西南交通大学人工智能专业机器人课程考试复习内容

### 西南交通大学人工智能专业机器人课程考试复习内容详解 #### 一、机器人概述 ##### 1.1 机器人学三定律 - **第一定律**：机器人不得伤害人类个体或者因不作为导致人类个体受到伤害。 - **第二定律**：机器人必须服从人类的命令，除非这些命令与第一定律相冲突。 - **第三定律**：机器人必须保护自己的存在，但这种保护不能与第一或第二定律相抵触。 ##### 1.2 机器人定义 - 机器人是一种能够被编程的自动机械电子装置，能够通过感知环境、识别对象、理解命令等方式自主完成任务。它具备记忆、学习、情感处理、逻辑判断和自我进化等功能。 ##### 1.3 机器人的三个发展阶段 - **第一代**：示教再现型，主要通过预先设定的动作序列进行操作。 - **第二代**：具备了基本的感觉能力，能够对外界环境做出反应。 - **第三代**：拥有更高级的感觉能力和独立判断能力，能够根据环境变化做出决策。 ##### 1.4 机器人的分类 - **按机械结构分类**：串联机器人和并联机器人。 - **按控制方式分类**：操作型、程序控制、示教再现型、数控型、感觉控制型、适应控制型和智能机器人等。 - **按运动形式分类**：直角坐标系、圆柱坐标型、球坐标型、平面双关节型和关节型机器人。 - **按作业空间分类**：室内/室外移动机器人、水下机器人、空间机器人等。 - **按移动性分类**：不可移动式（固定式）、半移动式和移动式机器人。 - **按应用环境分类**：工业机器人和服务机器人两大类。 ##### 1.5 工业机器人的特点 - **可编程**：可根据不同任务需求重新编程。 - **拟人化**：机械结构上模仿人体部分结构，如手臂、手指等。 - **通用性**：适用于多种作业任务。 - **涉及学科广泛**：集成了机械学、微电子学、计算机科学等多个领域的知识和技术。 ##### 1.6 特种机器人的分类 - **空间机器人**：用于太空探索和维护。 - **军用机器人**：应用于军事领域。 - **医用机器人**：辅助医生进行手术等医疗活动。 - **服务机器人**：提供家庭清洁、餐饮服务等。 - **农业机器人**：用于农田管理、收获等。 - **水下机器人**：执行海底探测、维修等工作。 - **警用机器人**：用于执法、救援等。 ##### 1.7 机器人的组成与构型 - **机械结构**：包括手部、腕部、臂部等。 - **驱动装置**：包括驱动源、传动机构等。 - **感知反馈系统**：包括内部和外部传感器。 - **控制系统**：包括处理器和伺服控制器等。 - **典型构型**：直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、关节坐标型、并联机器人等。 ##### 1.8 机器人的发展趋势 - **高性能**：更高的精度和负载能力。 - **模块化**：易于组装和维护。 - **可重构**：灵活适应不同任务需求。 - **智能化**：更强的自主学习和决策能力。 - **柔性化**：更加安全地与人互动。 - **网络化**：实现远程控制和数据共享。 - **多传感器融合**：集成多种传感器以提高感知能力。 #### 二、工业机器人的机械结构 ##### 2.1 工业机器人的工作负荷和范围 - **大型机器人**：负荷为1~10000N，工作空间为10m³以上。 - **中型机器人**：负荷为100~1000N，工作空间为1~10m³。 - **小型机器人**：负荷为1~100N，工作空间为0.1~1m³。 - **超小型机器人**：负荷小于1N，工作空间小于0.1m³。 ##### 2.2 技术参数 - **自由度**：指机器人能够独立运动的维度数。一般情况下，一个刚体在三维空间中有六个自由度。 - **运动轴**：包括主轴（基本轴）和次轴（腕部轴），分别用于保证机器人到达工作空间中的任意位置和实现任意空间姿态。 - **作业范围**：表示机器人末端参考点所能达到的所有点的集合。 - **额定速度**：机器人在保持平稳性和位置精度的前提下所能达到的最大速度。 - **承载能力**：指机器人在工作范围内的任何位置所能承受的最大负载，受速度和加速度的影响。 #### 三、机器人运动学 ##### 3.1 介绍 机器人运动学研究的是机器人关节空间与末端执行器的空间位置之间的关系，是机器人设计和控制的基础。 #### 五、机器人驱动系统 ##### 5.1 定义 机器人驱动系统是直接驱使机器人各运动部件动作的机构，对机器人的性能有着重要影响。 ##### 5.2 工业机器人驱动系统的要求 - **质量轻**：单位质量的输出功率和效率高。 - **反应速度快**：能够快速启动、制动和改变方向。 - **驱动灵活**：位移偏差和速度偏差小。 - **安全可靠**：无污染，噪声低。 西南交通大学的人工智能专业机器人课程涵盖了机器人的基本概念、分类、发展趋势、机械结构和技术参数等多个方面。学生需要全面掌握这些知识点，以便更好地理解和应对实际应用中的挑战。