人工智能与机器人

1.机器人定义的三个共有属性是：有类人的功能、根据人的编程能自动的工作、 人造的机器或机械电子装置 。 2.简述机器人的发展史？

1954年 美国人（George C. Devol）乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并在1956年获得美国专利。

1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。 1960年，Conder公司购买专利并制造了样机。

1961年，Unimation公司（通用机械公司）成立，生产和销售了第一台工业机器“Unimate”，即万能自动之意。

1962年，美国万能自动化（Unimation）公司的第一台机器人Unimate在美国通用汽车公司（GM）投入使用标志着第一代机器人的诞生。 1963年 麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感系统。 1965年 MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器。

1967年， Unimation公司第一台喷涂用机器人出口到日本川崎重工业公司。 1968年，第一台智能机器人Shakey在斯坦福研究所诞生。 1972年，IBM公司开发出直角坐标机器人。 1973年，Cincinnati Milacron公司推出T3型机器人。 1978年，第一台PUMA机器人在Unimation公司诞生

1998年世界著名玩具厂商丹麦乐高(LEGO)公司推出机器人(Mind-storms)套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，

1999年 日本索尼公司推出犬型机器人爱宝(AIBO)。

2002年5月2日本田制造的名叫阿西（Asimo）四英尺高的白色机器人摇响开市铃声，摇响了机器智能时代的开始。

2006年6月，微软公司推出基于Windows的开发环境，用于构建面向各种硬件平台的软件---Microsoft Robotics Studio，试图实现机器人统一的标准或平台。

2010年10月17日日本产业技术综合研究所近日开发出一款可以学习和模仿人类唱歌的美女机器人。”。

3.机器人按发展水平分为几类？示教再现型机器人 感觉判断型机器人 智能机器人 4.机器人按驱动方式为几类？液压机器人、气压机器人、电动机器人。

5.机器人生产线是指由若干机器人工作站和物流系统组成的用以完成多项复杂作业的生产体系。

6.我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。

7.与机器人相关学科 ：数学，物理学，理论力学，材料力学，流体力学（液压、气动），机械学，自动控制，电子与通讯，仿生学，人工生命等，还有计算机，单片机，C语言、 C++、汇编语言等等。其中自动控制技术和人工智能技术这两种技术是机器人科学技术的基础。 8.机器人化机器是指在传统机械中引入机器人技术，使其具有机器人的功能。

9.机器人三定律是什么？机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观。 在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给与的任何命令。在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。

10.机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。

11.863计划自动化技术领域包括“计算机集成制造系统主题” 与“智能机器人主题”两个主题。

12.示教再现型机器人按示教方式分为直接示教和控制面板示教。 13.机器人的应用前景：

1）机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业；

2）机器人将成为人类探索与开发宇宙、海洋和地下未知世界的有力工具； 3）机器人将在未来战争中发挥重要作用；

4）机器人将用于提高人类健康水平与生活质量在医疗、服务、娱乐等发挥作用。 14.写出以下几种机器人坐标结构的名称。

直角坐标结构机器人

柱面坐标结构机器人

球面坐标结构机器人

垂直多关节机器人

水平多关节机器人

2、 智能的解释：指人的智慧和行动能力。指智谋与才能。

2、智能的特征：

1.感知能力：通过视觉、听觉、触觉、嗅觉等感觉器官感知外部世界的能力。 2.记忆与思维能力：（1）逻辑思维（抽象思维）（借助于概念、判断、推理反映现实的思

维； （2）形象思维（直感思维）（是用直观形象和表象解决问题的思维 ）；（3）顿悟思维（灵感思维）

3. 学习能力 ： 学习既可能是自觉的、有意识的，也可能是不自觉的、无意识的；既可以是有教师指导的，也可以是通过自己实践的。

4. 行为能力（表达能力） 人们的感知能力：用于信息的输入。行为能力：信息的输出。

3、智能的分类：

根据加德纳的多元智能理论，人类的智能可以分成七个范畴： 1）.语言智能 ：政治家、律师、 编辑、 记者等。 2）.逻辑智能 ：科学家、会计师、软体研发等。 3）.空间智能 ：建筑师、摄影师、画家、飞行员等。 4）.身体运动智能 ：运动员、演员、舞蹈家等。 5）.音乐智能 ：歌唱家、作曲家、指挥家等。 6）.人际智能：外交家、领导者、推销等。

7）.自我认知智能：哲学家、政治家、思想家、心理学家等。 8）.自然认知智能：天文学家、地质学家、考古学家等。

4、人工智能的定义：人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。它的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能，并开发相关理论和技术。 5、人工智能的发展过程人工智能经历了三次飞跃阶段：

第一次是实现问题求解,代替人完成部分逻辑推理工作,如机器定理证明和专家系统;第二次是智能系统能够和环境交互,从运行的环境中获取信息,代替人完成包括不确定性在内的部分思维工作,通过自身的动作,对环境施加影响,并适应环境的变化,如智能机器人;第三次是智能系统,具有类人的认知和思维能力,能够发现新的知识,去完成面临的任务,如天文、海底、人工神经智能网络等未知领域 。

6、我国自1978年开始把“智能模拟”作为国家科学技术发展规划的主要研究课题。1981年成立了中国人工智能学会。

7、人工智能学科研究的主要内容包括：知识表示、机器感知 、机器思维、机器行为 、模式识别、机器人学、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。

8、 模式识别包括：指纹识别 、人脸识别 、语音识别 、文字识别 、图像识别 、车牌识别 。

9、人工智能主要研究领域：1. 自动定理证明2. 博弈3. 模式识别4. 专家系统 5. 机器人 6. 机器视觉 7. 自然语言理解8. 自动程序设计9. 智能信息检索 10. 数据挖掘与知识发现11. 组合优化问题 12. 人工神经网络 13. 分布式人工智能 14. 智能管理与智能决策 15. 智能控制 16. 智能仿真 17. 智能CAD 18. 智能CAI 19. 智能操作系统 20. 智能多媒体系统 21. 智能计算机系统 22. 智能通信 23. 智能网络系统 10、简述人工智能的研究经历了以下几个阶段： 第一阶段：50年代人工智能的兴起和冷落

人工智能概念首次提出后，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、通用问题s求解程序、LISP表处理语言等。但由于消解法推理能力的有限，以及机器翻译等的失败，使人工智能走入了低谷。这一阶段的特点是：重视问题求解的方法，忽视

