全國(guó)青少年機(jī)器人等級(jí)考試一二級(jí)理論復(fù)習(xí)及試題

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1 全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試 一 二級(jí)理論及實(shí)操 Robot 的由來(lái) 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(wàn)能機(jī)器人 中 第一次提出了 機(jī)器人 Robot 這個(gè)名詞 在捷克語(yǔ)中 Robot 這個(gè)詞是指一個(gè)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(jī)器人發(fā)展史 人們對(duì)機(jī)器人的幻想與追求已有 3000 多年的歷史 機(jī)器人 最早是以自動(dòng)機(jī)械裝置或自動(dòng) 人偶的形式出現(xiàn) 西方國(guó)家將早期的機(jī)器人稱(chēng)之為 automation 自動(dòng)機(jī) 或是 self operating machine 自行控制機(jī)器 1 古代機(jī)器人 指南車(chē) 人類(lèi)記載的最早的機(jī)械裝置 古今注 記載黃帝與蚩尤涿鹿之戰(zhàn)所用 春秋時(shí)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(wèn) 中 是世界 上最早的關(guān)于空中機(jī)器人的記載 記里鼓車(chē) 漢代 大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀 而且發(fā)明了計(jì)里鼓車(chē) 計(jì)里鼓車(chē)每行 一里 車(chē)上木人擊木馬車(chē)鼓一下 每行十里擊鐘一下 春秋時(shí)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(wèn) 中 是世界 上最早的關(guān)于空中機(jī)器人的記載 記里鼓車(chē) 漢代 大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動(dòng)儀 而且發(fā)明了計(jì)里鼓車(chē) 計(jì)里鼓車(chē)每行 一里 車(chē)上木人擊木馬車(chē)鼓一下 每行十里擊鐘一下 木構(gòu)水運(yùn)儀象臺(tái) 北宋時(shí)期 蘇頌等人制造了當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的天文鐘 它由水力驅(qū)動(dòng) 能以多種形式表現(xiàn)天體運(yùn)行 它能集觀測(cè)天象的渾儀 演示天象的渾象 計(jì)量時(shí)間的漏刻 和報(bào)告時(shí)刻 是一座小型的天文臺(tái) 根據(jù)史料記載 三國(guó)時(shí)期諸葛亮發(fā)明了一種用來(lái)運(yùn)送軍用物資的機(jī)器人 名為 A 記里鼓車(chē) B 指南車(chē) 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(lái)計(jì)量時(shí)間的計(jì)時(shí)器 也是歷史 上可考據(jù)的最早的機(jī)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(jìn)了漏壺 采用人物造型指針指示時(shí)間 公元前 2 世紀(jì) 亞歷山大時(shí)代的古希臘人發(fā)明了最原始的機(jī)器人 自動(dòng)機(jī) 它是 以水 空氣和蒸汽壓力為動(dòng)力的會(huì)動(dòng)的雕像 它可以自己開(kāi)門(mén) 還可以借助蒸汽唱 歌 公元前 14 17 世紀(jì) 意大利文藝復(fù)興 達(dá)芬奇作為發(fā)明家發(fā)明了機(jī)器人 機(jī)械車(chē) 子母彈 坦克車(chē) 潛水艇 直升機(jī)等超越時(shí)代的裝置 其中達(dá)芬奇設(shè)計(jì)的機(jī)器人以 木頭金屬皮革為外殼 以齒輪為驅(qū)動(dòng)裝置 可坐可站 頭部能轉(zhuǎn)動(dòng) 胳膊能揮舞 2 1662 年 日本人竹田近江發(fā)明自動(dòng)機(jī)器玩偶 1737 年 法國(guó)雅克沃康松發(fā)明機(jī)器鴨子 1769 年 匈牙利沃爾夫?qū)?