机器学习第一阶段练习题
一、选择题
1. 以下三阶泰勒展开式错误的一项是（B ）
A. 3231211x !x !x e x +++=
B. 323
1211x x x )x ln(++=+ C. 331x !x x sin -= D. 321x x x x
-11+++= 分析：3231211x x -
x )x ln(+=+ 2. 以下不属于凸函数一项的是（D ）
A. y=-log x
B. y=x log x
C. y=||x||p
D. y=e ax
分析：a 应该限定取值范围：a ≥1或a ≤0
3. 以下说法错误的一项是（C ）
A. 负梯度方向是使函数值下降最快的方向
B. 当目标函数是凸函数时，梯度下降法的解是全局最优解
C. 梯度下降法比牛顿法收敛速度快
D. 拟牛顿法不需要计算Hesse 矩阵
分析：牛顿法需要二阶求导，梯度下降法只需一阶，因此牛顿法比梯度下降法更快收敛
4. 一般，k-NN 最近邻方法在（B ）的情况下效果较好
A. 样本较多但典型性不好
B. 样本较少但典型性好
C. 样本呈团状分布
D. 样本呈链状分布
分析：k 近邻算法对较多且典型不好的，团状，链状的样本不具有太大的优势
5. 机器学习中L1正则化和L2正则化的区别是？（A ）
A. 使用L1可以得到稀疏的权值，使用L2可以得到平滑的权值
B. 使用L1可以得到平滑的权值，使用L2可以得到平滑的权值
C 使用L1可以得到平滑的权值，使用L2可以得到稀疏的权值
D.使用L1可以得到稀疏的权值，使用L2可以得到稀疏的权值
分析：L1正则化偏向于稀疏，它会自动进行特征选择，去掉一些没用的特征，也就是将这些特征对应的权重置为0。L2主要功能是为了防止过拟合，当要求参数越小时，说明模型越简单，而模型越简单则，越趋向于平滑，从而防止过拟合。
二、公式推理题
1. 请写出通过条件概率公式和全概率公式推出贝叶斯公式的过程 分析：条件概率：)
A (P )A
B (P )A |B (P )B (P )AB (P )B |A (P ==， 全概率：∑=i
i
i )B (P )B |A (P )A (P 贝叶斯公式：∑=j
j j i i i )
B (P )B |A (P )B (P )B |A (P )A |B (P 2. 请写出正态分布的概率密度函数、期望、以及方差
分析：概率密度函数：02122
2>=--σ,e σπ)x (f σ)μx (；期望：μ)x (E =；方差：2σ)x (D =
工业机器人技术基础一体化教学
教学过程 备注一、组织教学 清点人数，师生相互问好，强调课堂纪律二、旧知回顾 工业机器人分类及应用 1、按臂部的运动形式分 （1）直角坐标型：臂部可沿三个直角坐标移动； （2）关节型：臂部有多个转动关节； （3）圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作； （4）组合结构：可以实现直线、旋转、回转、伸缩； （5）球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩。 2、按执行机构运动的控制机能分：点位型、连续轨迹型 3、按程序输入方式分：离线输入型、示教输入型 4、按应用领域分类：可分为搬运机器人、装配机器人、上下料机器人、焊接机器人、码垛机器人、喷涂机器人等。 工业机器人的安全使用 （1）安全注意事项 （2）安全操作规程 （3）安全使用规则 （4）操作注意事项三、新课导入及分析 在前两节课中，我们已经学习了工业机器人的定义，发展以及有关机器人的分类和应用。通过学习，让我们知道了机器人是一种复杂的机械装置，但是这种机械装置能实现强大的功能作用。那么，这机器人到底是什么样的呢？它们的结构又是怎样的呢？怀着这些疑问，让我们走进工业机器人的世界，去学习工业机器人的机械结构。 四、新课授学（教师讲解、观看视频）
工业机器人的机械结构是机器人的主要基础理论和关键技术，你是现代 机械原理研究的主要内容，机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统3 个基本系统，以及一些复杂的机械结构组成。通常用自由度、工作空间、额定负载、定位精度、重复精度和最大工作速度等技术指标来描述机器人的性能。 本任务主要内容是通过学习，了解有关工业机器人系统的基本组成、技术参数及运动控制，能够熟练进行机器人坐标和运动轴的选择，并能熟练的描述工业机器人的结构。 一机器人结构运动简图 机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人臂部、腕部和手 指等结构及结构间的运动形式的简易图形符号。机器人结构运动简图能够更好的分析和记录机器人的各种运动和运动组合，可简单清晰的表明机器人的运动状态，有利于对机器人的设计方案进行鲜明的对比。 1.移动结构
工业机器人技术应用实操试卷2 一、考核形式 实操考试 二、考核时间安排 每人30分钟，4个人同时进行。在考前5分钟进行抽签，抽取自己考试的 内容。 三、考核内容 1、涵盖的课程内容知识点： 手动和自动方式来操作机器人；示教器的使用；坐标系的选择；系统的I/O 设定与程序控制中的应用；工业机器人工作站的工艺流程设计；程序指令及程序设计方法的使用；判断设备运行状态。 2、职业技能和通用能力： 能手动和自动方式来操作机器人；能正确使用工业机器人的示教器；能根据需要切换机器人的坐标系并了解机器人在各种坐标系下的运行情况；能进行系统的I/O设定并应用与程序控制中，完成系统的工艺要求；能根据工艺要求设计工业机器人工作站的工作流程；能按照操作要求设计机器人的运行轨迹并编程实现；能熟练使用程序指令及程序设计方法；能判断设备运行状态。 3、实操内容 根据4台工业机器人的工艺要求不同，完成具体工艺要求下的机器人系统路径的规划，选择合适的指令编写程序并调试程序，进行机器人运动轨迹的优化分析。并在路径中体现该机器人系统的工艺设计要求。并在机器人操作过程中能够随时解决遇到的一些实际问题；同时可以根据已有的知识和技能进行创新性设计。 四、对学生的要求 能手动和自动方式来操作机器人；能正确使用工业机器人的示教器；能根据需要切换机器人的坐标系并了解机器人在各种坐标系下的运行情况；能进行系统的I/O设定并应用与程序控制中，完成系统的工艺要求；能对工作中设计的知识和技能进行分析；能根据工艺要求设计工业机器人工作站的工作流程；能按照操作要求设计机器人的运行轨迹；根据需要可灵活调整计划；能解决工作工程中遇到的一些实际问题；根据已有的知识和技能进行创新性设计。 五、所用设备或场地 ABB IRB120机器人实训室机器人设备 六、评分标准