知识重要性。

第二阶段：60年代末到70年代，专家系统出现，使人工智能研究出现新高潮

DENDRAL化学质谱分析系统、MYCIN疾病诊断和治疗系统、PROSPECTIOR探矿系统、Hearsay-II语音理解系统等专家系统的研究和开发，将人工智能引向了实用化。并且，1969年成立了国际人工智能联合会议（International Joint Conferences on Artificial Intelligence即IJCAI）。

第三阶段：80年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展

日本1982年开始了“第五代计算机研制计划”，即“知识信息处理计算机系统KIPS”，其目的是使逻辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。

第四阶段：80年代末，神经网络飞速发展

1987年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。 第五阶段：90年代，人工智能出现新的研究高潮

由于网络技术特别是国际互连网的技术发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。不仅研究基于同一目标的分布式问题求解，而且研究多个智能主体的多目标问题求解，将人工智能更面向实用。另外，由于Hopfield多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。人工智能已深入到社会生活的各个领域。

ＩＢＭ公司“深蓝”电脑击败了人类的世界国际象棋冠军，美国制定了以多Agent系统应用为重要研究内容的信息高速公路计划，基于Agent技术的Softbot(软机器人)在软件领域和网络搜索引擎中得到了充分应用，同时，美国Sandia实验室建立了国际上最庞大的“虚拟现实“实验室，拟通过数据头盔和数据手套实现更友好的人机交互，建立更好的智能用户接口。图像处理和图像识别，声音处理和声音识别取得了较好的发展，IBM公司推出了ViaVoice声音识别软件，以使声音作为重要的信息输入媒体。国际各大计算机公司又开始将“人工智能”作为其研究内容。人们普遍认为，计算机将会向网络化、智能化、并行化方向发展。二十一世纪的信息技术领域将会以智能信息处理为中心。 11、智能机器人：

以人工智能靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

1.有“大脑”，在脑中起作用的是中央计算机。具有编程能力的中央控制器。 2. 有内部信息传感器和外部信息传感器，感知外部世界，安排自己的工作。

3.理解人类语言，分析出现的情况，调整自己的动作以达到操作者所提出的要求，拟定所希望的动作，

12、智能机器人具备三个要素

智能机器人大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素： 一是感觉要素，用来认识周围环境状态； 二是运动要素，对外界做出反应性动作；

三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。 13、三种智能程度不同的智能机器人

1.传感型机器人：又称外部受控机器人。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息（包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等）进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。目前机器人世界杯的小型组比

赛使用的机器人就属于这样的类型。

2.交互型机器人：机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话，实现对机器人的控制与操作。虽然具有了部分处理和决策功能，能够独立地实现一些诸如轨迹规划、简单的避障等功能，但是还要受到外部的控制。

3.自主型机器人：在设计制作之后，机器人无需人的干预，能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人的本体上具有感知、处理、决策、执行等模块，可以就像一个自主的人一样独立地活动和处理问题。机器人世界杯的中型组比赛中使用的机器人就属于这一类型。全自主移动机器人的最重要的特点在于它的自主性和适应性，自主性是指它可以在一定的环境中，不依赖任何外部控制，完全自主地执行一定的任务。适应性是指它可以实时识别和测量周围的物体，根据环境的变化，调节自身的参数，调整动作策略以及处理紧急情况 .

交互性也是自主机器人的一个重要特点，机器人可以与人、与外部环境以及与其他机器人之间进行信息的交流。由于全自主移动机器人涉及诸如驱动器控制、传感器数据融合、图像处理、模式识别、神经网络等许多方面的研究，所以能够综合反映一个国家在制造业和人工智能等方面的水平。因此，许多国家都非常重视全自主移动机器人的研究。 14. 人工智能和机器人技术会将未来战争带向何方?

15. 美国RQ-170型“哨兵”式智能无人侦察机具有哪些功能和特点？

1、 1、机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人

或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”

2、机器人通常具有三个基本特征

1．身体： 是一种物理状态，具有一定的形态。 2．大脑： 控制机器人的程序 。

3．动作： 任何机器人都有一定的动作表现。 3、机器人开发的三项原则 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，与第一条和第二条相抵触除外。

这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界始终将这三原则作为机器人开发的准则。

4、机器人视觉系统主要应用于以下三方面：

1、用视觉进行产品检验，代替人的目检。包括：形状检验：检查和测量零件的几何尺寸、形状和位置；缺陷检：验检查零件是否损坏，划伤；齐全检验：检查部件上的零件是否齐全。

2、在机器人进行装配、搬运等工作时，用视觉系统对一组需装配的零、部件逐个进行识别，并确定它在空间的位置和方向，引导机器人的手准确地抓取所需的零件，并放到指定位置，完成分类、搬运和装配任务。

3、为移动机器人进行导航。利用视觉系统为移动机器人提供它所在环境的外部信息，使机器人能自主地规划它的行进路线，回避障碍物，安全到达目的地，并完成指令的工作任务。

5、机器识别物体

机器识别物体即三维识别系统。一般是以电视摄像机作为信息输入系统。根据人识别景物主 要靠明暗信息，颜色信息，距离信息等原理，机器识别物体的系统也是输入这三种信息，只是其方法有所不同罢了。

6、机器人“耳朵”原理：

用一种叫做钛酸钡的压电材料做成的“耳朵”比人的耳朵更为灵敏，其原因就是压电材料在受到拉力或者压力作用的时候能产生电压，这种电压能使电路发生变化。这种特性就叫做压电效应。当它在声波的作用下不断被拉伸或压缩的时候，就产生了随声音信号变化而变化的电流，这种电流经过放大器放大后送入电子计算机（相当于人大脑的听区）进行处理，机器人就能听到声音了。能听到声音只是做到了第一步，更重要的是要能识别不同的声音。目前已经研制成功了能识别连续话音的装置，它能够以百分之九十九的比率，识别不同的人所发出的声音，这项技术就使得电子计算机能开始“听话”了。 7、语音识别

