人工智能与机器人复习进程.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流人工智能与机器人【精品文档】第 21 页11.机器人定义的三个共有属性是：有类人的功能、根据人的编程能自动的工作、 人造的机器或机械电子装置 。2.简述机器人的发展史？1954年 美国人（George C. Devol）乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并在1956年获得美国专利。1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫英格伯格联手制造出第一台工业机器人。 1960年，Conder公司购买专利并制造了样机。1961年，Unimation公司（通用机械公司）成立，生产和销售了第一台工业机器“Unimate”，即万能自动之意。 1962年，美国万能自动

2、化（Unimation）公司的第一台机器人Unimate在美国通用汽车公司（GM）投入使用标志着第一代机器人的诞生。1963年 麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感系统。 1965年 MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器。 1967年， Unimation公司第一台喷涂用机器人出口到日本川崎重工业公司。 1968年，第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所诞生。 1972年，IBM公司开发出直角坐标机器人。 1973年，Cincinnati Milacron公司推出T3型机器人。 1978年，第一台PUMA机器人在Unimation公司诞生 1998年世界著名玩具厂商丹麦乐高(LEGO)公司

3、推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)。 2002年5月2日本田制造的名叫阿西（Asimo）四英尺高的白色机器人摇响开市铃声，摇响了机器智能时代的开始。 2006年6月，微软公司推出基于Windows的开发环境，用于构建面向各种硬件平台的软件-Microsoft Robotics Studio，试图实现机器人统一的标准或平台。2010年10月17日日本产业技术综合研究所近日开发出一款可以学习和模仿人类唱歌的。”。3.机器人按发展水平分为几类？示教再现型机器人 感觉判断型机器人 智能机器人4.机器人按驱动方式

4、为几类？液压机器人、气压机器人、电动机器人。5.机器人生产线是指由若干机器人工作站和物流系统组成的用以完成多项复杂作业的生产体系。6.我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。7.与机器人相关学科：数学，物理学，理论力学，材料力学，流体力学（液压、气动），机械学，自动控制，电子与通讯，仿生学，人工生命等，还有计算机，单片机，C语言、 C+、汇编语言等等。其中自动控制技术和人工智能技术这两种技术是机器人科学技术的基础。8.机器人化机器是指在传统机械中引入机器人技术

5、，使其具有机器人的功能。9.机器人三定律是什么？机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观。 在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给与的任何命令。在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。10.机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。11.863计划自动化技术领域包括“计算机集成制造系统主题” 与“智能机器人主题”两个主题。12.示教再现型机器人按示教方式分为直接示教和控制面板示教。13.机器人的应用前景：1）机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业；2）机器人将成为人类探索与开发宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具；3）机器人将在未来战争中发挥

6、重要作用；4）机器人将用于提高人类健康水平与生活质量在医疗、服务、娱乐等发挥作用。14.写出以下几种机器人坐标结构的名称。直角坐标结构机器人柱面坐标结构机器人球面坐标结构机器人垂直多关节机器人水平多关节机器人2、 智能的解释：指人的智慧和行动能力。指智谋与才能。2、智能的特征：1.感知能力：通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官感知外部世界的能力。2.记忆与思维能力：（1）逻辑思维（抽象思维）（借助于概念、判断、推理反映现实的思维； （2）形象思维（直感思维）（是用直观形象和表象解决问题的思维 ）；（3）顿悟思维（灵感思维）3. 学习能力 ： 学习既可能是自觉的、有意识的，也可能是不自觉的、无意

7、识的；既可以是有教师指导的，也可以是通过自己实践的。 4. 行为能力（表达能力） 人们的感知能力：用于信息的输入。行为能力：信息的输出。3、智能的分类：根据加德纳的多元智能理论，人类的智能可以分成七个范畴： 1）.语言智能 ：政治家、律师、 编辑、 记者等。 2）.逻辑智能 ：科学家、会计师、软体研发等。 3）.空间智能 ：建筑师、摄影师、画家、飞行员等。 4）.身体运动智能 ：运动员、演员、舞蹈家等。 5）.音乐智能 ：歌唱家、作曲家、指挥家等。 6）.人际智能：外交家、领导者、推销等。 7）.自我认知智能：哲学家、政治家、思想家、心理学家等。 8）.自然认知智能：天文学家、地质学家、考古学