第一章机器视觉系统构成与关键技术 1、机器视觉系统一般由哪几部分组成？机器视觉系统应用的核心目标是什么？主要的分 成几部分实现？ 用机器来延伸或代替人眼对事物做测量、定位和判断的装置。组成：光源、场景、摄像机、图像卡、计算机。用机器来延伸或代替人眼对事物做测量、定位和判断。三部分：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 2、图像是什么？有那些方法可以得到图像？ 图像是人对视觉感知的物质再现。光学设备获取或人为创作。 3、采样和量化是什么含义？ 数字化坐标值称为取样，数字化幅度值称为量化。采样指空间上或时域上连续的图像（模拟图像）变换成离散采样点（像素）集合的操作；量化指把采样后所得的各像素的灰度值从模拟量到离散量的转换。采样和量化实现了图像的数字化。 4、图像的灰度变换是什么含义？请阐述图像反色算法原理？ 灰度变换指根据某种目标条件按照一定变换关系逐点改变原图像中每一个像素灰度值，从而改善画质，使图像的显示效果更加清晰的方法。对于彩色图像的R、G、B各彩色分量取反。 第二章数字图像处理技术基础 1、对人类而言，颜色是什么？一幅彩色图像使用RGB色彩空间是如何定义的？24位真彩 色，有多少种颜色？ 对人类而言，在人类的可见光范围内，人眼对不同波长或频率的光的主观感知称为颜色。 一幅图像的每个像素点由24位编码的RGB 值表示：使用三个8位无符号整数（0 到255）表示红色、绿色和蓝色的强度。256*256*256=16,777,216种颜色。 2、红、绿、蓝三种颜色为互补色，光照在物体上，物体只反射与本身颜色相同的色光而吸 收互补色的光。一束白光照到绿色物体上，人类看到绿色是因为？ 该物体吸收了其他颜色的可见光，而主要反射绿光，所以看到绿色。 3、成像系统的动态范围是什么含义？ 动态范围最早是信号系统的概念，一个信号系统的动态范围被定义成最大不失真电平和噪声电平的差。而在实际用途中，多用对数和比值来表示一个信号系统的动态范围，比如在音频工程中，一个放大器的动态范围可以表示为： D = lg（Power_max / Power_min）×20； 对于一个底片扫描仪，动态范围是扫描仪能记录原稿的灰度调范围。即原稿最暗点的密度（Dmax）和最亮处密度值(Dmin)的差值。 我们已经知道对于一个胶片的密度公式为D = lg（Io/I）。那么假设有一张胶片，扫描仪向其投射了1000单位的光，最后在共有96%的光通过胶片的明亮（银盐较薄）部分，而在胶片的较厚的部分只通过了大约4%的光。那么前者的密度为： Dmin=lg（1000/960）= 0.02； 后者的密度为： Dmax=lg（1000/40）= 1.40 那么我们说动态范围为：D=Dmax-Dmin=1.40-0.02=1.38。
教案：认识机器人（第一课时） 一、教学目标 知识目标：了解机器人的概念、产生、发展、种类与应用。技能目标：熟练利用网络查找信息和处理信息。 情感目标：培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神。 二、重点难点 教学重点：机器人的概念及应用 难点分析：机器人的概念 三、教学过程： 1、新课导入 21世纪被信息技术专家誉为智能机器人的时代，机器人在各行各业将得到更加广泛的应用，机器人技术综合机械工程、电子工程、传感器应用、信息技术、数学、物理、等多种学科，它代表着一个国家的高科技发展水平，例如我国首例远程遥控机器人手术就是由北京的医生通过电脑遥控着沈阳机器人“黎元”进行脑外科手术。 那究竟什么是机器人？我们要学习使用的机器人是什么样子？机器人能够做些什么？我们如何控制机器人？今天开始我一起走进机器人世界去寻找上述问题答案。 观看有关机器人的视频片段 2、教学内容 机器人的概念 各国科学家对机器人的定义有所不同，而且随着时代的变化，机器人的定义也在不断发生变化。 中国的科学家们把机器人定义为一种自动化的机器，具备一些与人或生物相似的能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器，它的外形不一定象人。 判断一个机器人是否是智能机器人我们可以根据下面三个基本特点： （1）具有感知功能，即获取信息的功能。机器人通过“感知”系统可以获取外界环境信息，如声音、光线、物体温度等。 （2）具有思考功能，即加工处理信息的功能。机器人通过“大脑”系统进行思考，它的思考过程就是对各种信息进行加工、处理、决策的过程。 （3）具有行动功能，即输出信息的功能。机器人通过“执行”系统（执行器）来完成工作，如行走、发声等。 机器人的产生、发展、种类与应用 对这些内容请大家以小组合作的形式通过互联网、光盘等媒体检索信息，并设计一个关于机器人的有关知识的演示文稿。 1）成立小组，分工合作，制定活动计划。 小组成员 （2）确定“机器人世界探索”活动的探索主题，构建问题框架。 （3）评价要求 （1）展示 在小组内展示“机器人世界探秘”项目。 各小组推出代表参加班级交流。评选最佳主题奖、最佳演示奖、最佳合作奖。 （2）通过自评和互评的方式进行评价，标准如下： 3、作业布置 （1）说说机器人与一些电动玩具的区别？ （2）完成一个关于机器人演示文稿的制作，包括机器人的发展、机器人的分类、机器人的特点等内容。 三、课堂小结：这节课我们了解了机器人的概念和机器人的产生、发展、种类及应用等知识。并对学生的演示文稿的任务完成情况进行小结和评价。 第12课机器人学走路 教学分析： 本课教学内容为《小学信息技术》教材（浙江教育出版社）第四册第12课，属机器人模块。