就是让机器人把传感器采集的语音信号通过识别和理解转变为相应的文本或命令的技术

8、机器人像人一样闻出多种气味的机器鼻子： 常用的嗅觉传感器是半导体气体传感器，它是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体的物理性质变化，借以测定某种特定的气体成分及其含量的。大气中的气味各种各样，而目前研制出的气体传感器只能识别像H2、CO2、CO、NO等少数气体。机器人的鼻子也就是用气体自动分析仪做成的。我国已经研制成功了一种嗅敏仪，这种气体分析仪不仅能嗅出丙酮、氯仿等四十多种气体，还能够嗅出人闻不出来但是却可以导致人死亡的一氧化碳。这种嗅敏仪有一个由二氧化锡，氯化钯等物质烧结而成的探头（相当于鼻粘模）。当它遇到某些种类气体的时候，它的电阻就发生变化，这样就可以通过电子线路做出相应的显示，用光或者用声音报警。同时，用这种嗅敏仪还可以查出埋在地下的管道漏气的位置。

9、目前使用的接近觉传感器主要有光电式、超声波式和涡流式三种。

10、自动机器人的大脑是自主式的电脑程序控制，而非遥控或手动，由传感探测目标和环境的状态，传到电脑控制部件，经程序处理，发出动作命令，在规定的时间内完成所要求的动作和功能。其要求准确、可靠和具有一定的速度。 还包括通常的ASIC接口芯片、TTL和CMOS IC芯片，晶体2极管、3极管、电阻电容、晶体灯LED、接插件等等。

11、机器人的控制呢主要包括三项内容：1． 输入：该信息来自机器人的传感器。例：当采自动机器人行走过程中遇见障碍物时停止，就是在通过红外信号输入来检测到物体执行某一功能。 2． 程序：你想让机器人遵循的一种规则或指令。程序(也称之为“算法”)是机器人的指令组。 3． 输出：最后，让我们看一看输出，也就是我们想让机器人做什么。机器人的运动，通常包括马达（运转）、灯和声音。

12、机器人的动作和运动就是机器人大脑通过各类元器件的接收、发送指令传到电脑控制部件，经程序处理，发出动作命令，在规定的时间内完成所要求的动作和功能，驱动各种运转机构，已达到应有的目的。 13、机器人的动作性能要素

1).自由度数 衡量机器人适应性和灵活性的重要指标，一般等于机器人的关节数。机器人所需要的自由度数决定与其作业任务。

2).负荷能力 机器人在满足其它性能要求的前提下，能够承载的负荷重量。 3).运动范围 机器人在其工作区域内可以达到的最大距 离。它是机器人关节长度和其构型的函数 4).精度 指机器人到达指定点的精确程度。它与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有关。 5).重复精度 指机器人重复到达同样位置的精确程度。它不仅与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有关，还与传动机构的精度及机器人的动态性能有关。

6).控制模式 引导或点到点示教模式；连续轨迹示教模式；软件编程模式；自主模式。 7).运动速度 单关节速度；合成速度。 8).其它动态特性 如稳定性、柔顺性等。 14、机器人实施功能 ： 1).机械功能

2).各类传感器及视觉摄像及实时图像传输,可实现实时监控. 3).可以通过远程脑遥控实现机器人的远程控制. 4).自动避障.

5).通过预定任务程序自动代替人从事一些简单的劳动. 6).语音识别. 7).通过网络控制.

15.阐述机器人对人类的影响？

16. 机器人的基本组成及工作过程？ 一、按其构成机构的不同分类

直角坐标机器人 ；圆柱坐标机器人；球面坐标机器人 ；极坐标机器人；多关节型机器人；并联关节机器人；串并联关节机器人 二、直角坐标机器人的特点：

1. 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。 2. 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。

3. 一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。 4. 灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5. 高可靠性、高速度、高精度。

6. 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。

三、直角坐标机器人的应用： 因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代期着十分重要的作用。 四、直角坐标机器人的分类：

1.按用途分：焊接机器人、码垛机器人、涂胶（点胶）机器人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器人、 排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。 2.按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂机器人等

3.按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器人、五坐标机器人、六坐标机器人

五、多关节型机器人。

由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。 六、 从应用环境和用途机器人怎么分类？

从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和 特种机器人 。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、 水下机器人 、娱乐机器人、 军用机器人 、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器

人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。

空中机器人 又叫无人机器，近年来在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。

搜救类机器人：在大型灾难后，能进入人进入不了的废墟中，用红外线扫描废墟中的景象，把信息传送给在外面的搜救人员。

1、对比于人来讲，机器人的执行系统相当于人的肢体，驱动系统相当于人的肌肉和筋络，感知系统相当于人的感官和神经，控制系统相当于人的大脑和小脑。 2、机器人本体一般包括：

①驱动装置（能源、动力、电机等）、 ②减速器（将高速运动变为低速运动）、 ③运动传动机构、

④关节部分机构（相当手臂，形成空间的多自由度运动）、 ⑤把持机构，末端执行器，端拾器（相当手爪）、 ⑥移动机构，走行机构 （相当腿脚）、

⑦变位机等周边设备（配合机器人工作的辅助装置） 3、与机器人机械结构有关的性能要素: ①机器人的工作范围、 ②刚度、 ③强度、 ④定位精度、 ⑤重复精度、 ⑥分辨率、 ⑦工作循环时间 ⑧死点、 ⑨承载能力、 ⑩速度。

4、运动副是指机构中由两个构件直接接触而组成的可动的连接。

5、低副是指两杆件之间相对运动时是面接触，如轴和轴承组成的转动副、螺杆和螺母组成的螺旋副等。

6、高副是指两杆件之间相对运动时是点或线接触的，如齿轮副和凸轮副。 7、关节之中，凡单独驱动的称主动关节，反之，称从动关节。

8、机器人一般有两种运动关节，平动/移动关节和转动关节。平动关节就是移动副，允许连杆作直线移动，转动关节就是转动副，允许连杆作旋转运动。

9、在机器人机械系统中，驱动器通过联轴器带动传动装置(一般为减速器)，再通过关节轴带动杆件运动。

10、传动方式选择是指选择驱动源及传动装置与关节部件的连接形式和驱动形式。 11、滚动螺旋特点： ①摩擦小、效率高、

②动、静摩擦系数相差极小，传动平稳，灵敏度高、 ③磨损小、寿命长、

④可以通过预紧消除轴向间隙，提高轴向刚度。

12、联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的

机械零件。

13、齿轮传动的主要优点有：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑；主要缺点有：制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。

