109年 - 2020 第八屆『機器人中階(設計)工程師』證照考試－機器人學(中階)#90435

科目：機器人學(初階) | 年份：109年 | 選擇題數：25 | 申論題數：17

試卷資訊

所屬科目：機器人學(初階)

選擇題 (25)

1. 馬可夫隨機場(Markov random field)為何種機率分佈方法？ (A)連續分佈 (B)隨機分佈 (C)離散分佈 (D)指數分佈。

2. 在多軸運動控制系統中，定義一梯型速度曲線之移動位移 X、運動時間 T 及加速度時間 T_a，則運動時間 T 及加速度時間 Ta必需滿足何種條件？ (A)T ≥ 2T_a ＞ 0 (B)2T ≥ T_a ＞ T (C)T_a ≥ T − 2T_a ＞ 0 (D)以上皆非。

3. 下列何者不是感測器性能的規格？ (A)精確度 (B)穩態誤差 (C)靈敏度 (D)重現性或精密度。

4. 建構機器人所使用的環境地圖的主要問題挑戰，以下何者為非？ (A)地圖大 (B)感測器有雜訊誤差 (C)機器人負載小 (D)地圖有循環路徑。

5. 對於一個兩類別分類(two-class classification)的問題，假設一個分類器已經訓練完畢，今輸入 100 筆測試資料(包括 80 筆正類別資料、20 筆負類別資料)來驗證其分類性能。假設測試資料之分類率(classification rate)為 82%，true positive rate(TPR) 等於 80%，則 false positive rate(FPR)等於 (A)18 (B)10 (C)20 (D)15 %。

6. 下列何種致動器的遲滯現象最明顯？ (A)氣壓致動器 (B)電磁管 (C)壓電致動器 (D)音圈馬達。

7. 一個 n 自由度的機器手臂之運動通常藉由一個二階微分方程D(q)q̈+ C(q, q̇)q̇ + g(q) = τ來描述，其中τ代表的是關節(joint)處之 (A)角度 (B)角速度 (C)扭矩 (D)壓力。

8. 多於 6 軸的三度空間機器手臂通常稱為多自由度機器手臂(redundant manipulator)，下列有關多自由度機器手臂與標準 6 軸機器手臂比較之敘述何者為非？ (A)工作空間相對範圍較大 (B)可以減少奇異點的問題 (C)反運動學有公式解 (D)反運動學依賴數值解。

9. 機器人在使用環境影像特徵進行位置定位時，何者影像特徵為非？ (A)SIFT (B)SURF (C)ORB (D)TDK。

10. 考慮有一雙輪獨立驅動之移動機器人，令θ1與θ2分別為獨立驅動輪的角度位置以及(x, y, θ)為移動機器人左右驅動輪中間位置(中心點)於卡式直角座標系統之位置與方位角度，則雙輪獨立驅動移動機器人的組態(Configuration) q可以表示為下列何者？ (A)q = (θ₁, θ₂) (B)q = (θ̇ ₁, θ̇ ₂) (C)q = (x, y, θ) (D)q = (ẋ, ẏ, θ̇)。

11. 當機器人運動的重心沿著垂直方向到地面的交叉點，此點如果落在機器人接地多角形內的話，稱為 (A)動態穩定 (B)靜態穩定 (C) 不穩定 (D)以上皆非。

12. 最適合於辦公室及醫院用機器人的致動器為下列何者？ (A)汽油或柴油引擎 (B)油壓馬達 (C)氣壓馬達 (D)電動馬達。

13. 將機械臂的動力學矩陣方程式(dynamic equation)表示為：D(q)q̈+ C(q, q̇)q̇ + g(q) = τ其中，q為機械臂的廣義座標變數向量 (generalized coordinate)；試問，柯氏項(Coriolis terms)及離心項(centrifugal terms)存在於哪個部分？ (A)D(q)q̈ (B)C(q, q̇)q̇ (C)g(q) (D)以上皆非。

14. 色彩模型常用於影像中的顏色辨識，下列何者為色彩模型？ (A)YCbCr (B)HSI (C)RGB (D)以上皆是。

15. 下列哪一種品牌工業機器人是日系機器人？ (A)ABB (B)STAUBLI (C)KUKA (D)YASKAWA。

16. 機器人的 Jacobian 矩陣是建立空間直角坐標系與關節坐標系之間的 (A)速度 (B)位移 (C)加速度 (D)位移及速度轉換關係。

17. 在自走車循跡競賽中，使用五個反射型紅外線偵測路徑狀態，若偵測到軌跡路徑時信號為 1，未偵測到軌跡路徑時信號為 0，當自走車前進運動中，偵測到由左至右之信號為 00011 時，代表自走車如何修改運動狀態？ (A)自走車直線運動 (B)自走車偏左邊運動 (C)自走車偏右邊運動 (D)以上皆非。