本课教学是在学生学习了《第10课我们身边的机器人》、《第11课机器人仿真软件》掌握了机器人的简单工作原理，初步掌握机器人仿真软件的使用，并会控制机器人走直线的基础上学习本课，为以后学习《机器人画正多边形》、《机器人分辨颜色》打下基础。 学情分析： 本次市研训活动，是临时选取了机器人模块的第3课作为教学内容，由于学生第一次接触机器人教学内容，且没有了第10课、第11课两课的铺垫，尽管学生对此教学内容充分好奇，但教学过程中教师处理不好，学生会觉得无从下手。因此，本课的教学对教师绝对是一次挑战。 教学目的： 1．知识与技能：学会使用“转向”模块编写程序，控制机器人转向；学会使用“启动电机”“延时”“停止电机”模块编程，控制机器人走弧线。 2．过程方法：通过任务驱动与学生的操作实践，使用学会简单的机器人编程控制思想。 3．情感态度与价值观：让学生在编程控制中体验成功的快乐，充分激发孩子学习信息技术的兴趣。 教学过程： 一、铺垫导入 1．出示机器人，简单师生交流，拓展学生对机器人的了解。讨论：机器人由程序来控制。我们用程序语言把机器人完成任务的步骤与方法表达出来，这个过程叫编程。 2．教师演示机器人控制程序在仿真软件中的仿真。 介绍：这种机器人的编程软件的启动与仿真。 3．学生打开范例尝试仿真。 讨论1：机器人的动作，如直行、拐弯等。 二、小组合作自主探究 1．任务一：让机器人动起来。 教师讲解与学生操作：介绍编程环境（菜单、快捷工具、模块库、编程区）----模块的拖放、移动、删除----直行模块与转向模块的设置---文件的保存 子任务1：机器人直行（教师示范，并讲解仿真环境的“运行、有轨迹、退出”几个按钮的使用。 子任务2：机器人原地转向（学生独立完成） 子任务3：机器人走折线（最好走出一个90度的角出来）
Word 格式 工业机器人技术题库及答案 一、判断题 第一章 1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√ 2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。 × 3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器 4 大件组成。 × 4、示教盒属于机器人 - 环境交互系统。× 5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。× 6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。√ 7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。× 第二章 1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。√ 2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。× 3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。√ 4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。√ 5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。√ 6、柔性手属于仿生多指灵巧手。√ 7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。√ 8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。√ 9、一般工业机器人手臂有 4 个自由度。× 10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。× 11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。√ 12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。√ 13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。√ 第三章 1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。× 2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。√ 第四章 1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。√ 2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。× 3、工业机器人用力觉控制握力。× 4、超声波式传感器属于接近觉传感器。√ 5、光电式传感器属于接触觉传感器。× 6、喷漆机器人属于非接触式作业机器人。√ 7、电位器式位移传感器，随着光电编码器的价格降低而逐渐被取代。√ 8、光电编码器及测速发电机，是两种广泛采用的角速度传感器。× 9、多感觉信息融合技术在智能机器人系统中的应用, 则提高了机器人的认知水平。 √ 第五章 1、机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。√
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如下图1-1所示 图 1-1 3. 了解帮助文档help中演示内容demo有哪些； 步骤如下图1-2 图1-2 打开help内容demo后，里面的工具箱如图所示。 图1-3 4. 找到工具箱类里面的Image Processing工具箱，并进行初步学习，为后续实验做准备。找到并打开Image Processing工具箱，窗口如图1-4 ，图1-5所示 图 1-4 图 1-5 五.实验总结和分析 通过实验前的理论准备和老师的讲解，对matlab有了一定认识，在实验中，了解了实际操作中的步骤以及matlab中的图像处理工具箱及其功能，为后续的学习打下了基础，并把理论与实际相结合，更加深入的理解图像处理。 实验二 一．实验名称 图像的增强技术 二．实验内容 1.了解图像增强技术/方法的原理； 2.利用matlab软件，以某一用途为例，实现图像的增强； 3.通过程序的调试，初步了解图像处理命令的使用方法。 三．实验原理： 通过matlab工具箱来进行图像处理，通过输入MATLAB可以识别的语言命令来让MATLAB执行命令，实现图像的增强。