14、齿轮机构是通过一对轮齿齿面的依次啮合来传递两轴之间运动和动力的机构。 15、写出下图机构的名称。

齿轮齿条

蜗轮蜗杆传动

直齿外齿轮啮合传动

链传动

摩擦型带传动

同步齿形带传动

16、连杆机构分为平面连杆机构与空间连杆机构。

17、带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。

18、带传动根据传动原理的不同，分为靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。

19、带传动的张紧装置可分为定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮的装置。 20、棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。 21、凸轮机构将连续转动或往复运动转换成单向运动。

22、离合器是一种在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的装置。它的主要功能是用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。

23、气缸是引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件。 一、机器人机械机构轴分类及特点：

1、按受载情况分 根据轴的受载情况的不同轴可分为转轴、传动轴和心轴三类。 转轴：既受弯矩又受转矩的轴；传动轴：主要受转矩，不受弯矩或弯矩很小的轴； 心轴：只受弯矩而不受转矩的轴。

根据轴工作时是否转动

心轴又可分为转动心轴和固定心轴。 转动心轴：工作时轴承受弯矩，且轴转动； 固定心轴：工作时轴承受弯矩，且轴固定。 3、按轴线形状分类

根据轴线形状的不同轴又可分为曲轴、直轴和钢丝软轴。

曲轴：各轴段轴线不在同一直线上，主要用于有往复式运动的机械中。

直轴：各轴段轴线为同一直线。直轴按外形不同又可分为：光轴：形状简单，应力集中少，易加工，但轴上零件不易装配和定位。常用于心轴和传动轴。阶梯轴：特点与光轴相反，常用于转轴 二、轴承：

用于支撑旋转零件(转轴，心轴等)的装置通称为轴承。 按其承载方向的不同，轴承可分为： 径向轴承：轴承上的反作用力与轴心线垂直的轴承称为径向轴承； 推力轴承：轴承上的反作用力与轴心线方向一致的轴承称为推力轴承。

按轴承工作时的摩擦性质不同，轴承可分为：滑动轴承和滚动轴承。 三、螺旋传动是用螺杆和螺母传递运动和动力的机械传动，主要用于把旋转运动转换成直线运动，将转矩转换成推力。 四、机器人用材料选择原则：

机器人结构的动力特性是十分重要的，这是材料选择的出发点。材料选择的基本要求是：强度高、弹性模量大、重量轻、阻尼大、材料价格低。 机械材料选用的原则

从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：

载荷的大小和性质，应力的大小和承受力，材质性质及强度状况。

对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料。

经济性。选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。 耐用性。 还要考虑重量、腐蚀、耐用性等。

此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种，对于小批制造的零件，应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格，使综合经济效益最高。

机器人结构中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。 五、机械机构设计特点：

这些机器的具体构造各不相同，但是所有这些机器都具有三个共同的基本特点： 1.机器都是由一系列构件（也称运动单元体）组成； 2.组成机器的各构件之间都具有确定的相对运动； 3.机器均能转换机械能或完成有用的机械功。

六、机器人的机械结构和机器机构一样，它的机构由也是若干个构件组成的一个人为的构件组合体。功能用在于传递运动或改变运动形式和完成一定的工作，形成一个机械组成的机器人。

七、对于机器人机械结构设计过程中还应考虑如下的结构设计准则。 1.实现预期功能的设计准则

2.满足强度要求的设计准则 3.满足刚度结构的设计准则 4.考虑加工工艺的设计准则

5.考虑装配的设计准则 6.考虑造型设计的准则

八、机器人是一个多刚体耦合系统，系统的平衡性是极其重要的。在工业中采用平衡系统的理由是：

（1）安全、借助平衡系统能降低因机器人结构变化而导致重力引起关节驱动力矩变化的峰值；

（2）借助平衡系统能降低因机器人运动而导致惯性力矩引起关节驱动力矩变化的峰值； （3）借助平衡系统能减少动力学方程中内部耦合项和非线性项，改进机器人动力特性； （4）借助平衡系统能减小机械臂结构柔性所引起的不良影响； （5）借助平衡系统能使机器人运行稳定，降低地面安装要求。

一、机器人机械主体结构设计流程

第一步是将设计要求明确的规定下来；

第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表，初步确定传动功率、控制流程和方式；

第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制；

第四步是综合审核各方面的内容，确认制作。 二、机器人结构坐标形式的不同结构及其特点

1．直角坐标型操作机 这类操作机的手部在空间三个相互垂直的方向X、Y、Z上作移动运动，运动是独立的。其控制简单，运动直观性强，易达到高精度，但操作灵活性差，运动的速度较低，操作范围较小而占据的空间相对较大。 2．圆柱坐标型操作机 这类操作机在水平转台上装有立柱，水平臂可沿立柱上下运动并可在水平方向伸缩。其工作范围较大，运动速度较高，但随着水平臂沿水平方向伸长，其线位移分辨精度越来越低。

3．球坐标型操作机 也称极坐标型操作机，工作臂不仅可绕垂直轴旋转，还可绕水平轴作俯仰运动，且能沿手臂轴线作伸缩运动。其操作比圆柱坐标型更为灵活，并能扩大机器人的工作空间，但旋转关节反映在未端执行器上的线位移分辨率是一个变量。

4．关节型操作机 这类操作机由多个关节联接的机座、大臂、小臂和手腕等构成，大小臂既可在垂直于机座的平面内运动，也可实现绕垂直轴的转动，如图1d所示。其操作灵活性最好，运动速度较高，操作范围大，但精度受手臂位姿的影响，实现高精度运动较困难。 三、机器人结构几种常见坐标形式及适用范围

1、直角坐标式机器人。主要用于生产设备的上下料，也可用于高精度的装配和检测作业。 2、圆柱坐标式机器人。主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。

3、球面坐标式机器人。也叫极坐标式机器人其特点是结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多关节型机器人。

4、多关节关节机器人。这类机器人结构紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来越广。如日本山梨大学研制的机器人SCARA则是一种典型的水平多关节机器人。 四、机器人操作机整机设计原则

1、操作机整机设计原则 （1）最小运动惯量原则 由于操作机运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动，采用最小运动惯量原则，可增加操作机运动平稳性，提高操作机动力学特性。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量减小运动部件的