8、家等。4、人工智能的定义：人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。5、人工智能的发展过程人工智能经历了三次飞跃阶段：第一次是实现问题求解,代替人完成部分逻辑推理工作,如机器定理证明和专家系统;第二次是智能系统能够和环境交互,从运行的环境中获取信息,代替人完成包括不确定性在内的部分思维工作,通过自身的动作

9、,对环境施加影响,并适应环境的变化,如智能机器人;第三次是智能系统,具有类人的认知和思维能力,能够发现新的知识,去完成面临的任务,如天文、海底、人工神经智能网络等未知领域 。6、我国自1978年开始把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题。1981年成立了中国人工智能学会。7、人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、机器感知 、机器思维、机器行为 、模式识别、机器人学、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。8、模式识别包括：指纹识别 、人脸识别 、语音识别 、文字识别 、图像识别、车牌识别 。9、人工智能主

10、要研究领域：1. 自动定理证明2. 博弈3. 模式识别4. 专家系统 5. 机器人 6. 机器视觉 7. 自然语言理解8. 自动程序设计9. 智能信息检索 10. 数据挖掘与知识发现11. 组合优化问题 12. 人工神经网络 13. 分布式人工智能 14. 智能管理与智能决策 15. 智能控制 16. 智能仿真 17. 智能CAD 18. 智能CAI 19. 智能操作系统 20. 智能多媒体系统 21. 智能计算机系统 22. 智能通信 23. 智能网络系统10、简述人工智能的研究经历了以下几个阶段：第一阶段：50年代人工智能的兴起和冷落 人工智能概念首次提出后，相继出现了一批显著的成果，如机

11、器定理证明、跳棋程序、通用问题s求解程序、LISP表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入了低谷。这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视知识重要性。第二阶段：60年代末到70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮 DENDRAL化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、PROSPECTIOR探矿系统、Hearsay-II语音理解系统等专家系统的研究和开发，将人工智能引向了实用化。并且，1969年成立了国际人工智能联合会议（International Joint Conferences on Artificial Intelligence即I

12、JCAI）。第三阶段：80年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展 日本1982年开始了“第五代计算机研制计划”，即“知识信息处理计算机系统KIPS”，其目的是使逻辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。 第四阶段：80年代末，神经网络飞速发展 1987年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。 第五阶段：90年代，人工智能出现新的研究高潮 由于网络技术特别是国际互连网的技术发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。不仅研究

13、基于同一目标的分布式问题求解，而且研究多个智能主体的多目标问题求解，将人工智能更面向实用。另外，由于Hopfield多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。人工智能已深入到社会生活的各个领域。 公司“深蓝”电脑击败了人类的世界国际象棋冠军，美国制定了以多Agent系统应用为重要研究内容的信息高速公路计划，基于Agent技术的Softbot(软机器人)在软件领域和网络搜索引擎中得到了充分应用，同时，美国Sandia实验室建立了国际上最庞大的“虚拟现实“实验室，拟通过数据头盔和数据手套实现更友好的人机交互，建立更好的智能用户接口。图像处理和图像识别，声音处理和声音识别

14、取得了较好的发展，IBM公司推出了ViaVoice声音识别软件，以使声音作为重要的信息输入媒体。国际各大计算机公司又开始将“人工智能”作为其研究内容。人们普遍认为，计算机将会向网络化、智能化、并行化方向发展。二十一世纪的信息技术领域将会以智能信息处理为中心。11、智能机器人： 以人工智能靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。1.有“大脑”，在脑中起作用的是中央计算机。具有编程能力的中央控制器。2. 有内部信息传感器和外部信息传感器，感知外部世界，安排自己的工作。3.理解人类语言，分析出现的情况，调整自己的动作以达到操作者所提出的要求，拟定所希望的动作，12、智能机器人具备三个要素智能机

15、器人大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。13、三种智能程度不同的智能机器人1.传感型机器人：又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人世界杯的小型

16、组比赛使用的机器人就属于这样的类型。2.交互型机器人：机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。3.自主型机器人：在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性，自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行

17、一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况 .交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。因此，许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。14. 人工智能和机器人技术会将未来战争带向何方?15. 美国RQ-170型“哨兵”式智能无人侦察机具有哪些功能和特点？1、 1、机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不

