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机器人大赛评析作业

一、问答题（每题8分，共48分）

1．机器人自由度是否越多越有利?简单说明原因。

不一定，自由度越多越灵活，但控制也越复杂，相应的调试难

度也会增加。自由度的多少根据需要而定，并非越多越好。对于平

面内的运动，4自由度机器人即可满足要求，而对于空间中的运动，

6自由度机器人完全可满足要求。

2．装备军用机器人有哪些好处？

首先，机器人可以代替士兵完成繁重的工程及后勤任务；其次，

由于机器人对各种恶劣环境的承受能力大大超过载人系统，因而在

空间、海底及各种极限条件下，它可以完成许多载人系统无法完成

的工作；此外，在未来的战场上，将会出现越来越多的新式武器和

大规模杀伤武器，在这样的条件下，士兵的生存非常困难，其代价

也是昂贵的，因此大量采用战场机器人将是一种趋势；最后，由于

机器人按设定规划行动，在环境极其险恶、只有采取某种自杀行为

才能挽救战局时，它会毫不畏惧地承担起自我牺牲的战斗任务。

3．医用机器人的定义是什么？主要包括哪些种类？

医用机器人是一种智能型服务机器人，它能独自编制操作计

划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的

运动。因此，它有广泛的感觉系统、智能、模拟装置（周围情

况及自身——机器人的意识和自我意识），从事医疗或辅助医疗

工作。

医用机器人种类很多，按照其用途不同，有运送物品机器

人、移动病人机器人、临床医疗用机器人和为残疾人服务机器

人、护理机器人、医用教学机器人等。

4．为什么要发展机器人?

机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人

不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环

境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线

上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重

复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机

器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比

方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，

以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分

子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，

也就是说机器人发展的三个理由。

5．阿西莫夫提出的机器人三原则是什么?

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，与第一条相抵触者除外。

6移动机器人的定义及应用领域是什么？

移动机器人一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体

组成的机器人系统。

移动机器人除用于宇宙探测、海洋开发和原子能等领域外，在

工厂自动化、建筑、采矿、排险、军事、服务、农业等方面也有广

泛的应用前景。

二、叙述题（22分）

举例说明工业机器人主要由哪几部分组成，并对每部分进行简

要介绍。

工业机器人由执行机构、驱动单元、控制装置、智能系统四部

分组成，

1.执行机构

操作机是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件相关节组

成。从功能的角度，执行机构可分为：手部、腕部、臂部、腰部和

基座等，

(1)手部

手部又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分和各种夹

持器。有时人们也常把诸如电焊枪、油漆喷头等划作机器人的手部。

(2)腕部

腕部与手部相连，通常有3个自由度，多为轮系结构，主要功用是

带动手部完成预定姿态，是操作机中结构较为复杂的部分。

(3)臂部

臂部用以连接腰部和腕部，通常由两个臂杆(小臂和大臂)组成，用

以带动胸部作平面运动。

(4)腰部

腰部是连接管和基座的部件，通常是回转部件，腰部的回转运动再

加上臀部的平面运动，就能使腰部作空间运动。腰部是执行机构的

关键部件，它的制造误差、运动精度和平稳性，对机器人的定位精

度有决定性的影响。

(5)基座

基座是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两种。该部件必

须具有足够的刚度和稳定性。

2.驱动单元

由驱动装置（如电动机、液压或气压装置）、减速器和内部检测元

件等组成，为操作机各运动部件提供动力和运动。

3.控制装置

由检测和控制两部分组成，用来控制驱动单元，检测其运动参数并

进行反馈。

4.智能系统

智能系统就是感知系统，是检测工业机器人的作业环境和状态信息

的系统，包括位姿检测、视觉、力觉、触觉、滑觉、听觉、语言识

别、热感等传感及信息处理装置。是目前机器人系