18. 機器人動力學的基礎理論是？ (A)牛頓-歐拉方程式 (B)白努力方程式 (C)歐拉-白努力方程式 (D)波動方程式。

19. Sampling 主要是決定影像中什麼的主要因素？ (A)灰階的解析度 (B)空間的解析度 (C)時間的解析度 (D)數據格式。

20. 利用比例微分控制器(PD Controller)加上前饋向重力補償向量u(t) = g(q) − K_Pe(t) − K_Dė(t)作為機械手臂控制器，定義誤差訊號為e(t) = q(t) − q_d、ė = q̇以及系統狀態向量為x = (e, q̇)，則通常KP與KD的範圍為 (A)K_P ＜ 0、K_D ＜ 0 (B)K_P ＜ 0、K_D＞ 0 (C)K_P ＞ 0、K_D ＜ 0 (D)K_P＞ 0、K_D ＞ 0 。

21. 交流感應伺服馬達常被使用於大型工業機器人的驅動控制，下列何者不是交流感應伺服馬達驅動控制器之正確說法？ (A)驅動器可分成位置、速度與轉矩控制等模式 (B)驅動器通常採用上下臂共六個切換開關元件且使用 PWM 訊號 (C)無法進行轉矩控制 (D) 使用微控制器或其他高位元的數位計算元件。

22. 三層式的倒傳遞神經網路包括了哪三層？ (A)輸入層、隱藏層、輸出層 (B)輸入層、映射層、輸出層 (C)輸入層、隱藏層、映射層 (D)折積層、隱藏層、輸出層。

23. 如圖的運算放大器電路是對輸入訊號做 (A)放大 (B)縮小 (C)積分 (D)微分。

24. 如圖所示之固定長度向量r以角速度ω旋轉時之瞬間移動速v為下列何者？(A)v=ω✖r (B)v=r✖ω (C)v=(-ω)✖r(D)以上皆非。

25. 如圖為何種感測器的基本架構？ (A)霍爾感測器 (B)編碼器 (C)LVDT (D)電位計。

申論題 (17)

1. ________________ 是一種以流體(油)為動力媒介，透過密封容積的變化來傳遞動力，而產生直線運動之致動器。

2. 所謂 Cubic Polynomial Trajectory 是工業機器人在關節空間中，對經過的路徑點的 ______________ 的插值演算法進行軌跡規劃。

3. 機械手臂的重複精度與精密度何者精度較高？ _________________。

4. 機器視覺常用電荷耦合元件，簡稱 _______________。

5. PUMA 工業機器人，使用的機器人語言稱為 _____________。

6. 影像上主成份分析法主要是要找圖形 ______________。

7. 空間運動的剛體質量為 m_i且質心速度為 v_i，轉動角速度為ω_i且剛體轉動慣張量(inertia tensor)為 I_i；試問該物體運動時的動能 (kinetic energy)表示為 _________________。

8. 假設空間中有一個移動的座標系，其姿態為世界座標針對 Z 軸逆時針旋轉 30 度，其原點由世界座標看為(1,2,3)。若建構一個由此移動座標系轉換到世界座標系的 transformation matrix，其第 3 個欄(column)的四個數字分別為 __________________。

9. 步進馬達、無刷直流馬達以及直流伺服馬達三者，___________________ 可具有最高的額定轉速。

10. 對較粗糙之紋理組織的區域，其傅立葉頻譜能量集中在 __________ 頻上。

11. 為降低驅動直流馬達的功率損失，調整直流馬達的電壓輸入常對固定的直流電壓源作 _________________ 控制。

12. 有一質量為 0.5kg 且質量慣性矩為 10kg-m²的剛體，其正繞著質心作等速旋轉，轉速為 20rad/s。請問此轉動可產生多大的轉動動能(Rotational kinetic energy)？ ________ 焦耳(Joules)。

13. 機器人與地標皆在 x 座標軸上，機器人起始位置為-3，感測到與地標距離 10，於是機器人移動 5，此時與測得與地標相距 5，機器人再移動 3，此時測得與地標距離 2，請問地標位置為何？ ________________。

14. 執行巨集程式

N15 #2=ROUND(0.5)

N20 IF (#1>#2) GOTO 40

N50 #2=2 則巨集變數#1 等於 ___________。

15. 支持向量機利用非線性映射將訓練資料映射至高維特徵空間，然後在特徵空間中找尋超平面將兩類的訓練資料盡可能的分離，然而，我們不需要知道非線性映射的具體數學，因為在特徵空間中的向量內積皆可利用 __________________ 來取代。

1. 如圖所示單連桿機械臂質量為 m 且質心距離旋轉軸 L，連桿與旋轉軸間存在黏滯摩擦(viscous friction)且黏滯摩擦係數為 B，連桿受到外力矩τ(t)作用而產生角位移θ(t)且轉動慣量(rotational inertia)為 J。定義拉氏函式(Lagrangian)為 L，試問該連桿動力學分析之尤拉-拉格朗日方程式(Euler-Lagrange Equation)為 _________________。(本題 10 分)

2. 此電路平衡(V_AB=0)的條件為何？(本題 10 分)