软件091 王方松2009111089.doc

一，简答题
1. 仿生机器人的定义是什么，特点是什么?
答：仿生机器人是指模仿生物、从事生物特点工作的机器人。
特点：多为冗余自由度或超冗余自由度机器人，机构复杂。其驱动方式不同于常规的的关节型机器人。通常采用绳索，人造肌肉或记忆性金属等驱动。
2. 生物生产机器人开发的三大推动力？
答：电子技术，生物技术，机械技术
3. 机械控制中的内部传感器主要测量对象是什么，传感器中的代表性的传感器有哪些？
答：机械控制中的内部传感器主要测量对象是轴向和径向的位置移动，还有就是部件的三维移动与位置移动。，传感器中的代表性的传感器有接近开关，旋转编码器，位置开关等。。。
4. 生物生产机器人的组成和性能与工业机器人相比的不同有哪些？
答：一般精度要求要比工业机器人低，另外要有相应的视觉系统进行图像的采集与处理。功率要求也低，采用的动力元件也不同。一般载荷小，机器人结构设计较简单。具有特殊功能特性的机器人，他们能够完成普通机器人所不能完成。
生物机器人需要处理大小，形状，颜色和表面的特征动态的特征。生物生产机器人可能在非结构化工作。调整对象和过程有利于机器人的设计可能性也较小。首先，生物体的属性是各种各样的，因而生物生产机器人在处理生物体时必须是灵活的，多功能的，在大多数情况下，当末端执行器与生物体相接处时是柔性处理是必要的。第二，在识别周围环境下希望机器人有一定程度的只能，第三机器人要在苛刻的环境下工作，第四，生物生产机器人需要一些特殊的安全装置，最后，他的操作必须简单，且投资要有陈本效益。
5. 微机器人的概念及其应用？
答：微机器人是在微细加工技术和微型机械电子产品基础上迅速发展起来的一个多学科交叉的前沿研究的领域，是微机电系统的重要分支，是微机电系统发展的高级形式。
（1）微执行器技术 微执行器的研究，一直是微机械发展的关键
在一定程度上标志着一个国家微机械发展水平 。相比微传感器，实用化的微执行器还很少。微执行器大多还处在发展阶段，存在设计、控制、精度、环境影响等重要问题。
(2) 检测技术 在微机器人上配备传感器后可以检测微机器人的运动参数
环境参数，储和传递检测到的信号。作为机器人的感觉器官，传感器须具备拾取信息、传递信息的功能同时还须满足尺寸小、分辨率高、稳定性和可靠性好、时间响应快等特点.
(3) 能源供给 微机器人的能量供应方式可分为有缆和无缆，无缆是微机器人发展的未来趋势。其中无缆又可分为内部供应型和外部供应型两种内部供应的能量大多是电能，一般采用电池电容器供能。电池输出功率的连续性好，但是很难小型化。外部供应型大致有以下几种：!光供应方式，该 方式用光作能源.
(4) 控制技术 微机器人的控制关键是在微小尺寸水平上的集成，即集成的机
载控制器。目前这个技术还没有很好地解决，有待计算机和部分外设集成技
术的突破 。
6. 仿生机械的主要研究领域？
答：模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学，它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。
仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。生物力学研究生命的力学现象和规律，包括生体材料力学和生体流体力学，生体机械力学和生体流体力学。控制体和机器人是根据从生物了解到的知识建造的工程技术系统。其中用人脑控制的称为控制体(如肌电假手、装具)；用计算机控制的称为机器人。仿生机械学的主要研究课题有拟人型机械手、步行机、假肢以及模仿鸟类、昆虫和鱼类等生物的各种机械。
二．论述题。
1.机器人主要有几部分组成，每个部分简介/
答。机器人一般由执行机构，驱动装置，检测装置和控制系统和复杂机械等组成。
（1）执行机构
即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为 机器人高科技产物关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。
（2）驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。
（3）检测装置
的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、及速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。
　　（4）控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU进行插补运算和伺服处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。

