《机器人概论》试卷及答案2套

XXX学年第X学期XXXX班《机器人概论》期中试卷考生考生答题不准超过此线学号考生姓名学校名称班级课程性质考试形式出卷教师审卷教师考试闭卷填空题1、机器人具有很多特征，其中（通用性）和（适应性）是机器人两个最主要的特征。2、我国机器人专家将机器人分为（工业机器人）和（特种机器人）两大类。3、指南车由（齿轮系统）构成，指南车让（马钧）成为中国古代科技史上最盛名的机械发明家之一。4、今天全球四大机器人巨头有（瑞士ABB）、（日本发那科）、（德国库卡）、（日本安川中）这四个企业。5、（1986）年，日本国内的工业机器人保有量约为10万台，已经成为名副其实的（机器人王国）。6、工业机器人包括（喷漆机器人）、（焊接机器人）、（装配机器人）、（搬运机器人）、7、全球手术机器人主要分为（软组织手术机器人）和（骨科手术机器人）两类。最著名的软组织手术机器人当属（美国）直觉外科公司研发的（达·芬奇机器人手术系统）。8、人类最早的计时工具是（漏壶），为了提高计时精度，发明了（浮箭壶）。9、（1952）年，美国（帕森斯）公司制造了一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，这标志着数控机床的诞生。10、（Shakey）是世界上第一台带有人工智能的机器人，能够自主进行（感知）、（环境建模）、（行为规划）等任务。11、（1999）年，（日本索尼）公司推出了犬型宠物机器人“爱宝”。爱宝的出现不仅代表一台机器宠物的诞生，更重要的是标志着人工智能朝（生活化）、(娱乐化)方向发展。12、（工业）机器人是最典型的机电一体化、数字化装备，是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。13、（1954）年，美国（戴沃尔）最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。14、（喷漆机）器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。该一般采用（液压驱动），具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示教来实现示教。15、德国库卡公司（KUKA）于2009年推出了四款全新的码垛机器人（属于搬运机器人），型号分别是（KR300PA）、（KR470PA）、（KR700PA）、（KR10001300“titan”PA）。16、1995年，（上海交通）大学特种机器人研究室在国家“863”计划的资助下，成功研制了核工业机器人样机。17、2012年，德国推行了以（智能工厂）为中心的（工业4.0计划），通过智能人机交互传感器，人类可借助互联网对下一代工业机器人进行远程管理。18、阿西布朗勃法瑞集团（ABB）在世界上率先研发出了（电力驱动工业）机器人和（工业喷漆）机器人。19、2014年，在被誉为设计界“奥斯卡”的红点设计大赛上，（LBRiiwa）凭借其丰富的创意、扎实的技术和开创性的设计获得了“最佳奖”的殊荣。20、沈阳（新松）机器人自动化股份有限公司在2014中国国际机器人展览会上展示了500kg重载工业机器人，称其为（国内首台自主研发的500kg重载工业机器人）。21、弧焊机器人能够在计算机的控制下实现连续轨迹控制和点位控制，完成焊接任务。弧焊机器人具有（焊接效率高）、（质量好）、（稳定性强）等优点，可以长期进行焊接作业。弧焊机器人主要分为（熔化极焊接）机器人和（非熔化极）焊接机器人两类。22、（2010年4月），美国加利福尼亚大学科研小组研制了一款（收纳）机器人。23、2006年，（深圳繁兴）科技股份有限公司成功研制出自动烹饪机器人（爱可），该机器人可以做出的菜肴色香味俱全，让人赞不绝口。24、2015年，（英国莫利）机器人公司研发出一款厨房机器人（莫利），只要输入食谱，莫利就能娴熟地完成搅拌、下料、烹饪和装盘等工序，在25min内做出一道让人赞不绝口的佳肴。