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机器人课程考试复习题库

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机器人课程复习

一、名词解释

工作空间:工业机器人执行任务时,其腕轴交点能在空间活动的范围

刚体自由度:物体能够对坐标系进行独立运动的数目

机器人的自由度:机器人末端构件所具有的独立运动的数目。

机器人工作载荷:机器人在规定的性能范围内,机械接口处能承受的最大负载量(包括手部)。

机器人运动学正、逆问题:

机器人正动力学问题已知机器人各关节驱动力或力矩,求机器人各关节轨迹或末端执行器(位姿)轨迹。机器人逆动力学问题已知机器人各关节轨迹或末端执行器(位姿)轨迹,求机器人各关节驱动力或力矩。

雅可比矩阵:研究机器人操作空间速度与关节空间速度间的线性映射关系即雅克比矩阵

机器人运动学:从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。

机器人动力学:机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系,即机器人机械系统的运动方程。

PWM驱动:脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)驱动

直流伺服电机的调节特性:是指转矩恒定时,电动机的转速随控制电压变化的关系。

直流伺服电机的调速精度:指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之差,与给定转

速之比。

示教再现:一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人。示教有直接示教和间接示教两种方法。直接示教是操作人员使用插入机器人手臂内的操作杆,按给定运动顺序示教动作内容,

机器人自动把顺序、位置和时间等具体数值记录在存储器中。再现时,依次读出存储的信息,

重复示教的动作过程。间接示教是采用示教盒(或称示教器)示教。操作者通过示教盒按键操纵完

成空间作业轨迹点及其有关速度等信息的示教,然后用操作盘对机器人语言命令进行用户工作

程序的编辑,并存储在示教数据区。再现时,机器人的计算机控制系统自动逐条取出示教命令

与位置数据,进行解读、运算并作出判断,将各种控制信号送到相应的驱动系统或端口,使机器

人忠实地再现示教动作。

PID控制:指按照偏差的比例(P, proportional)、积分(I, integral)、微分(D, derivative)进行控制。

脱机编程:指用机器人程序语言预先进行程序设计,而不是用示教的方法编程。

二、填空题

1、机器人按机构特性可以划分为(关节机器人)和(非关节机器人)两大类。

2、机器人系统大致由(驱动系统)、(机械系统)、(感知系统)和(人机交互系统、机器-环境交互系统、控制系统等部分组成。

3、机器人的重复定位精度是指(机器人末端执行器为重复到达同一目标位置(理想位置)而实际到达位置之间的接近程度)。

4、齐次坐标[0 0 1 0]T表示的内容是z方向。

5、机器人的运动学是研究机器人末端执行器位姿和运动与关节空间之间的关系。

6、如果机器人相邻两关节轴线相交,则联接这两个关节的连杆长度为零。

7、常用的建立机器人动力学方程的方法有牛顿和拉格朗日。

8、6自由度机器人有解析逆解的条件是机器人操作手的独立关节变量多于末端执行器的运动自由度数。

9、机器人的驱动方式主要有(液压)、(气动)和(电动)三种。

10、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。

11、机器人控制系统按其控制方式可以分为程序控制方式、适应性控制方式和人工智能控制方式。

三、选择题(4选1)

1、机器人三原则是由谁提出的。(D)

(A)森政弘(B)约瑟夫·英格伯格(C)托莫维奇(D)阿西莫夫

2、当代机器人大军中最主要的机器人为:(A)

(A)工业机器人(B)军用机器人(C)服务机器人(D)特种机器人

3、手部的位姿是由哪两部分变量构成的?(B)

(A)位置与速度(B)姿态与位置(C)位置与运行状态(D)姿态与速度

4、运动学主要是研究机器人的:(B)

(A)动力源是什么(B)运动和时间的关系(C)动力的传递与转换(D)运动的应用

5、动力学主要是研究机器人的:(C)

(A)动力源是什么(B)运动和时间的关系(C)动力的传递与转换(D)动力的应用

6、传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易测量小信号进行变换,使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。一般为:(A)

(A)4~20mA、–5~5V (B)0~20mA、0~5V (C)-20mA~20mA、–5~5V (D)-20mA~20mA、0~5V

7、传感器的输出信号达到稳定时,输出信号变化与输入信号变化的比值代表传感器的_______参数。(D)

(A)抗干扰能力(B)精度(C)线性度(D)灵敏度

8.6维力与力矩传感器主要用于(D)

(A)精密加工(B)精密测量(C)精密计算(D)精密装配

9、机器人轨迹控制过程需要通过求解__________获得各个关节角的位置控制系统的设定值。(B)

(A)运动学正问题(B)运动学逆问题(C)动力学正问题(D)动力学逆问题

10.模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是什么?(B)

(A)载波频率不一样(B)信道传送的信号不一样(C)调制方式不一样(D)编码方式不一样

四、判断题(回答Y/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

五、简答题/问答题

1、国内外机器人技术的发展有何特点?