18、同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”2、机器人通常具有三个基本特征1身体： 是一种物理状态，具有一定的形态。2大脑： 控制机器人的程序 。3动作： 任何机器人都有一定的动作表现。3、机器人开发的三项原则 1)机器人不应伤害人类； 2)机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外； 3)机器人应能保护自己，与第一条和第二条相抵触除外。 这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界始终将这三原则作为机器人开发的准则。4、机器人视觉系统主要应用于以下三方面： 1、用视觉进行产品检验，代替人的目检。包括：形状检验

19、：检查和测量零件的几何尺寸、形状和位置；缺陷检：验检查零件是否损坏，划伤；齐全检验：检查部件上的零件是否齐全。 2、在机器人进行装配、搬运等工作时，用视觉系统对一组需装配的零、部件逐个进行识别，并确定它在空间的位置和方向，引导机器人的手准确地抓取所需的零件，并放到指定位置，完成分类、搬运和装配任务。 3、为移动机器人进行导航。利用视觉系统为移动机器人提供它所在环境的外部信息，使机器人能自主地规划它的行进路线，回避障碍物，安全到达目的地，并完成指令的工作任务。5、机器识别物体 机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主 要靠明暗信息，颜色信息，距离信息等原理

20、，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有所不同罢了。6、机器人“耳朵”原理：用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的“耳朵”比人的耳朵更为灵敏，其原因就是压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压，这种电压能使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下不断被拉伸或压缩的时候，就产生了随声音信号变化而变化的电流，这种电流经过放大器放大后送入电子计算机（相当于人大脑的听区）进行处理，机器人就能听到声音了。能听到声音只是做到了第一步，更重要的是要能识别不同的声音。目前已经研制成功了能识别连续话音的装置，它能够以百分之九十九的比率，识别不同的人所发出的声音，这项技术就使得电子计算

21、机能开始“听话”了。7、语音识别就是让机器人把传感器采集的语音信号通过识别和理解转变为相应的文本或命令的技术8、机器人像人一样闻出多种气味的机器鼻子：常用的嗅觉传感器是半导体气体传感器，它是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体的物理性质变化，借以测定某种特定的气体成分及其含量的。大气中的气味各种各样，而目前研制出的气体传感器只能识别像H2、CO2、CO、NO等少数气体。机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制成功了一种嗅敏仪，这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十多种气体，还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡的一氧化碳。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡，氯化钯等物质烧结而成的

22、探头（相当于鼻粘模）。当它遇到某些种类气体的时候，它的电阻就发生变化，这样就可以通过电子线路做出相应的显示，用光或者用声音报警。同时，用这种嗅敏仪还可以查出埋在地下的管道漏气的位置。9、目前使用的接近觉传感器主要有光电式、超声波式和涡流式三种。10、自动机器人的大脑是自主式的电脑程序控制，而非遥控或手动，由传感探测目标和环境的状态，传到电脑控制部件，经程序处理，发出动作命令，在规定的时间内完成所要求的动作和功能。其要求准确、可靠和具有一定的速度。还包括通常的ASIC接口芯片、TTL和CMOS IC芯片，晶体2极管、3极管、电阻电容、晶体灯LED、接插件等等。11、机器人的控制呢主要包括三项内容

23、：1 输入：该信息来自机器人的传感器。例：当采自动机器人行走过程中遇见障碍物时停止，就是在通过红外信号输入来检测到物体执行某一功能。 2 程序：你想让机器人遵循的一种规则或指令。程序(也称之为“算法”)是机器人的指令组。 3 输出：最后，让我们看一看输出，也就是我们想让机器人做什么。机器人的运动，通常包括马达（运转）、灯和声音。12、机器人的动作和运动就是机器人大脑通过各类元器件的接收、发送指令传到电脑控制部件，经程序处理，发出动作命令，在规定的时间内完成所要求的动作和功能，驱动各种运转机构，已达到应有的目的。13、机器人的动作性能要素1).自由度数 衡量机器人适应性和灵活性的重要指标，一般等

