机器人技术二级理论考点

目录
二级理论知识点 (1)
一．机器人常识 (1)
1. 机器人历史事件及重要理论 (1)
2. 机器人的产生 (2)
1.机器人不应伤害人类； (2)
3. 机器人的三代发展 (3)
二、力的基础认知 (3)
1. 力的效果 (3)
2. 力的三要素 (3)
3. 常见力的介绍 (3)
(1) 重力 (3)
(2) 摩擦力 (3)
三、常用传动装置 (4)
1. 齿轮啮合 (4)
2. 皮带传动 (4)
3. 传动链 (4)
四、常用机械机构 (7)
1.凸轮机构 (7)
2. 连杆机构 (7)
3. 曲柄机构 (8)
(1) 曲柄滑块机构 (8)
(2) 曲柄摇杆机构 (8)
4.滑杆机构 (8)
5.棘轮机构 (8)
6间歇运动机构 (8)
不完全齿轮机构中不完全齿轮为主动件 (9)
7 常用机构示例图 (9)
五电学 (19)
1节干电池的电压为1.5V (19)
六其它 (19)
二级理论知识点
一．机器人常识
1. 机器人历史事件及重要理论
机器马车。

西周时期，中国的能工巧匠偃师用动物皮、木头、树脂制出了能歌善
舞的伶人，这是中国最早记载的木头机器人雏形。

汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了计里鼓车。

计里鼓车每行一里，车上木人击木马车鼓一下，每行十里击钟一下。

后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”，并用其运送军粮，支援前方战争。

2. 机器人的产生
1920年，捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的万能机器人》中，根据Robota和Robotnik两个单词，创造出了“Robot”机器人这个词。

从此之后机器人在历史舞台上拉开了序幕。

1942年，美国的西莫夫在的科幻小说中提出“机器人三大定律”：
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，与前两条条相抵触者除外。

这是给机器人赋予的伦理性纲领。

机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。

1954年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人并注册了专利。

这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作。

1959年美国发明家约瑟夫·英格伯格和德沃尔制造出第一台工业机器人。

随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。

约瑟夫英格伯格被称为“工业机器人之父”。

1969年日本的机器人专家森昌弘出了“恐怖谷理论”：人形玩具或机器人的仿真度越高，超过95%人们越有好感，但当超过一个临界点98%时，这种好感度会突然降低，越像人越反感恐惧，直至谷底，称之为恐怖谷。

正因为如此，许多机器人专家在制造机器人时，都尽量避免“机器人”外表太过人格化，以求避免跌入“恐怖谷陷阱”。

3. 机器人的三代发展
第一代机器人：“示教再现”型机器人只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，但对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。

（工业机器人）
第二代机器人：感知型机器人随着传感技术和信息处理技术的发展第二代机器人能够获得作业环境和作业对象的部分有关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。

第三代机器人：智能机器人它具有更完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。

机器人驱动方式：电力驱动液压驱动，气压驱动。

二、力的基础认知
1. 力的效果
力的作用效果有：改变物体的运动状态（速度），改变物体的形状
2. 力的三要素
1.大小
2.方向
3.作用点
3. 常见力的介绍
(1)重力
由于地球的吸引而受到的力。