馮 肯佩倫發(fā)明土耳其機(jī)器人 1801 年 法國(guó)約瑟夫雅卡爾發(fā)明通過(guò)穿孔卡片控制的自動(dòng)織機(jī) 1822 年 英國(guó)查爾斯 巴貝奇設(shè)計(jì)了最早的可編程機(jī)器 差分機(jī) 1893 年 加拿大人摩爾設(shè)計(jì)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(chǎng)展示遠(yuǎn)程自動(dòng)化的 新發(fā)明 一艘無(wú)線電遙控船 1927 年 美國(guó)西屋公司溫茲利制造了機(jī)器人電報(bào)箱 近代機(jī)器人研究始于 20 世紀(jì)中期 先后出現(xiàn)了三代機(jī)器人 第一代機(jī)器人 示教再現(xiàn) 型機(jī)器人 通過(guò)遙控操作機(jī)器 不能離開(kāi)人的控制獨(dú)自運(yùn)動(dòng) 只具有記憶 存儲(chǔ)能力 按相應(yīng)程序重復(fù)作業(yè) 但對(duì)周?chē)h(huán)境基本沒(méi)有感知與反饋控制能 力 工業(yè)機(jī)器人 第二代機(jī)器人 感知型機(jī)器人 隨著傳感技術(shù)和信息處理技術(shù)的發(fā)展第二代機(jī)器人按照 事先編好的程序?qū)C(jī)器人控制 能夠獲得作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的部分有關(guān)信息 進(jìn)行一定 的實(shí)時(shí)處理 引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行作業(yè) 第三代機(jī)器人 智能機(jī)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(jìn)行 工作 能自主行動(dòng)實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的高級(jí)機(jī)器人 目前正在研究的 智能機(jī)器人 屬于第幾代機(jī)器人 A 第一代機(jī)器人 B 第二代機(jī)器人 C 第三代機(jī)器人 D 第四代機(jī)器人 答案 C 題型 單選題 1939 年 美國(guó)西屋電氣公司制造出家用機(jī)器人 它由電纜控制 可以行走 會(huì)說(shuō) 話 甚至可以抽煙 讓人們對(duì)家用機(jī)器人更加憧憬 1948 年諾伯特維納出版 控制論 闡述了機(jī)器中的通信和控制機(jī)能與人的神經(jīng) 感覺(jué)機(jī)能的共同規(guī)律 率先提出以計(jì)算機(jī)為核心的自動(dòng)化工廠 1954 年美國(guó)人喬治德沃爾制造出世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器人并注冊(cè)了專(zhuān)利 這 種機(jī)械手能按照不同的程序從事不同的工作 1959 年美國(guó)發(fā)明家約瑟夫 英格伯格和德沃爾制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人 隨后 成 立了世界上第一家機(jī)器人制造工廠 Unimation 公司 約瑟夫英格伯格被稱(chēng)為 工 業(yè)機(jī)器人之父 世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生于 A 德國(guó) B 英國(guó) C 美國(guó) D 日本 答案 C 題型 單選題 1966 年 斯坦福大學(xué)人工智能研究中心發(fā)明了謝克機(jī)器人 ShakeTheRobot 它是第一 臺(tái)移動(dòng)機(jī)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(jì)算機(jī)要填滿整個(gè)房間 3 1966 年謝克機(jī)器人誕生 關(guān)于謝克機(jī)器人說(shuō)法正確的是 A 第一臺(tái)潛水機(jī)器人 B 第一臺(tái)飛行機(jī)器人 C 第一臺(tái)防水機(jī)器人 D 第一臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人 答案 D 題型 單選題 三 重要機(jī)器人理論 1 機(jī)器人定義 機(jī)器人是自動(dòng)控制機(jī)器 Robot 的俗稱(chēng) 自動(dòng)控制機(jī)器 包括一切模擬人類(lèi)行為或思想 模擬其他生物的機(jī)械 理想中的高仿真機(jī)器人是整合了控制論 機(jī)械 電子 計(jì)算機(jī)與人工智能 材料學(xué)和仿生 學(xué)的產(chǎn)物 目前科學(xué)界正在向此方向研究開(kāi)發(fā) 所以機(jī)器人綜合微電子技術(shù) 自動(dòng)化控制 技術(shù) 機(jī)械學(xué) 計(jì)算機(jī)等學(xué)科綜合成果 2 機(jī)器人組成 機(jī)器人一般由機(jī)械本體 控制系統(tǒng) 傳感器 和驅(qū)動(dòng)器等四部分組成 為實(shí)現(xiàn)對(duì)本體 進(jìn)行精確控制 傳感器應(yīng)提供機(jī)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(hào) 通過(guò)控制各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)器 使各臂桿端點(diǎn)按照要求的軌跡 速度和 加速度 以一定的姿態(tài)達(dá)到空間指定的位置 驅(qū)動(dòng)器將控制系統(tǒng)輸出的信號(hào)變換成大功率 的信號(hào) 以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作 a 機(jī)械本體 