答:1、传感器智能机器人发展较快2、新型智能技术的概念和应用研究正酝酿着新的突破3、采用模块化设计技术4、机器人工程系统呈上升趋势5、微型机器人的研究有所突破

6、应用领域向非制造业和服务业扩展

7、行走机器人研究引起重视

8、开发敏捷制造

生产系统9、军事机器人将装备部队

2、有哪几种机器人分类方法?是否还有其他的分类方法?

答:1、按机械手的几何结构来分2、按机器人的控制方式分3、按机器人控制器的信息输入

方式分4、按机器人的智能程度分5、按机器人的移动性分6、按机器人的用途分

3、什么叫做―机器人三守则‖?它的重要意义是什么?

4、工业机器人和智能机器人的定义分别是什么?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

到目前为止,在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考

要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。

5、智能机器人的含义是什么?

智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外,它还有效应器,作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉,或称自整步电动机,它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。由此也可知,智能机器人至少要具备三个要素:感觉要素,运动要素和思考要素。

6、分析一个空间激光切割机械手至少需要多少自由度?要求能使激光束的焦点定位,并可切割任意曲面。

定位需要三个自由度,切割曲面需要三个自由度,共计六个

7、机器人的灵活度、自由度和冗余度的概念及其相互关系是什么?

灵活度=自由度+冗余度

8、为了将圆柱形的零件放在平板上,机器人至少应具有几个自由度?

答:一共需要5个:定位3个,放平稳2个

9、机器人的精度、重复精度及空间分辨度的含义及其区别?

答:精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。

精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量,指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。

重复精度指在相同的运动位置命令下,机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令,它每次走过的距离并不相同,而是在一平均值附近变化,该平均值代表精度,而变化的幅度代表重复精度。

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。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距,分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。

工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。

由于机器人有转动关节,不同回转半径时其直线分辨率是变化的,因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定,通常工业机器人只给出重复精度。

10、机器人学主要包含哪些研究内容?

[答]:机器人研究的基础内容有以下几方面:(1)空间机构学;(2)机器人运动学;(3)机器人静力学;(4)机器人动力学;(5)机器人控制技术;(6)机器人传感器;(7)机器人语言。

11、机器人运动分析的一般过程是什么?为什么要进行机器人的动力学分析?

答:1、建立坐标系2、确定连杆参数3、写出各个齐次矩阵4、写方程

机器人动力学研究目的,建立力、质量和加速度之间以及力矩、惯量和角速度之间的关系。

确定力和力矩,计算每个驱动器所需的驱动力,以便在机器人连杆和关节上产生期望的加速度。

根据有关方程并考虑机器人的外部载荷计算出驱动器可能承受的最大载荷,设计出能提供足够力及力矩的驱动器。研究机器人不同部件之间的关系,合理地设计出机器人的部件。 12、简述建立工业机器人运动学方程的方法、步骤。

建立各连杆坐标系,确定各连杆D-H 参数,写出各齐次矩阵(利用式i A 和D-H 参数计算各连杆之间的D-H 矩阵),写运动学方程(根据n 1i ......n T =A A A 建立机器人机构的运动学方程)

13、方向余弦矩阵的特点都有那些

“方向余弦矩阵”是由两组不同的标准正交基的基底向量之间的方向余弦所形成的矩阵。方向余弦矩阵可以用来表达一组标准正交基与另一组标准正交基之间的关系,也可以用来表达一个向量对于另一组标准正交基的方向余弦。

方向余弦矩阵为正交矩阵,其中每列或每行中各元素平方之和为一,而两个不同列或不同行中对应元素的乘积之和则为零。

14、机器人雅可比矩阵的含义是什么?