ABB机器人考试试题 姓名：李智鹏 班级：工业机器人161 一、判断题(Y/N) 正确填Y 错误填N 1．机械手亦可称之为机器人。（Y） 2．完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。（Y） 3、关节空间是由全部关节参数构成的。（Y） 4、任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。（Y） 5、关节i的坐标系放在i-1关节的末端。（N） 6．手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。（N） 7．对于具有外力作用的非保守机械系统，其拉格朗日动力函数L可定义为系统总动能与系统总势能之和。（N） 8．由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。（Y）9．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y） 10．运动控制的电子齿轮模式是一种主动轴与从动轴保持一种灵活传动比的随动系统。（Y） 11．谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。（N） 12．轨迹插补运算是伴随着轨迹控制过程一步步完成的，而不是
在得到示教点之后，一次完成，再提交给再现过程的。（Y） 13．格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（N） 14．图像二值化处理便是将图像中感兴趣的部分置1，背景部分置2。（N） 15．图像增强是调整图像的色度、亮度、饱和度、对比度和分辨率，使得图像效果清晰和颜色分明。（Y） 二、填空题 安全防护： 1.万一发生火灾，请使用（二氧化碳）灭火器对机器人进行灭火。 2 机器人在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用 （急停）键，停止运行。 3. 气路系统中的压力可达（0.6）MP，任何相关检修都要 切断气源。 4.如果在（CPU）非常忙的时候发生断电，有可能由于系 统无法正常关机而导致无法重新启动。在这种情况下机器人系统将显示错误信息 5使能器—使动装置是一个位于示教器一侧的按钮，将该按钮按下一半可使系统切换至（ON）状态。释放或全按使动装置时，机器人切换至OFF 状态。 6. 机器人在（紧急停止）模式下，使能器无效。 7、在手动回“home”位置时，出现（80001）错误，可以
如何在中小学开展机器人教育课程 机器人教育课程是一门跨学科的综合性的科学技术。它涉及自动控制、计算机和网络技术、传感器、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。格物斯坦小坦克认为面对当下人工智能技术的发展和创新人才的培养，在大力实施中小学信息技术教育战略的进程中，抓住时机在中小学引入机器人教育，提升学生对现代科技和信息技术的全面认识和理解，激发对创意和创新的兴趣，并作为一种培养创意思维和创新人才的新载体。 机器人教育作为创新人才培养的新模式，在目前的教育教学实践中，还仅处在活动层面，机器人教育大多是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展的。也的确有相当数量的中小学校能够积极组织学生参加各类智能机器人的活动或竞赛，但作为课程引入到教学中的却很少。为了让更多的学生能够接触机器人，培养学生的创新意识和动手能力以及团队合作意识，应该积极开展中小学机器人教育课程。 根据机器人教育课程的特点，我们课程教学的方法统一为：任务驱动、新知教授、实践应用。任务驱动，教师根据每节课的学习内容，合理地设计教学任务。课时安排为每周两节课，两个课时已经足够学生完成一个作品的制作。学生根据任务要求，进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节，让学生发现问题，引起认知冲突，以便引入新知。 新知教授，学生将任务进行仔细剖析，并填写学生工程册（学习工程册是学生学习的一个凭证，也是学生进行任务分解、问题解决过程的记录）后，教师就可以根据学生反映的问题，引出本节课的教学内容。由于机器人课程的特殊化，可以将每个新知（一般的传感器的应用）分为“是什么、有什么作用、怎么使用、应用了哪些学科知识”几个部分。学生通过以上几个部分可以较为深入地认识每一个固件，也可以扩展学生思维，促进学生进行创作。由浅入深、理论联系实际，让学生能更多地将学习贴近生活，将生活的问题搬进学习中来。 实践应用，在一段时间的教学内，积极组织学生进行小组竞赛。教师应设计与生活相关的主题，让学生将生活与学习有效联系起来，达到培养学生体会生活、观察生活的目的，激发学生热爱科学、探索科学的精神。
福建工贸学校泉州校区泉州闽南工贸学校 2017—2018学年度第二学期 《工业机器人》A试卷数控大、中印80份满分：100分成绩： 一、填空题28%（每一格1分） 1、机器人的英文名称是：。它是的机器装置，既可以接受人类的指挥，又可以程序，也可以根据技术制定的原则纲领行动。 2、国际标准组织（ISO）为机器人下的定义是：机器人是一种、位置可控的、具有能力的多功能操作机。 3、工业机器人是机器人的一种，是面向工业领域的多关节 或的机器装置。 4、工业机器人按用途可分为机器人、机器人、机器人、机器人等多种。 5、1954年，美国最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。 6、智能机器人不仅具备了能力，而且还具 有，并具有记忆、的能力，因而能够完成更加复杂的动作。 7、工业机器人的机械结构主要由四大部分构成，分别 是、、和。 8、工业机器人的手不仅是一个的机构，它还应 该具有的功能，这就是我们通常所说的“触觉”。 9、夹持式取料手分为三种：、和。 10、夹钳式取料手一般由、、和 支架组成。 11、机器人的手腕是连接和的部件，它的
