2020年新編全國青少年機器人等級考試一二級理論復習及試題名師精品資料

1、全國青少年機器人技術等級考試 一、二級理論及實操 “Robot”的由來 1920 年，原捷克斯洛伐克劇作家卡爾 恰佩克在他的科幻情節(jié)劇 羅薩姆的萬能機器人 中， 第一次提出了 “機器人 ”（ Robot ）這個名詞。 在捷克語中， Robot 這個詞是指一個服役的奴隸。 Robota（捷克文，原意為 “勞役、苦工 ”） Robotnik （波蘭文，原意為 “工人 ” 二、機器人發(fā)展史 人們對機器人的幻想與追求已有 3000 多年的歷史。 “機器人 ”最早是以自動機械裝置或自動 人偶的形式出現(xiàn)，西方國家將早期的機器人稱之為automation （自動機）或是 self-operating mac

2、hine（自行控制機器） 。 1）古代機器人 指南車。人類記載的最早的機械裝置。 古今注記載黃帝與蚩尤涿鹿之戰(zhàn)所用。 春秋時期， “公輸子削竹木以為鵲，成而飛之，三日不下。 ”記載于墨子 . 魯問中，是世 界上最早的關于空中機器人的記載。 記里鼓車 。漢代，大科學家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。 計里鼓車每行一 里，車上木人擊木馬車鼓一下，每行十里擊鐘一下。 春秋時期， “公輸子削竹木以為鵲，成而飛之，三日不下。 ”記載于墨子 . 魯問中，是世 界上最早的關于空中機器人的記載。 記里鼓車。 漢代，大科學家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。 計里鼓車每行一 里，車上木人擊木馬

3、車鼓一下，每行十里擊鐘一下。 木構(gòu)水運儀象臺。北宋時期，蘇頌等人制造了當時世界上最先進的天文鐘。它由水力驅(qū)動， 能以多種形式表現(xiàn)天體運行。 它能集觀測天象的渾儀、 演示天象的渾象、 計量時間的漏刻和 報告時刻，是一座小型的天文臺 根據(jù)史料記載，三國時期諸葛亮發(fā)明了一種用來運送軍用物資的機器人，名為（ ） A.記里鼓車 B.指南車 C.木牛流馬D.千里船 答案： C 題型 :單選題 ? 漏壺。 公元前 1400 年由古巴比倫人發(fā)明， 用水流來計量時間的計時器。 也是歷史上 可考據(jù)的最早的機械裝置之一。公園前 270 年左右，古希臘發(fā)明家特西比烏斯改進 了漏壺 采用人物造型指針指示時間。 ? 公元

4、前 2 世紀，亞歷山大時代的古希臘人發(fā)明了最原始的機器人自動機。 它是以 水、空氣和蒸汽壓力為動力的會動的雕像， 它可以自己開門， 還可以借助蒸汽唱歌。 ? 公元前 14-17 世紀，意大利文藝復興，達芬奇作為發(fā)明家發(fā)明了機器人、機械車、 子母彈、坦克車、潛水艇、直升機等超越時代的裝置。其中達芬奇設計的機器人以 木頭金屬皮革為外殼，以齒輪為驅(qū)動裝置，可坐可站，頭部能轉(zhuǎn)動，胳膊能揮舞。 ? 1662 年，日本人竹田近江發(fā)明自動機器玩偶。 ? 1737 年，法國雅克沃康松發(fā)明機器鴨子。 ? 1769 年，匈牙利沃爾夫?qū)?.馮 .肯佩倫發(fā)明土耳其機器人。 ? 1801 年，法國約瑟夫雅卡爾發(fā)明通過穿

5、孔卡片控制的自動織機。 ? 1822 年，英國查爾斯 .巴貝奇設計了最早的可編程機器 差分機。 ? 1893 年，加拿大人摩爾設計了 “蒸汽人 ”“安德羅丁 ”。 ? 1898 年，塞爾維亞美籍發(fā)明家尼古拉 . 特斯拉在紐約麥迪遜廣場展示遠程自動化的新 發(fā)明，一艘無線電遙控船。 ? 1927 年，美國西屋公司溫茲利制造了機器人電報箱。 近代機器人 研究始于 20 世紀中期。先后出現(xiàn)了三代機器人。 第一代機器人： “示教再現(xiàn) ”型機器人。通過遙控操作機器，不能離開人的控制獨自運動。只 具有記憶、存儲能力，按相應程序重復作業(yè)，但對周圍環(huán)境基本沒有感知與反饋控制能力。 （工業(yè)機器人） 第二代機器人：