表示符号：G
重力的方向：指向地心。

竖直向下。

(2)摩擦力
摩擦力的产生需要两个条件：第一是至少需要两个相互接触的物体，第二是物体之间要发生相对的运动或者是相对运动趋势。

而摩擦力的方向是阻碍物体相对运动的方向，根据物体的运动状态又分为静摩擦力、滑动摩擦力以及滚动摩擦力。

压力是垂直于接触面的力，而不是垂直地面的力。

现在的轮胎上都是有花纹的，这些花纹主要是为了让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑。

一般情况下，物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力，只有滑动摩擦力的1/40到1/60。

所以在地面滚动物体比推着物体滑动省力得多。

三、常用传动装置
1. 齿轮啮合
2. 皮带传动
3. 传动链
重点：
皮带传动：无法准确传递动力，有能量损失，传递力量小。

噪音小，保护机械，适合远距离传动。

皮带平行传动时，两滑轮转动方向相同。

链传动：必须在同一平面内。

噪音大，适合远距离传动，转动方向为同向。

齿轮传动：不适宜远距离传动，噪音大。

平行啮合时相邻两齿轮转向相反。

普通自行车主要使用了链传动。

四、常用机械机构
1.凸轮机构
凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。

从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线。

按照凸轮形状不同分类，可以分为盘形凸轮，移动凸轮和圆柱凸轮三种
按从动件形状不同可以将凸轮机构分为尖顶从动件，滚子从动件和平底从动件。

根据运动形式的不同可以将凸轮机构分为直动从动件和摆动从动件。

按高副接触方式不同分类可以分为力锁合和几何锁合。

2. 连杆机构
连杆机构是低副机构,平面连杆机构在各种机械和仪器中获得广泛应用。

常被用在机器人腿部运动中
优点：
1. 低副接触压强小，耐磨损；
2. 易于加工；几何形状能保证本身封闭。

3. 转动副和移动副的接触表面是圆柱面和平面，制造简便，易于获得较高的制造精度。

缺点：
1.低副中存在间隙，数目较多的低副会引起运动累积误差；
2. 设计比较复杂，不易精确地实现复杂地运动规律。

3. 曲柄机构
(1)曲柄滑块机构
(2)曲柄摇杆机构
曲柄做匀速圆周运动或回转运动，摇杆做往复摆动。

示例图见第七部分，能够根据图区分，两个都做圆周运动的叫双曲柄，都做摇摆运动的叫双摇杆，一个做圆周运动一个做摇摆叫曲柄摇杆。

4.滑杆机构
滑杆机构由滑块，滑杆，回转体和机体组成的一种机械装置。

滑杆机构中回转体为主动件，作匀速圆周运动（等速回转运动），滑块从动，并带动滑杆作往复直线运动或者往复摆动。

5.棘轮机构
典型的棘轮机构由四部分组成：棘轮，主动棘爪，止回棘爪，主动摆杆。

按结构形式可以分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构；按棘轮棘爪的啮合方式可以分为外啮合棘轮机构和内啮合棘轮机构；按从动件运动形式分为单动式棘轮机构和双动式棘轮机构。

齿式棘轮机构优点是结构简单，制造方便，缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不适用于高速场合。

摩擦式棘轮机构的优点是传动平稳、无噪音；动程可无级调节。

缺点是靠摩擦力传动，会出现打滑现象，虽然可起到安全保护作用，但是传动精度不高，只适用于低速轻载的场合。

生活中的应用：腰带，千斤顶，自行车飞轮
6间歇运动机构
间歇运动机构主要有以下几种：凸轮机构，不完全齿轮机构，槽轮机构，棘轮机
构
间歇运动的其它方法。

主要是通过电流来改变动作，使通过电流的时有时无，而得到间歇运动。

不完全齿轮机构中不完全齿轮为主动件
槽轮机构带圆销件的为主动件，槽轮为从动件
完全齿轮不是间歇运动机构
7 常用机构示例图
五电学
电压，符号为U，单位是伏特（V）
电流，符号为I，单位是安培（A）；
我国家庭电路的电压为220V
1节干电池的电压为1.5V
人体安全电压为36V以下
发电机:将机械能转化为电能
电动机：将电能转化为机械能
六其它
直升机：
伯努利定理：流体速度越快，物体与流体接触界面上的压力越小。

1、机翼上方空气流动快，压强小，下方空气流动慢，压强大，压力差产生升力
2、列车安全线，为了防止旅客身体前后出现明显压强差，被吸向列车。

后驱车：
前轮驱动的优点：空间大，省传动，成本低，重量轻，动力系统效率高，
湿滑路面的牵引力更多，操控稳定性更好；
前轮驱动的缺点：重心分布更偏离中间，转弯半径较大，加速性较差，拖力低。

后轮驱动的优点：加速性好，易于维护，扭矩转向平衡，重量分布更平均，
转弯半径更小，拖动力更好。

后轮驱动的缺点：操控性较难，内部空间小，车重较大，价格较高。

差速控制：
左右两个轮子速度不同时，实现小车转向，同EV3的移动槽，向速度小的一方转弯。