24、于机器人的关节数。机器人所需要的自由度数决定与其作业任务。2).负荷能力 机器人在满足其它性能要求的前提下，能够承载的负荷重量。3).运动范围 机器人在其工作区域内可以达到的最大距离。它是机器人关节长度和其构型的函数4).精度 指机器人到达指定点的精确程度。它与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有关。5).重复精度 指机器人重复到达同样位置的精确程度。它不仅与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有关，还与传动机构的精度及机器人的动态性能有关。6).控制模式 引导或点到点示教模式；连续轨迹示教模式；软件编程模式；自主模式。 7).运动速度 单关节速度；合成速度。 8).其它动态特性 如稳定性、柔顺性等。1

25、4、机器人实施功能 ： 1).机械功能 2).各类传感器及视觉摄像及实时图像传输,可实现实时监控. 3).可以通过远程脑遥控实现机器人的远程控制. 4).自动避障. 5).通过预定任务程序自动代替人从事一些简单的劳动. 6).语音识别. 7).通过网络控制.15.阐述机器人对人类的影响？16. 机器人的基本组成及工作过程？一、按其构成机构的不同分类直角坐标机器人；圆柱坐标机器人；球面坐标机器人 ；极坐标机器人；多关节型机器人；并联关节机器人；串并联关节机器人二、直角坐标机器人的特点：1. 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。2. 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。3

26、. 一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。4. 灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。5. 高可靠性、高速度、高精度。6. 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。三、直角坐标机器人的应用： 因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代期着十分重要的作用。四、直角坐标机器人的分类：1.按用途分：焊接机器人、码垛

27、机器人、涂胶（点胶）机器人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器人、 排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。2.按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂机器人等3.按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器人、五坐标机器人、六坐标机器人五、多关节型机器人。 由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。六、 从应用环境和用途机器人怎么分类？ 从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和 特种机器人 。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人

28、。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、 水下机器人 、娱乐机器人、 军用机器人 、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。空中机器人 又叫无人机器，近年来在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为

29、主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。搜救类机器人：在大型灾难后，能进入人进入不了的废墟中，用红外线扫描废墟中的景象，把信息传送给在外面的搜救人员。1、对比于人来讲，机器人的执行系统相当于人的肢体，驱动系统相当于人的肌肉和筋络，感知系统相当于人的感官和神经，控制系统相当于人的大脑和小脑。2、机器人本体一般包括：驱动装置（能源、动力、电机等）、减速器（将高速运动变为低速运动）、运动传动机构、关节部分机构（相当手臂，形成空间的多自由度运动）、把持机构，末端执行器，端拾器（相当手爪）、移动机构，走行机构 （相当腿脚）、变位机等周边设备（配合机器人工作的辅助装置

30、）3、与机器人机械结构有关的性能要素:机器人的工作范围、刚度、强度、定位精度、重复精度、分辨率、工作循环时间死点、承载能力、速度。4、运动副是指机构中由两个构件直接接触而组成的可动的连接。5、低副是指两杆件之间相对运动时是面接触，如轴和轴承组成的转动副、螺杆和螺母组成的螺旋副等。6、高副是指两杆件之间相对运动时是点或线接触的，如齿轮副和凸轮副。7、关节之中，凡单独驱动的称主动关节，反之，称从动关节。8、机器人一般有两种运动关节，平动/移动关节和转动关节。平动关节就是移动副，允许连杆作直线移动，转动关节就是转动副，允许连杆作旋转运动。9、在机器人机械系统中，驱动器通过联轴器带动传动装置(一般为减

31、速器)，再通过关节轴带动杆件运动。10、传动方式选择是指选择驱动源及传动装置与关节部件的连接形式和驱动形式。11、滚动螺旋特点：摩擦小、效率高、动、静摩擦系数相差极小，传动平稳，灵敏度高、磨损小、寿命长、可以通过预紧消除轴向间隙，提高轴向刚度。12、联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。13、齿轮传动的主要优点有：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑；主要缺点有：制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。14、齿轮机构是通过一对轮齿齿面的依次啮合来传递两轴之间运动和动力的机构。15、写出下图机构的

32、名称。 齿轮齿条 蜗轮蜗杆传动 直齿外齿轮啮合传动 链传动 摩擦型带传动 同步齿形带传动16、连杆机构分为平面连杆机构与空间连杆机构。17、带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。18、带传动根据传动原理的不同，分为靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。19、带传动的张紧装置可分为定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮的装置。20、棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。21、凸轮机构将连续转动或往复运动转换成单向运动。22、离合器是一种在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的装置。它的主要功能是用来操纵机器传动系

