Question

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智能防疫机器人

我国研制的某款智能防疫机器人，具有自主测温､移动､避障等功能｡

机器人利用镜头中的菲涅尔透镜将人体辐射的红外线聚集到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人群的体温检测。当发现超温人员，系会自动语音播报，并在显示屏上用红色框标注人的脸部｡

机器人利用磁敏电阻等器件来监控移动速度，控制驱动电机运转，图甲为控制电机运转的原理电路，U为输入电压，R_B为磁敏电阻，阻值随外加磁场强弱的变化而改变｡

机器人为有效避障，在移动过程中会发射､接收超声波（或激光）来侦测障碍物信息，当感知到前方障碍物时，机器人依靠减速器进行减速，并重新规划行驶路线｡

下表为机器人的部分参数，“电池比能量”为单位质量的电池所能输出的电能；“减速器的减速比”为输入转速与输出转速的比值｡

(1)机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用____（选填“超声波”或“激光”）才能较好感知到障碍物：以移动机器人为参照物，障碍物是____的｡

(2)下列关于机器人的说法中，错误的是____｡

A.菲涅尔透镜的作用相当于凹透镜

B.菲涅尔透镜接收的是人体辐射出的电磁波

C.图甲中电磁铁的上端为N极

D.机器人发现体温38℃的人会语音报警并识别

(3)若机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，此过程中机器人受到的阻力为____N，消耗的电能占电池所能输出总电能的____ %。

(4)控制电机运转的磁敏电阻阻值随磁场强弱变化的图线如图乙，当磁敏电阻在正常工作区时，即使图甲电路中输入电压U发生改变，R₁两端电压U₁都能维持在某一定值附近微小变化，从而使控制电路中的电机稳定转动，则磁敏电阻的正常工作区对应图中_____（选填“ab”或“bc”）段，己知无磁场时R_B阻值为200Ω，R₁的阻值为400Ω，线圈电阻忽略不计当U为24V时，处在磁场中的R_B电功率为0.32W，则R₁两端的电压U₁是_____V。

(5)图丙是机器人测速系统的部分装置简化图，磁敏电阻转速传感器安装在驱动电机旋转齿轮的外侧，当传感器对准齿轮两齿间隙时，电缆输出电流为0。某次当驱动电机的齿轮匀速转动时，电缆输出如图丁所示周期性变化的电流，则1s内对准传感器的齿间隙共有_____个；若此时机器人遇到障碍物，减速器启动，则经减速器降速后的齿轮转速为_____ r/min。

Answer

超声波 运动 A 240 3.33 ab 16 100 10

【解析】

(1)[1]激光可以在透明介质中传播，超声波遇到障碍物会反射从而被机器人接收到，故机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用超声波才能较好感知到障碍物。

[2]机器人在运动的过程中，障碍物相对于机器人的位置发生了改变，所以以移动机器人为参照物，障碍物是运动的。

(2)[3]由题意可知菲涅尔透镜对光线有会聚作用，所以它相当于凸透镜，所以A错误、符合题意，故选A。

(3)[4]驱动电机的机械功率

机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动时，其受到的阻力和驱动电机的牵引力相等

[5]机器人以最大速度沿水平路面匀速直线运动7min，其消耗的电能

电池所能输出的总电能

消耗的电能占电池所能输出总电能的百分比

(4)[6]由题意可知，磁敏电阻在正常工作区时，其电阻的变化阻很小，所以控制电路两端电压相对较稳定，所以磁敏电阻的正常工作区对应图中ab段。

[7]R1和RB串联，当U为24V时，通过RB的电流

此时RB的电功率为0.32W，可得

解上式可得

由于磁敏电阻的正常工作时，其电阻变大不大，故由题意可得此时

R1和RB串联，由串联电路的分压原理可得

解上式可得

(5)[8]由丁图可知，10ms内对准传感器的齿间隙为1个，则1s内对准传感器的齿间隙共有

即：1s内对准传感器的齿间隙共有100个。

[9]由丙图可知驱动电机的齿轮间隙共有20个，也就是说驱动电机的转速为，若以分钟为单位，其转速为

减速器的减速比为，故经减速器降速后的齿轮转速为。