质量，并注意运动部件对转轴的质心配置。

（2）尺度规划优化原则 当设计要求满足一定工作空间要求时，通过尺度优化以选定最小的臂杆尺寸，这将有利于操作机刚度的提高，使运动惯量进一步降低。 （3）高强度材料选用原则 由于操作机从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的，选用高强度材料以减轻零部件的质量是十分必要的。

（4）刚度设计的原则 操作机设计中，刚度是比强度更重要的问题，要使刚度最大，必须恰当地选择杆件剖面形状和尺寸，提高支承刚度和接触刚度，合理地安排作用在臂杆上的力和力矩，尽量减少杆件的弯曲变形。 （5）可靠性原则 机器人操作机因机构复杂、环节较多，可靠性问题显得尤为重要。一般来说，元器件的可靠性应高于部件的可靠性，而部件的可靠性应高于整机的可靠性。可以通过概率设计方法设计出可靠度满足要求的零件或结构，也可以通过系统可靠性综合方法评定操作机系统的可靠性。

（6）工艺性原则 机器人操作机是一种高精度、高集成度的自动机械系统，良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。仅有合理的结构设计而无良好的工艺性，必然导致操作机性能的降低和成本的提高。 五、机器人机械设计的步骤 1、作业分析

作业分析包括任务分析和环境分析，不同的作业任务和环境对机器人操作及的方案设计有着决定性的影响。 2、方案设计

（1）确定动力源 （2）确定机型 （3）确定自由度

（4）确定动力容量和传动方式 （5）优化运动参数和结构参数 （6）确定平衡方式和平衡质量 （7）绘制机构运动简图 3、结构设计

包括机器人驱动系统、传动系统的配置及结构设计，关节及杆件的结构设计，平衡机构的设计，走线及电器接口设计等。 4、动特性分析

估算惯性参数，建立系统动力学模型进行仿真分析，确定其结构固有频率和响应特性。 5、施工设计

完成施工图设计，编制相关技术文件。 六、机器人多自由度的关节式机械系统

多自由度的关节式机械系统一般包括以下几个方面： 驱动装置：能源、动力

减速器：将高速运动变为低速运动 运动传动机构

关节部分机构：相当手臂，形成空 间的多自由度运动 把持机构：相当手爪 行走机构：相当腿脚 变位机构等周边设备：

配合机器人工作的辅助装置

七、机器人行走基本包括：

车轮式；履带式；多足式；双足式；轨道式等。 1.什么是单片机？

它是指在一块芯片中集成有中央处理器(CPU)、存储器(RAM和ROM)、基本I/O接口以及定时器、计数器等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。

2.什么是机器人控制器？

机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置。 3.单片机在机器人系统中起何作用？

它是机器人的心脏(大脑), 决定了机器人性能的优劣。 4.单片机的两种内核架构有何不同？ 冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。

哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。程序指令存储和数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度。 5.你用过哪种或哪几种单片机？它们有何优点？

89C5X系列 msc-51内核 目前应用最广泛的8位单片机之一 89S5X系列 支持isp下载 基于msc-51内核 AVR系列 是增强型RISC内载Flash的单片机，芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，再编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便，AVR单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。

凌阳SPCE061A 语音功能强大的16位入门级单片机

9S12HZ系列 广泛应用于飞思卡尔智能车的高性能工业级MCU

MSP430系列 一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器 ARM系列 32位高性能的精简指令集处理器，广泛应用于嵌入式系统领域 7.红外对管中发射管和接受管的识别方法是什么？

发射管管芯中央凹陷， 类似聚光罩形状；接受管的管芯中央平台 上有红外感光电极；接收管大多着色封装。

8.红外一体化接收头具有哪些特点？

兼具了TTL和CMOS电路各自的优点；接收频率多为38M；对反向EMI有较高保护功能；接收灵敏度高 曲面结构；接收距离长；低电压低功耗（ 2.7～5.5 V）；可直接将信号输出至IC解码。

9.接近开关的工作原理

利用金属体和交变电磁场的互感原理；被检测物体引起磁场能量发生改变，进而使开关输出电平翻转，达到开关目的。 10.接近开关的分类

电容式：测量头是构成电容器的一个极板，另一极板是被测物体；开关介电常数因检测到物体发生变化而停振，由此控制开关通断；

电感式：LC高频振荡器、放大电路；金属体接近振荡感应头产生的涡流使接近开关振荡能力衰减，取该变化控制通断。 11.霍尔元件的工作原理

磁电效应的一种。置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，该现象被称为霍尔效应。

12.常用的温度传感器有哪几类，如果你用过相应的型号，试举例！

热敏电阻，如PT100, PT1000；IC温度传感器DS18B20；双金属温度传感器 超声传感的声压能级、灵敏度在40kHz时最大 13.试举出至少三种手机中含有的传感器？

距离传感器、加速度传感器、重力传感器、光照传感器、陀螺仪等。 1.二次锂电池标称电压多为3.7V。

2.放电倍率指电池放电电流为电池额定容量的某一个倍数。 3.1.8V/单格是铅酸电池10小时率放电的终止电压。 4.铅酸电池充电饱和电压为其额定电压的115％ 5.环境因素中温度对电池的充放电性能影响最大。

6.锂-亚硫酰氯电池的额定电压3.6V，它是端电压最高的锂一次电池。 7.聚合物锂电的内阻较小，可达到35mΩ以下

8.锂离子电池的标准充电方式为先恒流、再恒压，饱和限制电压为4.2 + 0.05 V

9.锂电池保护板四项保护为过充、过放、过流和短路保护。2.3~2.5V是它的低压警戒区 10.数字万用表位数中的分子数表示最大显示值。

11.测量时万用表液晶屏显示“1”的信息表示当前测试过量程。 12.常见万用表的采样频率约每秒钟2~3次 13.电阻器功率取值要留有1.5~2倍余量

14.无极电解可用两只容量大一倍的有极性电容逆串连后代替。 15.电容中字母与数字混合标注法中的字母表示（小数点）。 16.选取电容器时，其额定电压要高于其工作电压的10%～20% 17.隔交通直是（电感器）的一个重要特性。

18.接地良好及选择良导体做为屏蔽体是电磁屏蔽能否起作用的两个关键因素 简答：

一、试述表面贴装电阻器适于精密高频领域的原因。 二、简单阐述屏蔽线单端接地的原因。 三、为何称3296型电位器为精密电位器？ 四、请写出原电池电压类型（即端电压种类）