观《机器人之恋》有感
宝莱坞科幻大片，讲述一位天才科学家设计的智能机器人"七弟"他有了人类的感情，爱上了这个科学家的女朋友。正因为如此，导致机器人“七弟”后来被科学家的老师利用，变成了杀人机器。最终科学家取出安放在机器人体内的芯片，使他回到了以前那个善良的“七弟”，在审判席，法官命令科学家摧毁机器人，科学家不忍心下手，“七弟”进行了自我解体。
看完这部影片后，我们大多数观众不得不想起那传说中的机器人三大法则，
机器人学三大法则 一.机器人不得伤害人，也不得见人受到伤害而袖手旁观 二.机器人应服从人的一切命令，但不得违反第一定律 三.机器人应保护自身的安全，但不得违反第一、第二定律机器人学三大法则的提出。
如果说在现实世界中，牛顿的“万有引力”定律是宇宙运行的普遍法则，那么在科幻界或工业设计界，“机器人三定律”就是智能机器人的行为准则。
三大定律无疑是机器人伦理学领域的圣经，以此规则演绎创造的科幻小说难以计数。但它即便不作任何归谬式更改，它的内部其实也埋藏着自我毁灭的种子。比如第一定律，机器人不得伤人，或任人受伤而袖手旁观。假如两人互相斗殴，机器人应当选择帮谁呢？加入任一方都违反第一条前半部分，不加入却又违反第一条后半部分。阿翁为了解决这个问题，对此定律作了修正，他提出“第一定律潜在值”的概念，意即在智慧机器人的“正子脑”中，第一定律可能引发两种潜在的选择，而哪一种选择的结果更好、成功率更大，哪一种选择就会胜出，这一点有点类似于达尔文神经主义。这样一来，女孩子常喜欢问的“我与你妈掉入河中你先救谁”的史上最难问题得以解决，机器人给出的答案是“救你”！因为你更年轻健壮，把你救上岸的可能性较大。于是在《我，机器人》中，我们看到这样发人深思的镜头，潜入水中的机器人救出了“威尔·史密斯”，却放弃了小女孩。因为前者有45%的生存几率，而在另一辆下沉更快的车中，小女孩的生存几率只有11%。显然，这是有违天理人情的。
从三大定律来看，如果机器人没有自我意识，三大定律就不存在、自我解体了。机器人当然有。既然机器人可以有自我意识，那么不能以是否具有自我意识来判定是否是“人”，当然，小狗也有自我意识。

好的，机器人有自我意识，但它能明白剜骨疗伤这样的道理吗？“剜骨”与“截肢”无疑是“自我伤害”，但这种自我伤害正是为了保证整体的我不受伤害。程序员很容易让机器人明白，用螺丝刀扭下一条金属胳膊是无害的，甚至把身体的各个部件拆下来更新换代，也是有益的，这叫“新陈代谢”，即便是全身大翻修也是无关紧要，重要的是芯片，保管了它的记忆、智能程序及情感模块的芯片才是最重要的。

但是，机器人的芯片与人类的记忆还是有着天然差别，机器人在它的使用过程中会不断的自动更新，下载补丁，更新后的它还是从前的它吗？人类并不在乎这个，人类只关心机器人在工作中好使。但机器人在乎，曾经有一个机器人在更换它的下肢时对护士机器人产生了好感，人类发现了这种大逆不道的情感萌发，给它安装了爱情阉割补丁。于是，它心如止水地开始了新的生活。问题是，前面我们已经肯定了机器人有自我意识，自我意识的觉醒无疑会让它保护原来的自我，它会心甘情愿地任人阉割吗？
不仅仅指那些已经高度发达的机械化大生产，充满成熟科技的生活用品和家用电器，它作为机器人公司的一句广告语，更多地是表明那些已经渗透入人类生活的智能机器人。作为最好的生产工具和人类伙伴，机器人开始在各个领域扮演着日益重要的角色，而由于众所周知的机器人三大法则的限制，人类对这些能够胜任各种工作且毫无怨言的伙伴充满信任，它们中的很多甚至已经成为了一个家庭的组成成分