关节空间和操作空间的方程系数矩阵(X J θ?

?

=)

15、什么是机器人的奇异状态?

机器人的雅克比矩阵的行列式等于零时的状态,自由度会减少,母线运动受限制

16、简述齐次变换矩阵的物理含义。

答:1、起到坐标变换的作用。2、代表物体的位置姿态

17、工业机器人常用的驱动器有那些类型,并简要说明其特点。

(1)电动驱动器的能源简单,速度变化范围大,效率高,转动惯性小,速度和位置精度都很高,但它们多与减速装置相联,直接驱动比较困难。

(2)液压驱动器的优点是功率大,可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连,结构紧凑,刚度好,响应快,伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源,易产生液体泄漏,不适合高、低温及有洁净要求的场合。故液压驱动器目前多用于特大功率的操作机器人系统或机器人化工程机械。

(3)气动驱动器的结构简单,清洁,动作灵敏,具有缓冲作用。但也需要增设气压源,且与液压驱动器

?????

???????=10

p p p T z y y y

x x x

z z

z y x w w w θμθμθμ

相比,功率较小,刚度差,噪音大,速度不易控制,所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人。

18、常用的工业机器人的传动系统有那些?

齿轮传动,蜗杆传动,滚珠丝杆出传动,同步齿形带传动,链传动和行星齿轮传动

19、在机器人系统中为什么往往需要一个传动(减速)系统?

因为现在的电机一般速度较高,力矩较小,需要通过传动系统降低转速、提高力矩。

20、机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些?

[答]:目前常用的有如下几种形式:(1)横梁式。机身设计成横梁式,用于悬挂手臂部件,具有占地面积小,能有效地利用空间,直观等优点。(2)立柱式。多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式,一般臂部都可在水平面内回转,具有占地面积小而工作范围大的特点。(3)机座式。可以是独立的、自成系统的完整装置,可随意安放和搬动。也可以具有行走机构,如沿地面上的专用轨道移动,以扩大其活动范围。(4)屈伸式。臂部由大小臂组成,大小臂间有相对运动,称为屈伸臂,可以实现平面运动,也可以作空间运动。

21、直流电机的额定值有哪些?

[答]:直流电动机的额定值有以下几项:(1)额定功率,是指按照规定的工作方式运行时所能提供的输出功率。对电动机来说,额定功率是指轴上输出的机械功率,单位为kW。(2)额定电压,是电动机电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压,单位为V。(3)额定电流,是指电动机按照规定的工作方式运行时,电枢绕组允许流过的最大电流,单位为A。(4)额定转速,指电动机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时,电动机的旋转速度,单位为r/min。

22、机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些?。

超声波,激光、红外,霍尔传感器

23、常见的机器人外部传感器有哪些?

[答]:常见的外部传感器包括触觉传感器,分为接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器,包括超声波传感器,接近觉传感器,以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。

24、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成?

[答]:(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。

25、机器人控制系统的基本单元有哪些?

[答]:构成机器人控制系统的基本要素包括:(1) 电动机,提供驱动机器人运动的驱动力。(2) 减速器,为了增加驱动力矩、降低运动速度。(3) 驱动电路,由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电流较大,机器人常采用脉冲宽度调制(PWM)方式进行驱动。(4) 运动特性检测传感器,用于检测机器人运动的位置、速度、加速度等参数。(5) 控制系统的硬件,以计算机为基础,采用协调级与执行级的二级结构。(6) 控制系统的软件,实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能。

26、请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。

[答]:模糊逻辑控制器由4个基本部分组成,即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。(1) 模糊化:将检测输入变量值变换成相应的论域,将输入数据转换成合适的语言值。(2) 知识库:包含应用领域的知识和控制目标,它由数据和模糊语言控制规则组成。(3) 推理算法:从一些模糊前提条件推导出某一结论,这种结论可能存在模糊和确定两种情况。(4) 逆模糊化:将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号,作为系统的输入值。

27、从描述操作命令的角度看,机器人编程语言可分为哪几类?

[答]:机器人编程语言可分为:(1) 动作级:以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作,要在程序中说明每个动作。(2) 对象级:允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等,特别适用于组装作业。(3) 任务级:只要直接指定操作内容就可以了,为此,机器人必须一

边思考一边工作。

28、什么是变结构系统?为什么要采用变结构控制?