主要作用是确定手部的作业方向。 二、判断题20%（每题2分） 1、工业机器人是一种能自动控制，可以重复编程，多功能、 多自由度的操作机。（） 2、直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占用空间小等优点， 是目前工业机器人大多采用的结构形式。（） 3、工业关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。（） 4、球面关节允许两边杆之间有三个独立的相对轴动，这种关 节具有三个自由度。（） 5、机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点所能达到 的所有空间区域，以及手部本身所能到达的区域。（）6、钩拖式手部主要是靠夹紧力来夹持工件。（）7、手腕按驱动方式，可分为直接驱动手腕和间接驱动手腕。 （） 8、目前，大部分工业机器人的手部只有2个手指，而且手指 上一般没有关节。（） 9、为安全考虑，规定在低速运行时所能抓取的工件重量做为 承载能力载荷（） 10、分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最 小转动角度。（） 三、选择题20%（每题2分） 1、型机器人具有三个相互垂直的移动轴线，通过手臂 的上下、左右移动和前后伸缩构成坐标系。
什么是机器视觉技术？试论述其基本概念和目的。答：机器视觉技术是是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科。机器视觉主要用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。机器视觉技术最大的特点是速度快、信息量大、功能多。机器视觉是用机器代替人眼来完成观测和判断，常用于大批量生产过程汇总的产品质量检测，不适合人的危险环境和人眼视觉难以满足的场合。机器视觉可以大大提高检测精度和速度，从而提高生产效率，并且可以避免人眼视觉检测所带来的偏差和误差。机器视觉系统一般由哪几部分组成？试详细论述之。答：机器视觉系统主要包括三大部分：图像获取、图像处理和识别、输出显示或控制。图像获取：是将被检测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据。 该部分主要包括，照明系统、图像聚焦光学系统、图像敏感元件（主要是CCD和CMOS采 集物体影像。 图像处理和识别：视觉信息的处理主要包括滤波去噪、图像增强、平滑、边缘锐化、分割、图像识别与理解等内容。经过图像处理后，图像的质量得到提高，既改善了图像的视觉效果又便于计算机对图像进行分析、处理和识别。 输出显示或控制：主要是将分析结果输出到显示器或控制机构等输出设备。试论述机器视觉技术的现状和发展前景。 答：。机器视觉技术的现状：机器视觉是近20?30年出现的新技术，由于其固有的柔性好、 非接触、快速等特点，在各个领域得到很广泛的应用，如航空航天、工业、军事、民用等等领域。 发展前景：随着光学传感器、信息技术、信号处理、人工智能、模式识别研究的不断深入和计算机性价比的不断提高，机器视觉技术越来越成熟，特别是市面上已经有针对机器视觉系统开发的企业提供配套的软硬件服务，相信越来越多的客户会选择机器视觉系统代替人力进行工作，既便于管理又节省了成本。价格持续下降、功能逐渐增多、成品小型化、集成产品增多。 机器视觉技术在很多领域已得到广泛的应用。请给出机器视觉技术应用的三个实例并叙述之。答：一、在激光焊接中的应用。通过机器视觉系统，实时跟踪焊缝位置，实现实时控制，防止偏离焊缝，造成产品报废。 二、在火车轮对检测中的应用，通过机器视觉系统抓拍轮对图像，找出轮对中有缺陷的轮对，提高检测精度和速度，提高效率。 三、大批量生产过程中的质量检查，通过机器视觉系统，对生产过程中的产品进行质量检查 跟踪，提高生产效率和准确度。 什么是傅里叶变换，分别绘出一维和二维的连续及离散傅里叶变换的数学表达式。论述图像傅立叶变换的基本概念、作用和目的。 答：傅里叶变换是将时域信号分解为不同频率的正弦信号或余弦函数叠加之和。一维连续函数的傅里叶变换为：一维离散傅里叶变换为：二维连续函数的傅里叶变换为：二维离散傅里叶变换为： 图像傅立叶变换的基本概念：傅立叶变换是数字图像处理技术的基础，其通过在时空域和频率域来回切换图像，对图像的信息特征进行提取和分析，简化了计算工作量，被喻为描述图像信息的第二种语言，广泛应用于图像变换，图像编码与压缩，图像分割，图像重建等。作用和目的：图像的频率是表征图像中灰度变化剧烈程度的指标，是灰度在平面空间上的梯度。傅立叶变换的物理意义是将图像的灰度分布函数变换为图像的频率分布函数，傅立叶逆变换是将图像的频率分布函数变换为灰度分布函数。图像灰度变换主要有哪几种形式？各自的特点和作用是什么？ 答：灰度变换:基于点操作，将每一个像素的灰度值按照一定的数学变换公式转换为一个新的灰度值。灰度变换是图像增强的一种重要手段，它可以使图像动态范围加大，使图像的对比度扩展，