25、（2014）年，（意大利国家科研委员会）研发出一款叫作“罗宾先生”的监测机器人，它可以在用户和医疗陪护中心之间建立良好的沟通渠道。26、2015年，（英特尔）展示了世界上第一款可穿戴的无人机设备：（Nixie），这个新奇的玩意儿折叠后可以变成腕带戴在手腕上，美观新颖；展开后可以变成一架四旋翼无人机，并可在飞行过程中拍摄照片或视频，被称为（可以航拍的自拍神器）。27、机器人驱动器相当于机器人的（肌肉），根据机器人所使用的驱动器的不同，驱动器可分为三类：（电动驱动器（电动机））、（液压驱动器）、（气动驱动器）。28、机器人本体主要包括（传动件）、（机身及行走机构）、（臂部）、（腕部）、（手部）。29常见的传动机构有（齿轮传动）、（丝杠传动）、（传送带和链传动）、（流体传动）和（连杆传动）等。30、机器人机座是机器人的（基础）部分，起支承作用，可分为（固定式）和（移动式）两种。二、选择题1、下列不是机器人常用材料是（D）A．碳素结构钢B.铝合金C.陶瓷D.塑料2、（A）年，第一台工业机器人在美国诞生。A．1959年B.1958年C.1963年3、哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所和中国第一汽车集团公司合作研制的HT-100A点焊机器人于（B）月正式通过了验收。A．1998年1月B.1999年7C.1999年10月4、1998年6月，（A）法国、意大利、日本共同研制了一种名为Robokid的焊接机器人，它能用激光三角测量法“看”到焊缝，并且可以随时调整焊炬的路线，保证对准焊缝。A．法国、意大利、日本B.日本、中国、法国C.法国、日本、英国5、（B）年，上海交通大学机器人研究所研制了一位“长笛演奏家”，只见它用10个金属手指灵活地按动发音孔，吹出一曲悠扬的《春江花月夜》。A.2001年B.2004年C.2005年6、2010年7月由天津大学研制出的具有自主知识产权的微创外科手术机器人系统（A），目前已进入临床试验阶段。A．妙手SB.妙春SC.妙龄S7、1988年，美国加利福尼亚大学的两位华裔科学家研制出了只有（A）μm的微电动机。A．76B.78C.358、移动式机器人，也称行走式机器人。行走机构是行走式机器人的重要执行部件，它由行走的驱动装置、传动机构、位置检测元件、（A）及管路等组成。A．传感器电缆B.机件C.弹簧件9、无固定轨迹式行走机器人按其行走机构的特点分为车轮式移动机器人、履带式移动机器人和（C）机器人。A．走动机器人B.连带机器人C.关节式移动10、增大机器人（A）是改善机器人动态特性的有效方法。A．连杆件的阻尼B.连杆件的应力C.连杆件的横截面积三、判断题（×）1、2018年8月15日，《中国机器人产业发展报告（2018）》于2018世界机器人大会主论坛上正式发布。修改：（2018年8月16日）（√）2、《中国大百科全书》对机器人的定义是：能够灵活地完成特定的操作和运动任务，并可再编程序的多功能操作器。（×）3、我国是水下机器人的研发大国。早在1994年，我国第一台无缆水下机器人“探索者”就成功下水，工作深度达到10000m。修改：（1000m）（√）4、1998年年初，加利福尼亚大学研制了一种扑翼式微型无人机——机器苍蝇。（×）5、2001年7月由天津大学研制出的具有自主知识产权的微创外科手术机器人系统“妙手S”，目前已进入临床试验阶段。修改：（2010年）（√）6、1958年，被誉为“机器人之父”的美国人约瑟夫·恩格尔伯格创建了世界上第一家机器人公司——Unimation。（×）7、固定式机器人的机座只能连接在地面基础上。修改：（可固定在机身上）（√）8、机器人机身（或称立柱）是支撑臂部及手部的部件。（×）9、机器人手臂的俯仰运动一般采用活塞油（气）缸来实现的。修改：（与连杆机构一起实现）（√）10、机器人的手臂由大臂、小臂（或多臂）所组成。机器人手臂的驱动方式主要有液压驱动、气动驱动和电动驱动几种形式，其中，电动形式最为通用。