一个系统的数学模型的结构参数是随位置、时间变化而变化的;因为机器人是典型的非线性变参数系统模型。

29、试述机器人滑模变结构控制的基本原理。

滑模变结构控制的原理,是根据系统所期望的动态特性来设计系统的切换超平面,通过滑动模态控制器使系统状态从超平面之外向切换超平面收束。系统一旦到达切换超平面,控制作用将保证系统沿切换超平面到达系统原点,这一沿切换超平面向原点滑动的过程称为滑模控制。

30、自适应控制器有哪几种结构形式?试简介其工作原理。

机器人自适应控制分为三类:模型参考自适应控制、自校正自适应控制和线性摄动自适应控制等。

(a)模型参考自适应控制器;它的基本设计思想是:为机器人机械手的状态方程(传动)综合一个控制信号u,或为状态方程(动力学)综合一个输入F。这种控制信号将以一定的由参考模型所规定的期望方式,迫使系统具有需要特性。

(b)自校正自适应控制器;它与MRAC方法的主要区别在于:STAC用线性离散模型来表示操作机器人系统的动力学特性,因而其控制器为一数字控制器。这种离散模型必须借助系统辨识技术,应用采样输入-输出数据来建立。

线性摄动自适应控制器

六、论述题/综合题

1、试论述机器人技术的发展趋势。

答:科学技术水平是机器人技术的基础,科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面:(1) 工业机器人操作机结构的优化设计技术。探索新的高强度轻质材料,进一步提高负载-自重比,同时机构向着模块化、可重构方向发展。(2) 机器人控制技术。重点研究开放式、模块化控制系统,人机界面更加友好,语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。(3) 多传感系统。为进一步提高机器人的智能和适应性,多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法,特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。(4) 机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术。多机器人和操作者之间的协调控制,通过网络建立大范围内的机器人遥控系统,在有时延的情况下,建立预先显示进行遥控等。(5) 虚拟机器人技术。基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感应技术,实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。(6) 多智能体控制技术。这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理,感知与学习方法,建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。(7) 微型和微小机器人技术。这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白,因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命,并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响,微型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方,法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。(8) 软机器人技术。主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处,因此其结构材料多为金属或硬性材料,软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的,机器人对人是友好的。(9) 仿人和仿生技术。这是机器人技术发展的最高境界,目前仅在某些方面进行一些基础研究。

2、试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。

答:精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。

精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量,指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。

重复精度指在相同的运动位置命令下,机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令,它每次走过的距离并不相同,而是在一平均值附近变化,该平均值代表精度,而变化的幅度代表重复精度。

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。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距,分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。

工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。

由于机器人有转动关节,不同回转半径时其直线分辨率是变化的,因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定,通常工业机器人只给出重复精度。

3、试论述工业机器人的应用准则。

[答]:设计和应用工业机器人时,应全面考虑和均衡机器人的通用性、环境的适应性、耐久性、可靠性和经济性等因素,具体遵循的准则如下。

(1) 从恶劣工种开始采用机器人

机器人可以在有毒、风尘、噪声、振动、高温、易燃易爆等危险有害的环境中长期稳定地工作。在技术、经济合理的情况下,采用机器人逐步把人从这些工作岗位上代替下来,将从根本上改善劳动条件。

(2) 在生产率和生产质量落后的部门应用机器人

现代化的大生产分工越来越细,操作越来越简单,劳动强度越来越大。机器人可以高效地完成一些简单、重复性的工作,使生产效率、产品质量获得明显的改善。

(3) 要估计长远需要

一般来讲,人的寿命比机械的寿命长,不过,如果经常对机械进行保养和维修,对易换件进行补充和更换,有可能使机械寿命超过人。另外;工人会由于其自身的意志而放弃某些工作,造成辞职或停工,而工业机器人没有自己的意愿,因此机

器人的使用不会在工作中途因故障以外的原因停止工作,能够持续从事所交给的工作,直至其机械寿命完结。

(4) 机器人的投入和使用成本

虽说机器人可以使人类摆脱很脏、很危险或很繁重的劳动,但是工厂经理们极关心的是机器人的经济性。在经济方面所考虑的因素包括劳力、材料、生产率、能源、设备和成本等。

可以用偿还期Y定量地衡量机器人使用的合理性。如果机器人的使用寿命大于其偿还期,使用机器人是有效益的。

(5) 应用机器人时需要人

在应用工业机器人代替工人操作时,要考虑工业机器人的现实能力以及工业机器人技术知识的现状和未来给予预测。用现有的机器人原封不动地取代目前正在工作的所有工人,并接替他们的工作,显然是不可能的。