比尔·盖茨曾预言“机器人即将重复个人电脑崛起的道路。点燃机器人普及的"导火索"，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。”目前，各省、市的许多学校都开展了机器人活动，但这些学校机器人活动都以校内科技活动小组的方式出现，并没有真正进入课堂教学。特别是农村学校，对于机器人的教学还是一片空白。在信息技术高度发展的今天，智能机器人事业已呈跨越式发展。发展机器人事业，将智能机器人的教学纳入课程教学是最佳形式。那么，在中小学如何把智能机器人纳入课堂教学呢？笔者作了一些探索。 一、将机器人教学纳入课程是必然趋势 上世纪90年代，号称“现代机器人故乡”的美国，机器人教育不再局限在大学的专业学科教育。美国政府还在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划，高中生可免费获得70公斤重的一套零件。把机器人教育列入基础教育课程，让学生系统地、有步骤地学习机器人技术。在“世界机器人王国”的日本，除了每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容，每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛外,日本机器人教育更是从娃娃抓起。而我国机器人教育起步较迟，1986年我国“863”高科技发展计划才正式启动“智能机器人”主题。到了“九五”期间，“普及机器人文化”被列为该主题第一专题的宗旨之一。1998年中国科技大学在国内率先进行了机器人足球的教学实验。近年来，国内高校机器人比赛逐渐增多，“863”计划为“机器人竞赛工作委员会”提供了专项基金，智能机器人比赛正在发展成为我国创新教育的战略性手段。“中国青少年电脑机器人竞赛活动”、“全国中小学电脑制作活动”、“全国青少年科技创新大赛”、“Intel工程大赛”、“全国中小学生信息技术创新与实践活动”等全国重要赛事也都把机器人列入竞赛项目。除了政府部门的项目外，由学术机构、公司厂商联合主办的智能机器人大赛对推进我国机器人教育活动、普及机器人文化也产生了非常积极的作用。近年来，智能机器人活动在我国引起了中小学教育工作者的关注，并进行了有益的尝试。如，2000年北京景山学校将智能机器人的普及教育以科研课题的方式纳入信息技术课程，在国内率先开展了中小学智能机器人课程教学。2002 年以后，随着我国教育信息化的发展，智能机器人技术向教育领域的渗透已呈加速发展趋势。可以说，智能机器人教育进入课堂教学时机已经成熟。 二、机器人课堂教学可以培养学生多种能力 机器人教育集趣味性、实践性、综合性、科学性、探究性为一体，深受广大青少年学生的喜爱，它集计算机、声、光、电等多种技术，可以让学生全面接触传感器、计算机软硬件、人工智能、自动控制、电子技术和机械工程等多个学科高新科技知识。智能机器人教学进入课堂可培养青少年学生综合素质。 1、培养学生的综合素质和应变能力。一个完整、能够完成任务的机器人，往往要用光、声、电、机械等各种器件，机器人因涉及多门类、多学科的知识和原理，通过教学可以拓展学生各学科的专业知识，又可将各学科的知识横向联系起来，对各学科所学知识起到巩固作用。首先，机器人教学实践活动中，学生按照图形要求或设想将几十种、甚至上百种各种零配件搭建成一个完整的能执行任务的机器人，每一个搭建步骤都必须自己或小组协同完成，这大大提高了学生应用各种工具的技巧和灵活的动手能力、空间想像能力。其次，在搭建前要构思巧妙完成的方式、方法和途径，对可行性要进行分析，得出最佳方案。最后，编写智能机
认识工业机器人 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多种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。而且，机器人应用情况是反映一个国家工业自动化水平的重要标志。本次任务的主要内容就是了解工业机器人的现状和发展趋势；通过现场参观，认识工业机器人相关企业；现场观摩或在技术人员的指导下操作ABB工业机器人，了解其基本组成。 一、工业机器人的定义及特点 1.工业机器人的定义 国际上对机器人的定义有很多。 美国机器人协会（RIA）将工业机器人定义为：“工业机器人是用来进行搬运材料、零部件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。” 日本工业机器人协会（JIRA）将工业机器人定义为：“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。” 在我国1989年的国际草案中，工业机器人被定义为：“一种自动定位控制，可重复编程、多功能的、多自由度的操作机。操作机被定义为：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置。” 国际标准化组织（ISO）曾于1984年将工业机器人定义为：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程的操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务。” 2.工业机器人的特点 （1）可编程
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量、多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 （2）拟人化 工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有计算机。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语音功能传感器等。 （3）通用性 除了专门设计的专用的工业机器人外，一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。例如，更换工业机器人手部末端执行器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。 （4）机电一体化 第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是与计算机技术的应用密切相关。工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。 二、工业机器人的历史和发展趋势 1. 工业机器人的诞生 “机器人”（Robot）这一术语是1921年捷克著名剧作家、科幻文学家、童话寓言家卡雷尔·恰佩克首创的，它成了“机器人”的起源，此后一直沿用至今。不过，人类对于机器人的梦想却已延续数千年之久。如古希腊古罗马神话中冶炼之神用黄金打造的机械仆人、希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯、犹太传说中的泥土巨人、我国西周时代能歌善舞的木偶“倡者”和三国时期诸葛亮的“木牛流马”传说等。而到了现代，人类对于机器人的向往，从机器人频繁出现在科幻小说和电影中已不难看出，科技的进步让机器人不仅停留在科幻故事