6、 感知型機器人。 隨著傳感技術和信息處理技術的發(fā)展第二代機器人按照事 先編好的程序?qū)C器人控制， 能夠獲得作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象的部分有關信息， 進行一定的實 時處理，引導機器人進行作業(yè)。 第三代機器人：智能機器人。它具有更完善的環(huán)境感知能 力，而且還具有邏輯思維、判斷和決策能力，可根據(jù)作業(yè)要求與環(huán)境信息自主地進行工作。 能自主行動實現(xiàn)預定目標的高級機器人。 目前正在研究的 “智能機器人 ”屬于第幾代機器人？ A.第一代機器人。B. 第二代機器人。 C.第三代機器人。D. 第四代機器人。 答案 :C 題型 :單選題 ? 1939 年，美國西屋電氣公司制造出家用機器人， 它由電纜控制， 可以行走，

7、會說話， 甚至可以抽煙，讓人們對家用機器人更加憧憬。 ? 1948 年諾伯特維納出版控制論 ，闡述了機器中的通信和控制機能與人的神經(jīng)、 感覺機能的共同規(guī)律，率先提出以計算機為核心的自動化工廠。 ? 1954 年美國人喬治德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機器人并注冊了專利。 這種 機械手能按照不同的程序從事不同的工作。 ? 1959 年美國發(fā)明家約瑟夫 英格伯格和德沃爾制造出第一臺工業(yè)機器人。 隨后，成立 了世界上第一家機器人制造工廠 Unimation 公司。約瑟夫英格伯格被稱為 “工業(yè) 機器人之父 ”。 世界上第一臺工業(yè)機器人誕生于（ ） A. 德國 B. 英國 C. 美國 D. 日本 答案

8、 :C 題型 :單選題 1966 年 斯坦福大學人工智能研究中心發(fā)明了謝克機器人（ShakeTheRobot） ，它是第一臺 移動機器人，它被賦予了有限的觀察和環(huán)境建模能力，控制它的計算機要填滿整個房間。 1966 年謝克機器人誕生，關于謝克機器人說法正確的是？ A. 第一臺潛水機器人B. 第一臺飛行機器人 C. 第一臺防水機器人D. 第一臺移動機器人 答案 :D 題型 :單選題 三、重要機器人理論 （1）機器人定義 機器人是自動控制機器 Robot 的俗稱（自動控制機器） ，包括一切模擬人類行為或思想、 模擬其他生物的機械。 理想中的高仿真機器人是整合了控制論、機械、 電子、計算機與人工智能

9、、材料學和仿生 學的產(chǎn)物， 目前科學界正在向此方向研究開發(fā)。 所以機器人綜合微電子技術， 自動化控制技 術，機械學，計算機等學科綜合成果。 2）機器人組成 機器人一般由機械本體、控制系統(tǒng)、 傳感器、和驅(qū)動器等四部分組成。為實現(xiàn)對本體進 行精確控制， 傳感器應提供機器人本體或其所處環(huán)境的信息， 控制系統(tǒng)依據(jù)控制程序產(chǎn)生指 令信號， 通過控制各關節(jié)運動坐標的驅(qū)動器， 使各臂桿端點按照要求的軌跡、 速度和加速度， 以一定的姿態(tài)達到空間指定的位置。 驅(qū)動器將控制系統(tǒng)輸出的信號變換成大功率的信號， 以 驅(qū)動執(zhí)行器工作。 a. 機械本體 機械本體，是機器人賴以完成作業(yè)任務的執(zhí)行機構(gòu)，一般是一臺機械手，也稱

10、操作器、 或操作手， 可以在確定的環(huán)境中執(zhí)行控制系統(tǒng)指定的操作。 典型工業(yè)機器人的機械本體一般 由手部 （末端執(zhí)行器 ）、腕部、臂部、腰部和基座構(gòu)成。機械手多采用關節(jié)式機械結(jié)構(gòu)，一般 具有 6個自由度， 其中 3個用來確定末端執(zhí)行器的位置， 另外 3個則用來確定末端執(zhí)行裝置 的方向 （姿勢 ）。機械臂上的末端執(zhí)行裝置可以根據(jù)操作需要換成焊槍、吸盤、扳手等作業(yè)工 具。 b. 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是機器人的指揮中樞， 相當于人的大腦功能， 負責對作業(yè)指令信息、 內(nèi)外環(huán)境 信息進行處理， 并依據(jù)預定的本體模型、 環(huán)境模型和控制程序做出決策， 產(chǎn)生相應的控制信 號，通過驅(qū)動器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的各個關節(jié)按所需