33、统的断续，以便进行变速及换向等。23、气缸是引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。一、机器人机械机构轴分类及特点：1、按受载情况分根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。转轴：既受弯矩又受转矩的轴；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴；心轴：只受弯矩而不受转矩的轴。根据轴工作时是否转动心轴又可分为转动心轴和固定心轴。转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动；固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定。3、按轴线形状分类根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中。直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可

34、分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。常用于心轴和传动轴。阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴二、轴承：用于支撑旋转零件(转轴，心轴等)的装置通称为轴承。按其承载方向的不同，轴承可分为：径向轴承：轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向轴承；推力轴承：轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为推力轴承。按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为：滑动轴承和滚动轴承。三、螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。四、机器人用材料选择原则：机器人结构的动力特性是十分重要的，这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是

35、：强度高、弹性模量大、重量轻、阻尼大、材料价格低。机械材料选用的原则 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 载荷的大小和性质，应力的大小和承受力，材质性质及强度状况。 对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料。 经济性。选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。耐用性。 还要考虑重量、腐蚀、耐用性等。此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种，对于小批制造的零件，

36、应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格，使综合经济效益最高。机器人结构中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。五、机械机构设计特点：这些机器的具体构造各不相同，但是所有这些机器都具有三个共同的基本特点：1.机器都是由一系列构件（也称运动单元体）组成；2.组成机器的各构件之间都具有确定的相对运动；3.机器均能转换机械能或完成有用的机械功。六、机器人的机械结构和机器机构一样，它的机构由也是若干个构件组成的一个人为的构件组合体。功能用在于传递运动或改变运动形式和完成一定的工作，形成一个机械组成的机器人。七、对于机器人机械结构设计过程

37、中还应考虑如下的结构设计准则。 1.实现预期功能的设计准则 2.满足强度要求的设计准则 3.满足刚度结构的设计准则 4.考虑加工工艺的设计准则 5.考虑装配的设计准则 6.考虑造型设计的准则八、机器人是一个多刚体耦合系统，系统的平衡性是极其重要的。在工业中采用平衡系统的理由是：（1）安全、借助平衡系统能降低因机器人结构变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值；（2）借助平衡系统能降低因机器人运动而导致惯性力矩引起关节驱动力矩变化的峰值；（3）借助平衡系统能减少动力学方程中内部耦合项和非线性项，改进机器人动力特性；（4）借助平衡系统能减小机械臂结构柔性所引起的不良影响；（5）借助平衡系统能使机器

38、人运行稳定，降低地面安装要求。一、机器人机械主体结构设计流程第一步是将设计要求明确的规定下来；第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表，初步确定传动功率、控制流程和方式；第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制；第四步是综合审核各方面的内容，确认制作。二、机器人结构坐标形式的不同结构及其特点1直角坐标型操作机 这类操作机的手部在空间三个相互垂直的方向X、Y、Z上作移动运动，运动是独立的。其控制简单，运动直观性强，易达到高精度，但操作灵活性差，运动的速度较低，操作范围较小而占据的空间相对较大。2圆柱坐标型操作机 这类

39、操作机在水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱上下运动并可在水平方向伸缩。其工作范围较大，运动速度较高，但随着水平臂沿水平方向伸长，其线位移分辨精度越来越低。3球坐标型操作机 也称极坐标型操作机，工作臂不仅可绕垂直轴旋转，还可绕水平轴作俯仰运动，且能沿手臂轴线作伸缩运动。其操作比圆柱坐标型更为灵活，并能扩大机器人的工作空间，但旋转关节反映在未端执行器上的线位移分辨率是一个变量。4关节型操作机 这类操作机由多个关节联接的机座、大臂、小臂和手腕等构成，大小臂既可在垂直于机座的平面内运动，也可实现绕垂直轴的转动，如图1d所示。其操作灵活性最好，运动速度较高，操作范围大，但精度受手臂位姿的影响，实现高精度

40、运动较困难。三、机器人结构几种常见坐标形式及适用范围1、直角坐标式机器人。主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装配和检测作业。2、圆柱坐标式机器人。主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。3、球面坐标式机器人。也叫极坐标式机器人其特点是结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多关节型机器人。4、多关节关节机器人。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。如日本山梨大学研制的机器人SCARA则是一种典型的水平多关节机器人。四、机器人操作机整机设计