在平均能力方面,与工人相比,工业机器人显得过于逊色;但在承受环境条件的能力和可靠性方面,工业机器人比人优越。因此要把工业机器人安排在生产线中的恰当位置上,使它成为工人的好助手。

4、如果让你设计一个机器人,你最希望制作一个什么样的机器人?它由哪几部分组成?制作它主要需要完成些什么工作?

答:机器人系统的结构由机器人的机构部分、传感器组、控制部分及信息处理部分组成。机器人的外貌有的像人,有的却并不具有人的模样,但其组成与人很相似。机构部分包括机械手和移动机构,机械手相当于人手一样,可完成各种工作;移动机构相当于人的脚,机器人靠它来"走路"。感知机器人自身或外部环境变化信息的传感器是它的感觉器官,相当于人的眼、耳、皮肤等,它包括内传感器和外传感器。电脑是机器人的指挥中心,相当于人脑或中枢神经,它能控制机器人各部位协调动作;信息处理装置(电子计算机),是人与机器人沟通的工具,可根据外界的环境变化、灵活变更机器人的动作

5、试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。

答:静力学指在机器人的手爪接触环境时,在静止状态下处理手爪力F与驱动力τ的关系。动力学研究机器人各关节变

运动方程。而运动学研究从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系。

在考虑控制时,就要考虑在机器人的动作中,关节驱动力τ会产生怎样的关节位置θ、

关节速度θ 、关节加速度θ ,处理这种关系称为动力学(dynamics)。对于动力学来说,除了

与连杆长度有关之外,还与各连杆的质量,绕质量中心的惯性矩,连杆的质量中心与关节轴

的距离有关。

运动学、静力学和动力学中各变量的关系如下图所示。图中用虚线表示的关系可通过实线关系的组合表示,这些也可作为动力学的问题来处理。

6、试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。

[答]:轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人,在相对平坦的地面上,用车轮移动方式行走是相当优越的。车轮的形状或结构形式取决于地面的性质和车辆的承载能力。在轨道上运行的多采用实心钢轮,室外路面行驶的采用充气轮胎,室内平坦地面上的可采用实心轮胎。足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力,足式运动方式的立足点是离散的点,可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点,而轮式行走工具必须面临最坏的地形上的几乎所有点;足式运动方式还具有主动隔震能力,尽管地面高低不平,机身的运动仍然可以相当平稳;足式行走在不平地面和松软地面上的运动速度较高,能耗较少。

7、机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。

习题4-17图

[解]:(1)通过示教过程得到机器人轨迹上特征点的位姿。对于直线需要得到起始点和终点,对于圆弧需要得到弧上三点;

(2)根据轨迹特征(直线/园弧/其它)和插补策略(定时/定距/其它)进行相应的插补运算,求出该插补点的位姿值;

(3)根据机器人逆运动学原理,求出手臂解,即对应于插补点位姿的全部关节角(θ1, …, θn);

(4)以求出的关节角为相应关节位置控制系统的设定值,分别控制n个关节驱动电机;

(5)和关节驱动电机同轴连接的光轴编码器给出该关节当前实际位置值,进行反馈,位置控制系统根据此位置误差(设定值—反馈值)实施控制以消除误差,使机器人达到所要求的位姿。

8、机器人学是一门综合性的学科,(1)试论述机器人学重要的研究内容及其所需要解决的问题(至少3个方面)。

答:机器人学【robotics】与机器人设计、制造和应用相关的科学。机器人学又称为机器人技术或机器人工程学,主要研究机器人的控制与被处理物体之间的相互关系。机器人学涉及的科目很多,主要内容有运动学和动力学、系统结构、传感技术、控制技术、行动规划和应用工程等。

随着工业自动化和计算机技术的发展,到六十年代机器人开始进入大量生产和实际应用阶段。尔后由于自动装备海洋开发空间探索等实际问题的需要,对机器人的智能水平提出了更高的要求。特别是危险环境,人们难以胜任的场合更迫切需要机器人,从而推动了智能机器人的研究。