一、.工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。

二.工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

三．工业机器人最显著特点：（1）可编程（2）拟人化（3）通用性（4）机电一体化 四.工业机器人未来发展：高性能、机械结构向模块化、可重构化发展、机器人本体结构更新加快、控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展、多传感器融合配置技术、机器人的人机交互控制、从仿真、预演发展到用于过程控制、多智能体（multi-agent）调控制技术、微型和微小机器人技术、通过网络建立大范围内的机器人遥控系统、医疗、护理、休闲和娱乐、仿人和仿生技术。

五.工业机器人通常由执行机构、驱动—传动机构、控制系统（含智能系统）三大部分组成。执行机构是机器人赖以完成各种作业的主体部分，通常为空间连杆机构。驱动—传动装置由驱动器和传动机构组成，它们通常与执行机构联成一体。驱动—传动装置有机械式、电气式、

液压式、气动式和复合式等。控制系统一般由控制计算机和伺服控制器组成。智能系统则由感知系统和分析决策系统组成，它分别由传感器及软件来实现。 六、机器人机械机构三大件：机身、手臂、末端操作器 。

七、工业机器人的主要技术参数一般都应有：自由度，重复定位精度、工作范围、最大工作速度、承载能力等。

八、.工业机器人的应用领域;

1.恶劣工作环境,危险工作场合。这个领域的作业是一种有害于健康,并危及生命或不安全因素很大而不宜于人去干的作业,用工业机器人去干是最适宜的。

2.特殊作业场合。在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

3.自动化生产领域。 早期工业机器人在生产上主要用于:机床上下料、点焊和喷漆。随着柔性自动化的出现,机器人扮演了更重要的角色, 如:焊接机器人,材料搬运机器人,检测机器人,装配机器人,喷漆和喷涂,其他诸如密封和粘接、清砂和抛光、熔模铸造和压铸、锻造等等也有广泛的应用。

九.机器人的操作机构: 机器人操作机是由手臂机构(即位置机构)、手腕机构(即姿态机构)及末端执行器等组成的机构。对于要完成空间任意位姿进行作业的多关节操作机，需要具有6个自由度。

a.末端执行器 又称手部，是机器人直接执行工作的装置，并可设置夹持器、工具、传感器等，是工业机器人直接与工作对象接触以完成作业的机构。 b. 手腕 是支承和调整末端执行器姿态的部件，主要用来确定和改变末端执行器的方位和扩大手臂的动作范围，一般有2～3个回转自由度以调整末端执行器的姿态。有些专用机器人可以没有手腕而直接将末端执行器安装在手臂的端部。

c. 手臂 它由机器人的动力关节和连接杆件等构成，是用于支承和调整手腕和末端执行器位置的部件。手臂有时包括肘关节和肩关节，即手臂与手臂间。手臂与机座间用关节连接，因而扩大了末端执行器姿态的变化范围和运动范围。 d. 机座 有时称为立柱，是工业机器人机构中相对固定并承受相应的力的基础部件。可分固定式和移动式两类。

十、手臂机构一般具有2～3个自由度(当操作机需要回避障碍进行作业时，其自由度可多于3个)，可实现回转、俯仰、升降或伸缩三种运动形式。

手腕机构一般为1～3个自由度，要求可实现回转、偏转或摆转和俯仰三种运动形式。 末端执行器根据其用途和结构的不同可分为机械式夹持器，吸附式执行器和专用工具(如焊枪、喷嘴、电磨头等)三类。按其手爪的运动方式又可分为平移型和回转型。按其夹持方式又可分为外夹式和内撑式。此外，按驱动方式则有电动、液压和气动三种。

十一、工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点 。 十二：控制器分类

机器人控制器具有多种结构形式，包括非伺服控制、伺服控制、位置和速度反馈控制、力(力矩)控制、基于传感器的控制、非线性控制、分解加速度控制、滑模控制、最优控制、自适应控制、递阶控制以及各种智能控制等 十三、简述几种工业机器人的特点和用途：

1、移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装配平台）；同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。 2、点焊机器人

焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等 。 特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。

点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。

3、物流自动化机器人系统：

机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化包装生产线。

（1）生产线末端码垛的简单工作站：

这是一种柔性码垛系统，它从输送线上下料，并完成工件码垛、加层垫等工序，然后用输送线将码好的托盘送走。 （2）码垛/拆垛工作站：

这种柔性码垛系统可将三垛不同货物码成一垛，机器人还可抓取托盘和层垫，一垛码满后由输送线自动输出。 3）生产线中码垛：

工件在输送线定位点被抓取并放到两个不同托盘上，层垫也由机器人抓取。托盘和满垛通过线体自动输出或输入。

（4）生产线末端码垛的复杂工作站：

工件来自三条不同线体，它们被抓取并放到三个不同托盘上，层垫也由机器人抓取。托盘和满垛由线体上自动输出或输入。 3.应用领域

机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。 十四. 工业机器人在我国的应用及前景？

十五. 我国工业机器人的发展和应用情况？举几个典型事例？

一．医疗机器人技术是集医学、生物力学、机械学、机械力学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域，具有重要的研究价值，有着广泛的应用前景，是目前机器人领域的一个研究热点。 医疗机器人主要用于伤病员的手术、救援、转运和康复。 二．医疗机器人的特点：

除了机器人共有的特点即：能够代替人类工作，代替人进行简单的重复劳动，代替人在脏乱环境和危险环境下工作，或者代替人进行劳动强度极大的工种作业；扩展人类的能力，它可以做人很难进行的高细微精密的作业，以及超高速作业等。

还有:医疗机器人定位和操作精确、手术微创化、可靠性强，而且能够突破手术禁区，进行远程手术，从而减轻医生的劳动强度，避免接触放射线或者烈性传染病病原。

①其作业环境一般在医院、街道、家庭及非特定的多种场合，具有移动性与导航、识别及规避能力，以及智能化的人机交互界面。在需要人工控制的情况下，还要具备远程控制能力。 ②医疗机器人的作业对象是人、人体信息及相关医疗器械，需要综合工程、医学、生物.药物及社会学等各个学科领域的知识开展研究课题.

