2020年新編全國(guó)青少年機(jī)器人等級(jí)考試一二級(jí)理論復(fù)習(xí)及試題名師精品資料

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 mac

2、hine（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

3、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

4、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。 ? 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

5、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：

6、 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，

7、會(huì)說(shuō)話(huà)， 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

8、 :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(mǎn)整個(gè)房間。 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

9、、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)

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(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

11、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

12、，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) 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 Proces

13、sing 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

14、）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

15、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。 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)剿褜た碧揭约?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

16、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