41、原则1、操作机整机设计原则 （1）最小运动惯量原则 由于操作机运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动，采用最小运动惯量原则，可增加操作机运动平稳性，提高操作机动力学特性。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心配置。（2）尺度规划优化原则 当设计要求满足一定工作空间要求时，通过尺度优化以选定最小的臂杆尺寸，这将有利于操作机刚度的提高，使运动惯量进一步降低。 （3）高强度材料选用原则 由于操作机从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的，选用高强度材料以减轻零部件的质量是十分必要的。（4）刚度设计的原则 操作机设计中，刚度是比

42、强度更重要的问题，要使刚度最大，必须恰当地选择杆件剖面形状和尺寸，提高支承刚度和接触刚度，合理地安排作用在臂杆上的力和力矩，尽量减少杆件的弯曲变形。 （5）可靠性原则 机器人操作机因机构复杂、环节较多，可靠性问题显得尤为重要。一般来说，元器件的可靠性应高于部件的可靠性，而部件的可靠性应高于整机的可靠性。可以通过概率设计方法设计出可靠度满足要求的零件或结构，也可以通过系统可靠性综合方法评定操作机系统的可靠性。（6）工艺性原则 机器人操作机是一种高精度、高集成度的自动机械系统，良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。仅有合理的结构设计而无良好的工艺性，必然导致操作机性能的降低和成本的提

43、高。五、机器人机械设计的步骤1、作业分析 作业分析包括任务分析和环境分析，不同的作业任务和环境对机器人操作及的方案设计有着决定性的影响。2、方案设计 （1）确定动力源 （2）确定机型 （3）确定自由度 （4）确定动力容量和传动方式 （5）优化运动参数和结构参数 （6）确定平衡方式和平衡质量 （7）绘制机构运动简图3、结构设计 包括机器人驱动系统、传动系统的配置及结构设计，关节及杆件的结构设计，平衡机构的设计，走线及电器接口设计等。4、动特性分析 估算惯性参数，建立系统动力学模型进行仿真分析，确定其结构固有频率和响应特性。5、施工设计 完成施工图设计，编制相关技术文件。六、机器人多自由度的关节式

44、机械系统多自由度的关节式机械系统一般包括以下几个方面：驱动装置：能源、动力减速器：将高速运动变为低速运动运动传动机构关节部分机构：相当手臂，形成空间的多自由度运动把持机构：相当手爪行走机构：相当腿脚变位机构等周边设备：配合机器人工作的辅助装置七、机器人行走基本包括：车轮式；履带式；多足式；双足式；轨道式等。1.什么是单片机？ 它是指在一块芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器、计数器等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。2.什么是机器人控制器？ 机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或

45、作业任务的装置。3.单片机在机器人系统中起何作用？ 它是机器人的心脏(大脑), 决定了机器人性能的优劣。4.单片机的两种内核架构有何不同？ 冯诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度。5.你用过哪种或哪几种单片机？它们有何优点？ 89C5X系列 msc-51内核 目前应用最广泛的8位单片机之一 89S5X系列 支持isp下载 基于msc-51内核 AVR系列 是增强型RISC内载Flash的单片机，芯片上的Flash存储器附在用户的

46、产品中，可随时编程，再编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便，AVR单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。 凌阳SPCE061A 语音功能强大的16位入门级单片机 9S12HZ系列 广泛应用于飞思卡尔智能车的高性能工业级MCU MSP430系列 一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器 ARM系列 32位高性能的精简指令集处理器，广泛应用于嵌入式系统领域7.红外对管中发射管和接受管的识别方法是什么？ 发射管管芯中央凹陷， 类似聚光罩形状；接受管的管芯中央平台 上有红外感光电极；接收管大多着色封装。8.红外一体化接收头具有哪些特点？ 兼具了TTL和CMOS电路各自的优点；接收频率多为38M；对反向EMI有较高保护功能；接收灵敏度高 曲面结构；接收距离长；低电压低功耗（ 2.75.5 V）；可直接将信号输出至IC解码。9.接近开关的工作原理 利用金属体和交变电磁场的互感原理；被检测物体引起磁场能量发生改变