四、名词解释1、《中国大百科全书》对机器人的定义2、机器人的三原则五、简答题1、机器人本体基本结构要求？（1）自重小：改善机器人操作的动态性能。（2）静动态刚度高：提高定位精度和跟踪精度；增加机械系统设计的灵活性；减小定位时的超调量和缩短稳定时间，降低对控制系统的要求和系统造价。（3）固有频率高：避开机器人的工作频率，有利于系统的稳定。2.机身设计要注意的问题？（1）刚度和强度大，稳定性好。（2）运动灵活，导套不宜过短，避免卡死。（3）驱动方式适宜。（4）结构布置合理。3、机身设计要注意的问题？（1）刚度和强度大，稳定性好。（2）运动灵活，导套不宜过短，避免卡死。（3）驱动方式适宜。（4）结构布置合理。六、论述题1、材料选择的基本要求1.强度高机器人手臂是直接受力的构件，高强度材料不仅能满足机器人手臂的强度条件，而且有望减小臂杆的截面尺寸，减轻重量。2.弹性模量大由材料力学的知识可知，构件刚度（或变形量）与材料的弹性模量E、G有关。弹性模量越大，变形量越小，刚度越大。不同材料的弹性模量的差异比较大，而同一种材料的改性对弹性模量却没有太多改变。例如，普通结构钢的强度极限为420MPa，高合金结构钢的强度极限为2000～2300MPa，但是两者的弹性模量E却没有多大的变化，均为2.1×105MPa。因此，还应寻找其他提高构件刚度的途径。3.重量轻机器人手臂构件中产生的变形很大程度上是由惯性力引起的，与构件的质量有关。也就是说，为了提高构件刚度选用弹性模量大而密度ρ也大的材料是不合理的。因此，提出了选用高弹性模量、低密度材料的要求。4.阻尼大选择机器人的材料时不仅要求刚度大、重量轻，而且希望材料的阻尼尽可能大。机器人手臂经过运动后，要求能平稳地停下来。可是在终止运动的瞬时，构件会产生惯性力和惯性力矩，构件自身又具有弹性，因而会产生残余振动。从提高定位精度和传动平稳性来考虑，希望能采用大阻尼材料或采取增加构件阻尼的措施来吸收能量。5.材料经济性材料价格是机器人成本价格的重要组成部分。有些新材料，如硼纤维增强铝合金、石墨纤维增强镁合金等，用来作为机器人手臂的材料是很理想的，但是价格昂贵。2、机器人控制系统的特点？（1）机器人的控制与结构运动学及动力学密切相关。机器人手爪的状态可以在各种坐标下进行描述，应根据需要选择不同的参考坐标系并做适当的坐标变换；经常要求解运动学正问题和逆问题，除此之外，还要考虑惯性力、外力（包括重力）、哥氏力、向心力的影响。（2）一个简单的机器人至少有3～5个自由度，而比较复杂的机器人有十几个自由度，甚至几十个自由度。每个自由度一般包含一个伺服机构，它们必须协调起来组成一个多变量控制系统。（3）把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其按照人的意识行动，甚至赋予机器人一定的“智能”，这个任务只能由计算机来完成。因此，机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。（4）描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同和外力的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。因此，仅仅利用位置闭环是不够的，还要利用速度甚至加速度闭环。系统中经常使用重力补偿、前馈、解耦或自适应控制等方法。（5）机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成，因此存在一个“最优”的问题。较高级的机器人可以用人工智能的方法，用计算机建立起庞大的信息库，借助信息库进行控制、决策、管理和操作。根据传感器和模式识别的方法，机器人获得对象及环境的工况，按照给定的指示要求，自动选择最佳的控制规律。