西南大学网络与继续教育学院课程考试试卷 专业：机电一体化技术2014年8月 课程名称【编号】：工业机器人【0941】B卷 闭 / 开卷闭卷考试时间：80分钟满分：100分 答案必须做在答题卷上，做在试卷上不予记分。 一、填空（每空 1.5 分，共 18 分） （ 1）机器人是（指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械）（第一章学习单元1） （ 2）在定的直角坐系{A} 中，空任一点P 的位置可用的位置矢量 A P表示，其 左上 A 代表定的参考坐系，P x P y P z是点P在坐系{A}中的三个位置坐 分量。（第二章学元1） 答： 3×1 （3）次坐的表示不是的，我将其各元素同乘一非零因子后，仍然代表同一点。 （第二章学元1） 答：唯一。 （4）斯坦福机器人的手臂有关，且两个关的相交于一点，一个移关，共三个自由度。 （第二章学元 5） 答：两个。 （ 5）在θ和d出后,可以算出斯坦福机器人手部坐系{6} 的和姿n、o、a， 就是斯坦福机器人手部位姿的解，个求解程叫做斯坦福机器人运学正解。（第二章学元 5） 答：位置 p。 （ 6）若定了体上和体在空的姿，个体在空上是完全确定的。 （第二章学元1） 答：某一点的位置。 （ 7）机器人运学逆解的求解主要存在三个：逆解可能不存在、和求解方法的多性。（第二章学元6） 答：逆解的多重性 （ 8）机器人逆运学求解有多种方法，一般分两：封解和。（第二章学元 6） 答：数解（9）“角度定法”就是采用相参考坐系或相运坐系作三次来定姿的 方法。和欧拉角法、 RPY 角法是角度定法中常用的方法。（第二章学元7）答： （10）在工机器人速度分析和以后的静力学分析中都将遇到似的雅可比矩，我称 之工机器人雅可比矩，或称雅可比，一般用符号表示。（第三章学元 1）答：J 。之的关系且 dX 此表示微小位移。 J 反映了关空微小运 dθ与 （11） （第三章学元 1） 答：手部作空微小位移 dX 。 （12）于n个自由度的工机器人，其关量可以用广关量q 表示；当关 关， qi＝ di，当关移关， qi＝di， dq＝[dq1 dq2 ? dqn]T，反映了关 空的。（第三章学元 1） 答：微小运。 二、名解（每 3 分，共 6 分） 1、柔性手（第四章学习单元1） 可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。 2、制动器失效抱闸（第四章学习单元1） 指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。 三、答（每 6 分，共 36 分） 1、简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。（第五章学习单元3） 在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间 t，计算出被测物体的距离R，假设空气中的声速为v，则被测物与传感器间的距离R 为：如果空气温度为T（℃ )，则声速v 可由下式求得： 2、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？（第五章学习单元9） (1)景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等； (2)视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者 CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数 字信号； (3) 视频信号处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统； (4)计算机及其设备，根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息 处理及其机器人控制的需要； (5)机器人或机械手及其控制器。 3、为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？（第五章学习单元9） 预处理的主要目的是清楚原始图像中各种噪声等无用的信息，改进图像的质量，增强兴趣的有用信息的可检测性。从而使得后面的分割、特征抽取和识别处理得以简化，并提高其可靠性。机器视觉常用的预处理包括去噪、灰度变换和锐化等。 4、为什么我们说步进电动机是是位置控制中不可缺少的执行装置？他有什么优缺点？（第六章学习单元 6） 因为可以对数字信号直接进行控制，能够很容易地与微型计算机相连接，不需要反馈控制， 电路简单，容易用微型计算机控制，且停止时能保持转矩，维护也比较方便，但工作效率低， 容易引起失歩，有时也有振荡现象产生。
课题申报范例精选 【导语】课题要坚持正确的政治方向，充分体现中央有关精神和要求，具有鲜明的问题导向和创新价值。应用对策类选题要有现实性、针对性和前瞻性；基础理论类选题要立足学术前沿，具有原创性和开拓性；跨学科类选题要体现学科交叉渗透的属性和特点。选题文字表述科学、严谨、规范。以下是课题优秀成果，是各类教师进行课题申报、开展课题研究、撰写研究报告的参考模板和范例。 中小学智能机器人教育的理论和实践研究课题名称：中小学智能机器人教育的理论和实践研究 关键词：机器人教育理论实践 申报级别：省级课题 课题类别：重点课题 学科分类：信息技术 研究类型：信息技术 预期研究成果： 立项号： 课题设计论证