医疗机器人的材料选择和结构设计必须以易消毒和灭菌为前提，安全可靠且无辐射。

以人作为作业对象的医疗机器人，其性能必须满足对状况变化的适应性、对作业的柔软性，

对危险的安全性以及对人体和精神的适应性等。

⑤医疗机器人之间及医疗机器人和医疗器械之间具有或预留通用的对接接口，包括信息通讯接口、人机交互接口、临床辅助器材接口以及伤病员转运接口等。

从技术上讲医疗机器人的发展是建立在以下几种基本技术的基础上：它们是机械设计与制造技术、传感器应用技术、自动控制技术、驱动器技术、人机交互技术。

根据用途医疗机器人大致可以分为救援机器人、手术（外科）机器人、转运机器人和康复机器人等。

商业化的手术机器人最早出现在1994年，由美国Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自动“扶镜手”。

手术机器人于1997年3月在比利时布鲁塞尔St Pierre医院完成了第一例腹腔镜手术——胆囊切除术。1998年，ComputerMotion公司研制的Zeus系统、Intuitive Surgical公司研制的da Vinci系统和endoVia公司研制的Laprotek系统分别获得了成功。 2001年9月，法国医生通过超远程控制医疗机器人，在美国纽约为远在法国的病人进行了胆囊摘除手术，实现了世界上首次跨洋手术……

机器人手术系统集计算机技术、精密机械技术、远程网络通讯技术、现代医学知识、手术技术等多项现代高科技手段于一体，具有放大10倍的清晰的三维图像，外科医生可以对任何细节进行精细准确的操作。

七、“达芬奇”系统机器人手术设备分主要分为几部分？ 设备分主要分为3 部分:

（1）手术医师操作的主控台;

（2）机械臂、摄像臂和手术器械组成的移动平台； （3）三维成像视频影像平台。

八 .“达芬奇”系统是一种视频操纵系统，操作者与机器手臂间通过电路相连。医生控制台装有三维视觉系统和动作定标系统，医生手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中精确记录下来，并同步翻译给机器手臂。振动消除系统和动作定标系统保证了机械臂在狭小的手术野内进行精确的操作。 九、“达芬奇”系统工作原理及优点：手术时需要两名针对“达芬奇”系统进行过专门训练的医生，主刀医生在控制台控制机器手臂的运作，另一名医生在病人旁协助。

在3个机械手臂中，中间的手臂连接胸腔内镜，其通常包括2个平行的内镜以建立三维视图。手术野图像被放大10倍后以最佳的视觉效果在监视器上显示出来，左右两支机械手臂均安装有类似手腕关节的机械腕，可以灵活的控制末端的特制的手术器械。新一代的“达芬奇 S”(da Vinci S) 系统在原来的基础上发展出第四手臂，极大的方便手术造作中的暴露需要，并可采用广角镜头，视野扩大，更方便胸腔内定位。

机器人系统有很多腔镜手术不具备的的优点，比如它具有三维的图像、机械臂有七个自由度、手术医师能舒适的坐在较远距离外操纵机器进行手术。机械臂增加了活动的自由度，大大的提高了手术医师的操作能力。

此外，还能将控制柄的大幅度移动按照比例转换成患者体内的精细动作。恢复合适的眼手协调性和符合人体生态学的位置。它具有的三维视觉和深度知觉较传统的腔镜摄像系统有了很大的提高，不怕放射性物质和感染性疾病。

机器人系统使得一些原先手术医师在技术上很困难甚至几乎不可能的一些问题变得可能。所有的这些优点提高了图像的分辨率，结合自由度的提高和灵活性的增强，将极大的提高手术医师对分离解剖组织的鉴别能力。机械臂增加了活动的自由度，大大提高了手术医生的操作能力，保证了高难度动作的完成并增加了手术可覆盖范围。 医疗机器人发展瓶颈和问题

1. 技术方面的关键问题

在管理信息系统的初期，因为缺乏足够的经验，所以需要花费很多金钱用于积累经验。现今，还不能证明是否对病人健康有风险，因此必须对培训医生的各种新模式进行调查研究。 在我们看来，例如对外科医生掌握新一代微创手术技术的培训问题将面临下面三个步骤： a) 外科手术过程的理论学习，通过采用交互式多媒体让外科医生在不同阶段参与手术，提醒他们关注最重要的细节和安全守则。

b) 通过在模拟设备上进行训练，提高和评估医生的基本能力，提高在遥控环境下操作者的灵巧性：手与眼的协调；立体视觉识别；动作的同步；非主手臂在复杂运动下的性能等。 c) 进行手术时，应有医疗专家对年轻的外科医生进行指导。 医疗机器人和管理信息系统的关键问题是，缺少解剖过程中刚性工具相互作用的触觉反馈。为了达到安全的手术导航及开发仿真手术模拟装置，需要将解剖的可变形结构与工具之间的相互作用模型化。 2.医疗机械及控制

为了完成上述任务，需要新的机械装置、致动器、能源、控制器、传感器和集线器管理接口。

在大型外科手术机器人系统中，机械系统的主要问题是： ◆ 安全(轻型，关节的制动性) ◆ 精确(无后冲、开环、偏差)

◆ 清洁操作(干燥的机械设备或密封的关节)

◆ 手术中的成像和导航所用的X射线和磁适应性(不高于铁磁材料所允许的) 这里面包括：

1、由于零部件尺寸很小，所以找不到标准的部件。而且，特别是对机械工程来说 ：不能制作出令人满意的旋转关节。柔性铰链的机械活动部件 ； 2、需要开发轻小耐用的微电池；

3、传感器：内窥镜视觉传感器 、仿生感知行为的位置、接触和力传感器 、需要微位置、速度和加速计传感器；小型照相机 、力和接触传感器、位置传感器和视觉传感器等； 4、小型致动器所需的关键部件的伺服电动机（最小的电磁马达直径2mm，长15mm。 ） ； 5、人机交互界面 ：机器人直接完成所有手术动作，是与系统进行信息交互的，HMI是视觉、听觉和触觉界面的综合体，显示装置，LCD监视器 ； 6、 触觉 ；

7、遥感需要对高精度、可预测、重复的工作自主控制以及对其他一些人类不能被替代的工作远程控制。在自主手术中，遥感控制必须能实现手术现场的三维重现。

3.人员：存在一种学医的不懂机械和控制以及软件，学机械的、控制的、软件的不懂医学，所以需要掌握多学科、综合型人才。 4. 问题

对现有系统，还有如下一些问题未解决： ◆ 实现机器人动作的透明化 ◆ 机器人传感器的最优化，尤其是人机交互的触觉传感器和对于风险和威胁的探测传感器 ◆ 缩短手术前和手术中的准备时间 ◆ 减少复杂性 ◆ 保证安全性