XXX学年第X学期XXXX班《机器人概论》期末试卷考生考生答题不准超过此线学号考生姓名学校名称班级课程性质考试形式出卷教师审卷教师考试闭卷填空题1、（1959）年，第一台工业机器人在（美国）诞生。2、喷漆机器人主要由机器人（本体）、（计算机）和（控制系统）组成。3、哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所和中国第一汽车集团公司（合作研制的（HT-100A）点焊机器人于1999年7月正式通过了验收。4、日本的（雅马哈）、（本田）、（铃木）等摩托车的主要结构件全部采用焊接机器人作业。5、1998年6月，（法国、意大利、日本）三国共同研制了一种名为Robokid的焊接机器人，它能用激光三角测量法“看”到焊缝，并且可以随时调整焊炬的路线，保证对准焊缝。6、（2005）年，韩国大宇造船和海事工程公司（DSME）研制成功的（船体真空喷丸机器人）可以自动喷丸船体的外表面。这项发明可以提高生产力，防止污染，减少工人因作业疲劳导致的肌骨骼失调，全面改进船舶的建造质量。7、日本最早开发的核工业机器人是（单轨的），活动范围很窄，只能对某些核设备进行定向的巡检。8、在工业机器人产业化的过程中，世界形成了三种不同的发展模式，即（日本模式）、（欧洲模式）和（美国模式）。9、（阿西布朗勃法瑞集团（ABB））在世界上率先研发出了电力驱动工业机器人和工业喷漆机器人。10、（1969）年，日本早稻田大学的加藤一郎研发出了世界上第一台以双脚走路的机器人，因此被尊称为（仿人机器人之父）。11、现代的仿人机器人种类繁多，主要包括（高仿人）形机器人、（多功能人）形机器人、（生化）机器人、（场地）机器人等类型。12、世界上最早的聊天机器人诞生于（20世纪80年代），这款机器人名为（阿尔贝特），用（BASIC语言）编写而成。13、在北京航空航天大学机器人研究所中，一条长（0.8m）的机器鱼在一项全新的仿生学研究成果，波动推进的支持下，顺利实现了不用螺旋桨的设想。14、美国第一代侦察机器人是在海军陆战队的支持下，由（海洋系统中心）研制的。15、微型无人机的种类分为（有固定翼）微型无人机、（旋翼）微型无人机和（扑翼式）微型无人机三种。16、全球手术机器人主要分为（软组织）手术机器人和（骨科）手术机器人两类。17、2010年7月由（天津大学）研制出的具有（自主知识产权）的微创外科手术机器人系统“妙手S”，目前已进入临床试验阶段。18、（1988）年，美国加利福尼亚大学的两位华裔科学家研制出了只有（76μm）的微电动机。19、（ASIMO（AdvancedStepInnovativeMobility））是最出色的步行机器人的代表，是日本（本田公司）开发的目前世界上最先进的（步行机器人），也是世界上（唯一）能够上、下楼梯，慢速奔跑的双足机器人。20、机器人手臂的特性是：（刚度要求高）、（导向性要好）、（重量要轻）、（运动要平稳）、（定位精度要高）。21、用在工业上的机器人的手一般被称为（末端操作器），它是机器人直接用于抓取和握紧专用工具进行操作的部件。22、（1966）年，美国海军就是用装有钳形人工指的机器人（科沃），把因飞机失事掉入西班牙近海的一颗氢弹从750m深的海底捞上来的。23、手爪具有一定的通用性，它的主要功能是（抓住工件）、（握持工件）、（释放工件）。24、机械式手爪通常采用（气动）、（液动）、（电动和电磁）来驱动手指的开合。25、磁力吸盘有（电磁吸盘）和（永磁吸盘）两种。26、机器人中连接运动部分的机构称为（关节）。27、（传动机构）用来把驱动器的运动传递到关节和动作部位。28、电气开关定位是利用（电气开关（有触点或无触点））作为行程检测元件。29、柔顺是指机器人对（外界环境变化适应的能力）。机器人与外界环境接触时，即使外界环境发生了变化（如零件位置或尺寸的变化），机器人仍然能够与环境保持预定的接触力，这就是机器人的柔顺能力。30、基于人工神经网络的控制称为（神经网络控制）。二、选择题1、喷漆机器人一般采用（B），具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教或点位示教来实现示教。