機(jī)械本體 是機(jī)器人賴(lài)以完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 一般是一臺(tái)機(jī)械手 也稱(chēng)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(jī)器人的機(jī)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(jī)械手多采用關(guān)節(jié)式機(jī)械結(jié)構(gòu) 一般具有 6 個(gè)自由度 其中 3 個(gè)用來(lái)確定末端執(zhí)行器的位置 另外 3 個(gè)則用來(lái)確定末端執(zhí) 行裝置的方向 姿勢(shì) 機(jī)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(pán) 扳手 等作業(yè)工具 b 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是機(jī)器人的指揮中樞 相當(dāng)于人的大腦功能 負(fù)責(zé)對(duì)作業(yè)指令信息 內(nèi)外環(huán) 境信息進(jìn)行處理 并依據(jù)預(yù)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(yīng)的控 制信號(hào) 通過(guò)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)節(jié)按所需的順序 沿確定的位置或軌跡運(yùn)動(dòng) 完成特定的作業(yè) 從控制系統(tǒng)的構(gòu)成看 有開(kāi)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(yīng)性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分 c 驅(qū)動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng) 相當(dāng)于人的心血管系統(tǒng) 一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部 分組成 因驅(qū)動(dòng)方式的不同 驅(qū)動(dòng)裝置可以分成電動(dòng) 液動(dòng)和氣動(dòng)三種類(lèi)型 驅(qū)動(dòng)裝置中 的電動(dòng)機(jī) 液壓缸 氣缸可以與操作機(jī)直接相連 也可以通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常有齒輪傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 諧波齒輪傳動(dòng) 螺旋傳動(dòng) 帶傳動(dòng)等幾種類(lèi)型 d 傳感器 傳感器是機(jī)器人的感測(cè)系統(tǒng) 相當(dāng)于人的感覺(jué)器官 是機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分 包 括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類(lèi) 內(nèi)部傳感器主要用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本身的狀態(tài) 為機(jī)器 人的運(yùn)動(dòng)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(lái)感知機(jī)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(lèi)型 前者用于識(shí)別物體和檢測(cè)物體與機(jī)器人的距離等信息 后者安裝在末端執(zhí)行器上 檢測(cè) 4 處理精巧作業(yè)的感覺(jué)信息 常見(jiàn)的外部傳感器有力覺(jué)傳感器 觸覺(jué)傳感器 接近覺(jué)傳感器 視覺(jué)傳感器等 機(jī)器人主要由 組成 A 輸入設(shè)備 B 輸出設(shè)備 C 主控制器 D 以上都是 答案 D 題型 單選題 CPU 是 Central Processing Unit 的縮寫(xiě)形式 他相當(dāng)于機(jī)器人的哪個(gè)部分 A 機(jī)器人的手臂 B 機(jī)器人的軀干 C 機(jī)器人的感覺(jué)器官 D 機(jī)器人的大腦 答案 D 題型 單選題 3 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式 電力驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng) 氣壓驅(qū)動(dòng) 電機(jī)是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的統(tǒng)稱(chēng) 電機(jī)通常分為直流電機(jī)和交流電機(jī) 交流電機(jī)分為異步電 