11、的順序、 沿確定的位置或軌跡運動， 完成特 定的作業(yè)。從控制系統(tǒng)的構(gòu)成看，有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分;從控制方式看有程 序控制系統(tǒng)、適應性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分。 c. 驅(qū)動器 驅(qū)動器是機器人的動力系統(tǒng)， 相當于人的心血管系統(tǒng)， 一般由驅(qū)動裝置和傳動機構(gòu)兩部分 組成。 因驅(qū)動方式的不同，驅(qū)動裝置可以分成電動、液動和氣動三種類型。驅(qū)動裝置中的電 動機、 液壓缸、 氣缸可以與操作機直接相連， 也可以通過傳動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)相連。傳動機 構(gòu)通常有齒輪傳動、鏈傳動、諧波齒輪傳動、螺旋傳動、帶傳動等幾種類型。 d. 傳感器 傳感器是機器人的感測系統(tǒng)，相當于人的感覺器官，是機器人系統(tǒng)的重要組成部分

12、，包 括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。 內(nèi)部傳感器主要用來檢測機器人本身的狀態(tài)， 為機器人 的運動控制提供必要的本體狀態(tài)信息， 如位置傳感器、 速度傳感器等。 外部傳感器則用來感 知機器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息， 又可分成環(huán)境傳感器和末端執(zhí)行器傳感器兩種類 型。 前者用于識別物體和檢測物體與機器人的距離等信息，后者安裝在末端執(zhí)行器上，檢測 處理精巧作業(yè)的感覺信息。常見的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、 視覺傳感器等。 機器人主要由（）組成 A. 輸入設備 B. 輸出設備 C. 主控制器 D. 以上都是 答案： D 題型 :單選題 CPU 是 Central Proces

13、sing Unit 的縮寫形式，他相當于機器人的哪個部分（ ） A 、機器人的手臂B 、機器人的軀干 C 、機器人的感覺器官D、機器人的大腦 答案 :D 題型 :單選題 （ 3）機器人驅(qū)動方式 機器人驅(qū)動方式：電力驅(qū)動、 液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動。 電機是發(fā)電機和電動機的統(tǒng)稱， 電機通常分為直流電機和交流電機， 交流電機分為異步電機 和同步電機兩類。人們對電機的要求事體積小，高速高精度。 一級：機器人的馬達等輸出設備負責感知環(huán)境。 答案 :錯誤分數(shù):2題型 :判斷題 一級：機器人工作的過程中，可以作為能源的有哪些？ A、汽油B、水C 、電D、陽光 答案 :A|C|D 分數(shù) :4 題型 :多選題 （4

14、）機器人能力的評價標準 1. 智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等； 2. 機能，指變通性、通用性或空間占有性等； 3. 物理能，指力、速度、可靠性、聯(lián)用性和壽命等。 4. 活動范圍：機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具，可以代替人類完成一些危險 或難以進行的勞作、任務等。 機器人能力評價不包括？ A. 智能 B. 機能 C. 生物能 D. 活動范圍 答案 :C 題型 :單選題 機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間區(qū)域稱為？ A. 工作空間 B. 最大空間 C. 自由度 D. 危險空間 答案 :A 題型 :單選題 （ 5）機器人應用 工業(yè)機器人

15、指能自動執(zhí)行任務的人造機器裝置， 用以取代或協(xié)助人類工作， 所以工業(yè)機器 人具有以下特點： 1. 對工作環(huán)境有很強的適應能力，能夠代替人類在有害場所從事危險工作 2. 動作準確性高，可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。 3. 能高強度在環(huán)境中從事單調(diào)簡單的勞動 4. 具有很廣泛的通用性 醫(yī)用機器人 具有特點： 1. 不能發(fā)生錯誤動作 2. 非專業(yè)人員也可以正確使用 3. 對醫(yī)生提供有效的幫助 4. 可以直接與人接觸 軍用機器人是一種用于軍事領域的具有某種仿人功能的自動機。 從物資運輸?shù)剿褜た碧揭约?實戰(zhàn)進攻，軍用機器人的使用范圍廣泛 下列機器人中屬于生產(chǎn)制造的機器人是 A.服務機器人B.軍用機器人 C.工

16、業(yè)機器人D.特種機器人 答案 :C 題型 :單選題 下列那種機器人不是軍用機器人。 （ ） A. “紅隼”無人機B.美國的“大狗”機器人 C.索尼公司的 AIBO 機器狗 D. “土撥鼠” 答案： C 題型 :單選題 （6）機器人重要理論 1942 年，美國科幻巨匠阿西莫夫在的科幻小說中提出 “機器人三大定律”： 1. 機器人不應傷害人類； 2. 機器人應遵守人類的命令，與第一條違背的命令除外； 3. 機器人應能保護自己，與前兩條條相抵觸者除外。這是給機器人賦予的倫理性綱領。機器 人學術界一直將這三原則作為機器人開發(fā)的準則。 真題：機器人三定律由誰提出？ A. 美國科幻家艾薩克 ?阿西莫夫B. 喬治 ?德沃爾 C. 意大利作家卡洛 ?洛倫齊尼D. 捷克劇作家卡爾 ?恰佩克 答案 :A 題型 :單選題 1969 年日本的