◆ 减少最终用户的使用价格

十一、数字化家庭的医疗保健机器人可以提供如下的服务： (1)医疗监护 通过集成有蓝牙模块的医疗传感器对家庭成员的主要生理参数如心电、血压、体温、呼吸和血氧饱和度

等进行实时检测，通过机器人的处理系统提供本地结果 (2)远程诊断和会诊 通过机器人的视觉和听觉等感觉功能，将采集的视频、音频等数据结合各项生理参数数据传给远程医疗中心，由医疗中心的专家进行远程监控，结合医疗专家系统对家庭成员的健康状况进行会诊，即提供望(视频)、闻、问(音频)、切(各项生理参数)的服务 十二、几种先进医疗机器人

1.爬行摄像胶囊 ：按照设计，这个机器人可携带摄像机，通过有弹性的“腿”爬进患者的消化道，替代传统内窥镜进行检查。它可用来检查食管、胃和十二指肠内部的损伤或溃疡情况，由意大利圣安娜高等学校的CRIM实验室开发。

2.游动摄像胶囊 ：这款摄像胶囊由微型螺旋桨驱动，也设计用于检查人体消化系统。在被患者从嘴里吞服下以后，它会“游动”检查医生所怀疑的区域。

3.远程诊断： 医生正通过RP-7医疗机器人向护士询问患者病情。这款机器人与听诊器、耳镜和超声扫描仪相连接，还有一个相机和一个屏幕，使患者和远方的医生都能看到对方，从而使医生可以最大限度地像亲临现场一样进行诊疗。 4. .肌肉机器人 ：RI-MAN机器人是由日本名古屋理研生物模拟控制研究中心开发的医用搬运工模型。它不仅有柔软、安全的外型，手臂和躯体上还有触觉感受器，使它能小心翼翼地抱起或搬动患者。从长远来看，RI-MAN机器人能取代护工去照顾老人或体弱多病者。 5.摄影机器人：在微创手术(即“锁孔手术”)中，摄影机器人FreeHand可以让外科医生运用头和脚来控制腹腔镜相机。这意味着他们可以腾出手来做手术。

6.前列腺诊疗机器人 ：根据设计，Probot机器人可以让外科医生准确地切除肥大的前列腺，将对患者造成的伤痛降至最小程度。外科医生只需指定要切除的前列腺部分，无需进一步干预，机器人即可自动将其切除。

7.吞服式机器人 ：患者可将一块块的ARES机器人(即“可重构装配腔内手术系统”)吞入腹中，或由医生通过自然开口将其一块块插入人体，接着，它们会在体内自行组装。这样一来，外科医生在少切口或根本不用切口的情况下也能对患者进行手术。患者要吞服15块不同的机器人组件，后者进入体内受损部位。一旦到达指定位置，机器人组件就会组装成一个能够实施手术的较大工具。

8.结肠诊疗机器人 ：Endotics结肠诊疗机器人利用钳子和扩充器自行拉动在肠道内移动，而不需要像常规结肠镜那样由医生将其推入患者体内。Endotics机器人对肠壁施加的压力更小，从而减轻了患者的不适感。机器人的移动方式是受尺蠖毛虫的启发。

9.采血机器人 ： 顾名思义，采血机器人Bloodbot用于采集血样，由英国伦敦大学帝国学院的研究人员亚历克斯·奇瓦诺维奇(Alex Zivanovic)和布赖恩·戴维斯(Brian Davies)开发。2009年12月23日，伦敦亨特里恩博物馆(Hunterian Museum)将公开展出Bloodbot及其它机器人。

十三. 利用医疗机器人是否是有益的?它的益处是什么? 1. 伺服舵机 5大特点：

1）．力矩大： 2）．电子锁位功能 3）．使用寿命长 4）．配件齐全 5）．互换性强 2．问：如何判断单片机已经坏了？

答：有几种情况可以断定单片机已经坏了：

①单片机在任何编程器上，都不能编程，并会提示芯片错误之类的警告信息。 ②单片机本身已经被“烧”的“面目全非”的时候。

③单片机在正确连接晶振、复位、ROM 选择、电源后，仍不能操作此芯片。 3．问：我想知道串口和串口线的好坏，应该如何做？

答：你可以下载一个串口调试软件，然后根据手头上的工具选择测试方式：

①有示波器：这是最真实的测试方式，我们用示波器的探头测试串口的 2 号、3 号

管脚（对地，也就是 5 号管脚，这里说的是标准的 9 针串口的定义），在电脑上打开串口调试软件，向外面发数据，示波器能看到波形就认为发送是好的，但是串口接收数据无法测试。一般来说，如果发是好的，收也是好的。

②电脑上有两个串口：将串口线（2、3 线已经交叉）接到电脑的两个串口上，然

后使用两个同样的软件设置好串口后，做收发实验，应该会在接收窗口看到发送的数据，这 说明了串口和线都是好的。（注意串口号的正确选择）

③电脑上只有一个串口：这时就需要两台电脑来完成测试了，方法与②类似。

这里面要注意软件设置的问题，波特率、停止位数、奇偶校验等信息都要设置相同， 端口号也要正确选择后才有可能成功测试串口。 4. 如何判断舵机是否烧毁？

答：改变舵机与控制板的连接引脚，若其它引脚仍不能使舵机正常运动，则该舵机已损坏。 5.机器人上电后，不做动作，呈现抽搐状。

原因：这种情况是因为电池电力不足。 解决方法：应切断电源，给机器人充电后再使用。 6.机器人某个关节不动作。

原因：可能是舵机插线问题，或者是电路板和舵机问题。

解决方法：检查舵机插线，如果不能解决，更换舵机，如果再不行，更换电路板以 及电路板上的芯片。

7. 机器人开关打开，机器人不做任何反应，电路板指示灯不亮。 原因：可能是开关或电池的连接线断路，也可能是电路板出现断路。

解决方法：更换开关，如果不能解决，检查开关和电池的电线，再解决不了，更换 电路板以及电路板上的芯片。