A.机械传动B.液压驱动C.液力传动2、2015年，英特尔展示了世界上第一款可穿戴的无人机设备是（A）A.NixieB.NineC.Ninie3、机器人手臂的伸缩、升降及横向（或纵向）移动均属于（B）运动，A.曲线B.直线C.抛物线4、实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构和（C）机构。A.滑轮B.火花塞C.连杆5、机器人的手臂俯仰运动一般采用（A）与连杆机构来实现。A.活塞液压缸B.火花塞C.回转缸6、（A）是机器人的小臂与末端执行器（手部或手爪）之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部的空间姿态。A.腕部B.臂部C.臀部7、单自由度手腕用回转油缸或气缸直接驱动实现腕部回转运动，但回转角度受限制，一般小于（A）。A.270°B.180°C.360°8、手爪按夹持原理可分为机械手爪、磁力类手爪和（A）三种A.真空类手爪B.挂钩类爪手C.电磁类爪手9、工业机器人系统通常分为机构本体和（A）两大部分。A.控制系统B.传感系统C.电磁感应10、工业机器人关节驱动的电动机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、（A）、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。A.高起动转矩B.低起动转矩C.平衡范围三、判断题（×）1、驱动源的驱动力不是通过传动机构驱使爪钳开合并产生夹紧力。修改：（是通过）（√）2、普通式手爪不具备传感器。而智能化手爪具备一种或多种传感器。（×）3、电气开关定位与机械挡块定位这两种定位方法只适用于一点定位。修改：（两点定位或多点定位。）（√）4、流体传动分为液压传动和气压传动。（×）5、机器人的结构一般采用空间闭链结构，其各个关节的运动是独立的，为了实现末端点的运动轨迹，需要多关节的运动协调。修改：（开）（√）6、机器人的重复定位精度要求较高，设计时应该根据具体要求选择适当的定位方法。目前常用的定位方法有电气开关定位、机械挡块定位和伺服定位。（√）7、构成机器人控制系统的要素主要有计算机硬件系统及操作控制软件、输入/输出设备及装置、驱动器系统、传感器系统。（√）8、传动机构存在间隙，也称侧隙。就齿轮传动而言，齿轮传动的侧隙是指一对齿轮中一个齿轮固定不动，另一个齿轮能够获得的最大角位移。传动间隙影响了机器人的重复定位精度和平稳性。（×）9、修改：（与连杆机构一起实现）（√）10、齿轮表面覆有薄薄一层弹性很好的橡胶层或层压材料，相啮合的一对齿轮加以预载，可以完全消除啮合侧隙。四、名词解释1、机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体，以获得机器人的各种运动的执行机构。2、机器人的传感器传感器是一种以一定精度将被测量（如位移、力、加速度、温度等）转换为有确定对应关系、易于精确处理和测量的某种物理量（如电量）的测量部件或装置。五、简答题1、工业生产中使用机器人有哪些优点?（1）提高产品质量。由于机器人是按一定程序作业的，因此避免了人为随机差错。（2）提高劳动生产效率，降低成本。因为机器人可以不知疲倦地连续工作。（3）改善劳动环境，保证生产安全，减轻甚至避免有害工种（如焊接）对工人身体的侵害，避免危险工种（如冲压）对工人身体的伤害。（4）降低了对工种熟悉程度的要求。不再要求每个操作者都是熟练工，从而解决熟练工不足的问题。（5）使生产过程通用化，有利于产品改型，如要换一种产品，只要给机器人换一个程序即可。2、谐波传动机构工作原理？当谐波发生器在柔轮内旋转时，迫使柔轮发生变化，同时进入或退出刚轮的齿间。在谐波发生器的短轴方向，刚轮与柔轮的齿间处于啮入或啮出的过程，伴随着发生器的连续转动，齿间的啮合状态依次发生变化，即产生啮入—啮合—啮出—脱开—啮入的变化过程。这种错齿运动把输