（2）分析任务和执行操作规划的能力

（3）自动执行指令能力

第三章机器人运动学

3.1位置和姿态的表示

要全面地确定一个物体在三维空间中的状态需要有三个位置自由度和三个姿态自由度。

前者用来确定物体在空间中的具体方位，后者则是确定物体的指向。

我们将物体的六个自由度的状态称为物体的位姿。

一般姿态的描述可以用横滚（Roll）、俯仰（Pitch）和侧摆（Yaw）三轴的转角来实现。

3.2坐标变换

{A}分别沿{B}的X、Y、Z坐标轴平移a、b、c距离的平移齐次变换矩阵写为：

例2:

求矢量2i+3j+2k被矢量4i-3j+7k平移得到的新矢量.

如果改变旋转次序，首先使u绕y轴旋转。

再绕z轴旋转；

则W1=？

原因：

矩阵的乘法不具有交换性：

即

解：

已知U=7i+3j+2k，u绕y轴旋转得

绕z轴再旋转

如果首先让物体绕z轴旋转90o，再绕y轴旋转90o，再沿x轴平移4个单位，则齐次变换矩阵

沿Z平移r,绕Y轴转β,绕Z轴转α.在此基础上，若再绕z轴旋转-α，绕y轴旋转-β角，后相对于基坐标系的位姿如何？

结果：

应该是相对基坐标系沿着z平移了r。

第四章机器人控制

工业机器人控制系统框图：

一、减速器

实现的三个匹配：

惯性匹配、力矩匹配、速度匹配

减速器的种类：

谐波减速器、摆线减速器、RV减速器

特点——1.同轴减速（输入输出轴线重合）；

2.减速比大，传动功率大；

3.体积小，重量轻，传动平稳。

二．电动机

三、伺服系统

伺服系统（驱动器）和电机匹配才能使用

◆有速度环、电流环、位置环

◆有自动增益调节功能

四、计算机控制系统控制方式？

集中控制方式、主从控制方式、分级控制方式、开放式控制系统

五．上层计算机

对外部传感器进行处理，信息识别、处理、决策是智能机器人实现人工智能的核心。

六．传感器：

内部传感器：

检测机器人自身状态（内部信息），机器人自身运动与正常工作所必需。

外部传感器：

检测作业对象与作业环境的状态（外部信息），适应特定环境和完成特定任务所必需。

光电编码器：

（光学编码器、旋转编码器）

第五章人工智能

智能的定义

Ø

智能是一种能够认识客观事物和运用知识解决问题的综合能力。

智能是知识和智力的总和。

智能的特征？

具有感知能力；

具有记忆和思维能力；

具有学习和自适应的能力；

具有行为能力

人类的基本思维方式？

1逻辑思维（抽象思维）

2形象思维（直感思维）

3灵感思维（顿悟思维）

人工智能是研究如何让计算机做现阶段只有人才能做好的事情。

人工智能是关于知识的科学。

即怎样表示知识，怎样获取知识，怎样使用知识的科学。

一、人工智能的研究目标

1978年索罗门（A.Sloman）提出三个主要目标：

⑴对智能行为有效解释的理论分析；

⑵解释人类智能;

⑶构造智能的人工制品.

二、人工智能研究的基本内容

认知模型、机器感知、极其思维、机器学习、机器行为、智能系统及智能计算机的构造技术

三、人工智能的研究领域

专家系统、机器学习、模糊识别、自动原理证明、自然语言理解、自动程序设计、机器人学、博弈、

问题求解、机器视觉

四、知识表达的三种常用方式？

问题归约法、状态空间法、谓词逻辑法

第六章应用机器人

应用机器人三要素：

技术依据：

性能要求、布局要求、产品特性、设备更换、过程变更

经济因素：

劳动力、材料、生产率、能源、

人为因素

使用机器人的经验准则

采用机器人的步骤

第七章机器人规划

机器人规划也称为自动规划，自动规划（automaticplanning）是一种重要的问题求解技术，它从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止。

机器人轨迹规划属于机器人低层规划，主要研究机器人运动的轨迹规划和轨迹生成方法。

轨迹：

是指机器人在运动过程中的位移、速度和加速度。

轨迹规划：

根据作业任务的要求，计算出预期的运动轨迹。

首先对机器人的任务、运动路径和轨迹进行描述。

轨迹规划器可使编程手续简化，只要求用户输人有关路径和轨迹的若干约束和简单描述，而复杂的细节问题则由规划器解决。

轨迹规划器：

输人包括路径的设定和约束，输出为机械手末端的位姿序列。

轨迹规划既可在关节空间，也可以在直角空间中进行，但是所规划的轨迹函数都必须连续和平滑，使机器人运动平稳。

机器人规划可分为：

任务规划和路径规划。

路径规划是移动机器人导航和控制的基础。

移动机器人的路径规划就是给定机器人及其工作环境信息，按照某种优化指标，在起始点和目标点间规划出一条与环境无碍的路径。

机器人路径规划的研究始于20世纪70年代，其主要内容按机器人的不同可分为静态结构化环境、动态已知环境和动态不确定环境，基于模型的路径规划和基于传感器的路径规划。

机器人规划专家系统就是用专家系统的结构和技术建立起来的机器人规划系统。

使系统具有更快的规划速度，更强的规划能力，和更好的适应性。

机器人规划专家系统由5个部分组成，如下图

以下为2010年考题参考样本

1.简述阿西莫夫提出的机器人三原则。

（机器人学三定律）

为了防止机器人伤害人类，1950年科幻小说作家阿西莫夫（IsaacAsimov）在他的小说集《我是机器人》中提出了“机器人三原则”：

8.列出8个人工智能的研究领域。

（1）专家系统：

是一种基于知识的系统，它从人类专家获取知识，用来解决只有专家才能解决的困难问题。

（2）机器学习：

使计算机自身具有学习能力，可向书本学习、教师学习，也能在实践过程中学习，实现自身的不断完善。

（3）模识识别：

研究使机器具有感知能力的研究领域，主要以视觉、听觉模式识别为主。

（4）自然语言理解：

研究使计算机理解人类的自然语言，如语言翻译。

（5）自动定理证明：

证明前提和结论之间的永真性

（6）自动程序设计：

①程序综合用于实现自动编程，即用户只需要告诉计算机要“做什么”，无须说明“怎么做”，计算机就可自动实现程序的设计。

②程序正确性验证：

研究证明程序正确性的理论和方法。

（7）机器人学：

研究模拟人类行为的机器，被称为人工智能理论、方法、技术的试验场地。

（8）博弈：

是一种智能性很强的竞争活动，如：

下棋，打牌，战争等

3.状态空间法中，下列字母｛S,O,G｝表示的意义是什么？

问题的状态空间：

是一个表示该问题全部可能状态及其关系的图。

它包含问题初始化集合S，操作符集合O以及目标状态集合G。

4.简述机器人轨迹规划的概念（轨迹，轨迹规则，轨迹规划器）

5.试分析增量式和绝对式编码器的优缺点。

6.使用问题规约法画出三个圆盘汉诺塔从原始状态｛333｝到目标状态｛111｝的规约图。

7.已知点U=-2i+4j+3k,绕Z轴旋转90度，延X轴平移4个单位，再沿Y轴平移8个单位。

求

（1）齐次变换矩阵T

（2）完成复合运动后的新位置矢量W。