一、本课题国内外研究现状： 智能机器人是数学、力学、机械、电子、自动控制、传感器、通信、计算机、人工智能等众多领域的高科技的集成，机器人教育能有效培养学生的动手能力、创造能力和协作精神。 国外一些发达国家已把智能机器人教育作为创新教育的战略性手段。他们非常看重机器人教育对未来高科技社会发展的作用和影响，尤其对年轻一代创新能力的培养作用，在中小学阶段不同程度地对学生进行机器人相关知识的教育。 在国内，智能机器人技术向教育领域的渗透已有呈加速发展的趋势，机器人文化的普及也在加速。在新一轮的课改背景下，信息技术课程也正面临着改革与创新，而引入机器人教育将给信息技术教育带来新的活力。当前我国中小学已开展的机器人教育活动主要还局限于以课外兴趣活动或者竞赛的方式进行，目的是为了学生能参加各种比赛而开设的。在新的发展背景下，为了能让更多的学生能参与到这一活动中来，我们一线教育工作者有必要对能否在中小学阶段信息技术课当中开设机器人教学进行研究。 二、指导思想 在辩证唯物主义思想指导下，以教育部《基础教育课程改革（纲
目录 项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 (1) 项目二机器人的基本操作 (11)
项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 一、布置任务 1.项目要求 （1）项目名称：工业机器人基本结构认识与基础操作 （2）计划课时：6 （3）器材及工具准备（现场准备） 表1 实验所需设备清单 2.教学主要内容及目的 通过该实训课程，将《工业机器人技术基础》中所学的机器人编程及调试技术应用于实际设计中。学习机器人的基本安全操作常识、机器人控制柜的基本结构、机器人示教器的基本操作等技术在实验平台上进行综合认知与练习，在理论和实验的基础上进一步对工业机器人的认识，更好的了解机器人的操作方式。 3.相关知识准备 机器人的基本组成、机器人的基本安全操作常识。 二、制定计划 教师辅助学生以小组方式，10人一组，由指导老师讲解基本操作要领及安全注意事项，讲解完成后，学生自己进行操作，讨论各步骤的注意事项及原因，以讨论加操作的方式进行学习。 三、实施项目任务 1. 实训内容 ①通过现场讲解，学习机器人的基本安全知识，为后续安全操作做基础； ②认识机器人控制柜，了解其主要结构及控制按钮的功能； ③认识示教器的基本操作方法。 2. 实训步骤
（1）工业机器人安全知识 a、记得关闭总电源 在进行机器人的安装、维修、保养时切记要将总电源关闭。带电作业可能会产生致命性后果。如果不慎遭高压电击，可能会导致心跳停止、烧伤或其他严重伤害。 在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后，要在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 b、与机器人保持足够安全距离 在调试与运行机器人时，它可能会执行一些意外的或不规范的运动。并且，所有的运动都会产生很大的力量，从而严重伤害个人或损坏机器人工作范围内的任何设备，所以时刻警惕与机器人保持足够的安全距离。 c、静电放电危险 搬运部件或部件容器时，未接地的人员可能会传递大量的静电荷。这一放电过程可能会损坏敏感的电子设备。所以在有此标识的情况下，要做好静电放电防护。 d、紧急停止 紧急停止优先于任何其它机器人控制操作，它会断开机器人电动机的驱动电源，停止所有运转部件，并切断由机器人系统控制且存在潜在危险的功能部件的电源。 出现下列情况时请立即按下任意紧急停止按钮： 机器人运行时，工作区域内有工作人员。 机器人伤害了工作人员或损伤了机器设备。 e、灭火 发生火灾时，在确保全体人员安全撤离后再进行灭火，应先处理受伤人员。当电气设备（例如机器人或控制器）起火时，使用二氧化碳灭火器，切勿使用水或泡沫。 f、工作中的安全 注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开，工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力，如果不按照正确方法操作，也会导致人员伤害。机器人停机时，夹具上不应置物，必须空机。 g、示教器的安全 示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。 小心操作。不要摔打、拋掷或重击，这样会导致破损或故障。在不使用该设备时，
一、单项选择题 1.对机器人进行示教时, 作为示教人员必须事先接受过专门的培训才行. 与示 教作业人员一起进行作业的监护人员, 处在机器人可动范围外时,（B），可进行 共同作业。 A．不需要事先接受过专门的培训 B．必须事先接受过专门的培训 C．没有事先接受过专门的培训也可以 D. 具有经验即可 2.使用焊枪示教前, 检查焊枪的均压装置是否良好, 动作是否正常, 同时对电 极头的要求是（A）。 A．更换新的电极头 B．使用磨耗量大的电极头 C．新的或旧的都行 D. 电极头无影响 3.通常对机器人进行示教编程时, 要求最初程序点与最终程序点的位置（A）, 可 提高工作效率。 A．相同 B．不同 C．无所谓 D．分离越大越好 4.为了确保安全, 用示教编程器手动运行机器人时, 机器人的最高速度限制为（B）。 A．50mm/s B．250mm/s C．800mm/s D．1600mm/s 5.正常联动生产时, 机器人示教编程器上安全模式不应该打到（C）位置上。 A．操作模式 B．编辑模式 C．管理模式 D. 安全模式 6.示教编程器上安全开关握紧为 ON, 松开为 OFF 状态, 作为进而追加的功能, 当握紧力过大时, 为（C）状态。 A．不变 B．ON C．OFF D. 急停报错 7.对机器人进行示教时, 模式旋钮打到示教模式后, 在此模式中，外部设备发出 的启动信号（A）。 A．无效 B．有效 C．延时后有效 D. 视情况而定 8.位置等级是指机器人经过示教的位置时的接近程度, 设定了合适的位置等级 时，可使机器人运行出与周围状况和工件相适应的轨迹，其中位置等级（A）。 A．CNT值越小, 运行轨迹越精准 B．CNT值大小, 与运行轨迹关系不大 C．CNT值越大, 运行轨迹越精准 D. 只与运动速度有关