機(jī)和同步電機(jī)兩類(lèi) 人們對(duì)電機(jī)的要求事體積小 高速高精度 一級(jí) 機(jī)器人的馬達(dá)等輸出設(shè)備負(fù)責(zé)感知環(huán)境 答案 錯(cuò)誤 分?jǐn)?shù) 2 題型 判斷題 一級(jí) 機(jī)器人工作的過(guò)程中 可以作為能源的有哪些 A 汽油 B 水 C 電 D 陽(yáng)光 答案 A C D 分?jǐn)?shù) 4 題型 多選題 4 機(jī)器人能力的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 1 智能 指感覺(jué)和感知 包括記憶 運(yùn)算 比較 鑒別 判斷 決策 學(xué)習(xí)和邏輯推理等 2 機(jī)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(dòng)范圍 機(jī)器人就是具有生物功能的實(shí)際空間運(yùn)行工具 可以代替人類(lèi)完成一些危 險(xiǎn)或難以進(jìn)行的勞作 任務(wù)等 機(jī)器人能力評(píng)價(jià)不包括 A 智能 B 機(jī)能 C 生物能 D 活動(dòng)范圍 答案 C 題型 單選題 機(jī)器人手臂或手部安裝點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域稱(chēng)為 A 工作空間 B 最大空間 C 自由度 D 危險(xiǎn)空間 答案 A 題型 單選題 5 機(jī)器人應(yīng)用 工業(yè)機(jī)器人指能自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的人造機(jī)器裝置 用以取代或協(xié)助人類(lèi)工作 所以工業(yè)機(jī) 器人具有以下特點(diǎn) 1 對(duì)工作環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力 能夠代替人類(lèi)在有害場(chǎng)所從事危險(xiǎn)工作 2 動(dòng)作準(zhǔn)確性高 可保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性 5 3 能高強(qiáng)度在環(huán)境中從事單調(diào)簡(jiǎn)單的勞動(dòng) 4 具有很廣泛的通用性 醫(yī)用機(jī)器人具有特點(diǎn) 1 不能發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作 2 非專(zhuān)業(yè)人員也可以正確使用 3 對(duì)醫(yī)生提供有效的幫助 4 可以直接與人接觸 軍用機(jī)器人是一種用于軍事領(lǐng)域的具有某種仿人功能的自動(dòng)機(jī) 從物資運(yùn)輸?shù)剿褜た碧揭?及實(shí)戰(zhàn)進(jìn)攻 軍用機(jī)器人的使用范圍廣泛 下列機(jī)器人中屬于生產(chǎn)制造的機(jī)器人是 A 服務(wù)機(jī)器人 B 軍用機(jī)器人 C 工業(yè)機(jī)器人 D 特種機(jī)器人 答案 C 題型 單選題 下列那種機(jī)器人不是軍用機(jī)器人 A 紅隼 無(wú)人機(jī) B 美國(guó)的 大狗 機(jī)器人 C 索尼公司的 AIBO 機(jī)器狗 D 土撥鼠 答案 C 題型 單選題 6 機(jī)器人重要理論 1942 年 美國(guó)科幻巨匠阿西莫夫在的科幻小說(shuō)中提出 機(jī)器人三大定律 1 機(jī)器人不應(yīng)傷害人類(lèi) 2 機(jī)器人應(yīng)遵守人類(lèi)的命令 與第一條違背的命令除外 3 機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己 與前兩條條相抵觸者除外 這是給機(jī)器人賦予的倫理性綱領(lǐng) 機(jī) 器人學(xué)術(shù)界一直將這三原則作為機(jī)器人開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)則 真題 機(jī)器人三定律由誰(shuí)提出 A 美國(guó)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 日本的機(jī)器人專(zhuān)家森昌弘出了 恐怖谷理論 人形玩具或機(jī)器人的仿真度越高 超過(guò) 95 人們?cè)接泻酶?但當(dāng)超過(guò)一個(gè)臨界點(diǎn)時(shí) 這種好感度會(huì)突然降低 越像人越反感 恐懼 直至谷底 稱(chēng)之為恐怖谷 正因?yàn)槿绱?許多機(jī)器人專(zhuān)家在制造機(jī)器人時(shí) 都盡量 避免 機(jī)器人 外表太過(guò)人格化 以求避免跌入 恐怖谷陷阱 關(guān)于機(jī)器人 恐怖谷理論 下面說(shuō)法正確的是 A 由美國(guó)機(jī)器人專(zhuān)家提出 B 人類(lèi)不喜歡機(jī)器人 C 機(jī)器人不喜歡人類(lèi) D 隨著 機(jī)器人的擬人程度增加 人類(lèi)對(duì)它的好感度就會(huì)改變 答案 D 題型 單選題