机器人学的研究推动了许多人工智能思想的发展,有一些技术可在人工智能研究中用来建立世界状态的模型和描述世界状态变化的过程。关于机器人动作规划生成和规划监督执行等问题的研究,推动了规划方法的发展。此外由于机器人是一个综合性的课题,除机械手和步行机构外,还要研究机器视觉触觉听觉等信感技术,以及机器人语言和智能控制软件等。可以看出这是一个设计精密机械信息传感技术人工智能方法智能控制以及生物工程等学科的综合技术。这一课题研究有利于促进各学科的相互结合,并大大推动人工智能技术的发展。

1、传感器与感知系统

2、驱动、建模与控制

3、自动规划与调度

4、计算机系统

5、应用研究

9、方向余弦矩阵是进行机器人运动学分析和动力学分析的基础,试论述方向余弦矩阵的性质和特点,并通过具体的实例分析给予验证。

答:“方向余弦矩阵”是由两组不同的标准正交基的基底向量之间的方向余弦所形成的矩阵。方向余弦矩阵可以用来表达一组标准正交基与另一组标准正交基之间的关系,也可以用来表达一个向量对于另一组标准正交基的方向余弦。

方向余弦矩阵为正交矩阵,其中每列或每行中各元素平方之和为一,而两个不同列或不同行中对应元素的乘积之和则为零。

“方向余弦矩阵”是由两组不同的标准正交基的基底向量之间的方向余弦所形成的矩阵。方向余弦矩阵可以用来表达一组标准正交基与另一组标准正交基之间的关系,也可以用来表达一个向量对于另一组标准正交基的方向余弦。

10、对(工业)机器人进行位置和力的控制时,试比较关节空间控制器设计和操作空间控制器设计的不同点,并画出一个机器人单关节的关节空间控制器和操作空间控制器的控制系统框图。

解:答:关节空间控制器再输入与反馈的时候无正解与反解,而操作空间控制器输入与反馈时要有正解与反解,如下图所示。

画出一个机器人单关节的关节空间控制器和操作空间控制器的控制系统框图如下

11、以多自由度工业机器人为例,分析讨论机器人的控制:

(1)分析讨论工业机器人的位置控制、速度控制、加速度控制和力控制的特点及其区别;

答:位置控制:工业机器人位置控制的目的,就是要使机器人各关节实现预先所规划的运动,最终保证工业机器人终端(手爪)沿预定的轨迹运行。这类运动控制的特点是连续控制工业机器人手爪(或工具)的位姿轨迹。一般要求速度可控、轨迹光滑且运动平稳。轨迹控制的技术指标是轨迹精度和平稳性。速度控制意味着各个关节马达的运动联合进行,并以不同的速度同时运行以保证夹手沿着笛卡尔坐标轴稳定运动。分解运动速度控制先把期望的夹手运动分解为各个关节的期望速度,然后对各个关节实行速度伺服控制。加速度控制分解运动加速度控制首先计算出工具的控制加速度,然后把它分解为相应的各个关节加速度,再按照动力学方程计算出控制力矩。力控制除了在一些自由度方向进行位置控制外,还需要在另一些自由度方向进行力控制。

(2)给出操作空间及驱动空间的单个关节的机器人控制框图,并说明其控制过程。

机器人控制器的控制结构形式,常见的有:集中控制、分散控制和递阶控制等。

如图表示PUMA机器人两级递阶控制的结构图。

机器人控制系统以机器人作为控制对象,它的设计方法及参数选择,仍可参照一般计算机/嵌入式控制系统。现有的工业机器人大多采用独立关节的PID控制。如图所示PUMA机器人的控制结构即为一典型。由于独立关节PID控制未考虑被控对象(机器人)的非线性及关节间的耦合作用,因而控制精度和速度的

提高受到限制。

斯坦福机械手具有反馈控制,其一个关节控制方框图如图所示。从图可见,它有个光学编码器,与测速发电机一起组成位置和速度反馈。这种工业机器人是一种定位装置,它的每个关节都有一个位置控制系统。要提高响应速度,通常是要提高系统的增益以及由电动机传动轴速度负反馈把某些阻尼引入系统,以加强反电势的作用。

要做到这一点,可以采用测速发电机,或者计算一定时间间隔内传动轴角位移的差值。

传递函数:

要提高响应速度,通常是要提高系统的增益以及由电动机传动轴速度负反馈把某些阻尼引入系统,以加强反电势的作用。要做到这一点,可以采用测速发电机,或者计算一定时间间隔内传动轴角位移的差值。由于机器人机械手是通过工具进行操作作业的,所以其末端工具的动态性能将直接影响操作质量。又因末端的运动是所有关节运动的复杂函数,因此,即使每个关节的动态性能可行,而末端的动态性能则未必能满足要求。

(3)比较关节空间控制器设计和操作空间控制器设计的不同点。

答:操作空间控制器设计涉及运动学的正、反解。

七、计算题(需写出计算步骤)

1、已知R 为旋转矩阵,b 为平移向量,试写出相应的齐次矩阵。

??????????-=010100001R ??

??

??????--=523b

[解]:齐次矩阵为

??

???

??

??

???---=100

05010210030

1A 2、矩阵

??

???

??

??

???--100201100010w z y x 代表齐次坐标变换,求其中的未知元素值x 、y 、z 、w (第一列元素)。

3、写出齐次变换矩阵T A

B ,它表示相对固定坐标系{A }作以下变换:

(a )绕z A 轴转900; (b )再绕x A 轴转–900; (c )最后作移动(3,7,9)T 。 解

H

A B

=Trans (3,7,9)Rot (X ,-90)Rot (Z ,90)

=???????

??

???-???????

??

???-????????????100

0010

00001001

01000001

00100000

11000

910070103001=???????

??

???-???????

??

???-1000010

00001001

01000901

07100300

1=??

???

??

??

???--1000900

17100301

4、写出齐次变换矩阵T A

B ,它表示相对运动坐标系{B}作以下变换:

(a )移动(3,7,9)T ; (b )再绕x B 轴转–900; (c )绕z B 轴转900。 答:H B

B =Trans (3,7,9)Rot (X ,90)Rot (Z ,90)=

?

?

???

??

??

???-???????

??

???-????????????1000

0100

000100101000

0010

010000

01

1000910070103001

= ?

?

???

?

?

??

???--=???????

??

???-????????????-1000

9001

710030

1

1000

0100

0001001010009010710030

01

5、求下面齐次变换

?

?

???

???????---1000

00012100101

0 的逆变换T -1。

解:100-1

01001T =

=0-10

20

1000

1x y z x

y z x y z n n n p n o o o p o a a a p a --?????????-????

?????-????

?????

6、矢量A p 轴绕Z A 轴旋转300角,然后绕X A 轴旋转450角。试给出依次按上述次序完成旋转的旋转矩阵。

解:

7、坐标系{B }的位置变化如下:初始时,坐标系{A }与{B }重合,让坐标系{B }绕Z B 轴旋转300角;然后再绕X B 轴旋转450角。给出把对矢量B p 的描述变为对A p 描述的旋转矩阵。

解:

8、下面的坐标系矩阵B 移动距离d=(5,2,6)T :

?

?

???

?

???

???-=1000

6100400120

1

0B 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。 [解]:

??

???

???????-=?

?

???

?

?

??

???-?????????

???=1000121006001701010006100

400120

1

1000

610020105001new B

9、求点P=(2,3,4)T 绕x 轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。

[解]:????

?

?????-=????????????????????-=??????????=95.4707.02432707.0707

.00707.0707.000

01

432)45(,x Rot P H

10、写出齐次变换矩阵T A

B ,它表示相对固定坐标系{A}作以下变换:

(a ) 绕Z 轴转90o;(b )再绕X 轴转-90o;(c )最后做移动(3,7,9)T

。 解:依题意,(3,7,9)(90)(90)A

T

B T Tran xRot x zRot z =??

1

0030107(3,7,9)00190

001T

Tran ?????

?=??

??

??

解得01030017100900

01A

B T -?????

?=??

-?

???

11**、如图所示为二自由度机械手,已知各杆长度分别为d 1,d 2。 (1)进行机器人运动学分析的步骤有那些?结合如图所示的二自由度机械手,通过建立坐标系及坐标变换矩阵0T 1,1T 2等,求出机械手末端O 3点的位置和速度方程;

(2)对这类平面机器人,求机械手末端O 3点的位置和速度方程还有什么别的方法? (3)求解该机器人的运动学反解。 (4)按集中质量,建立其动力学方程式。 (1)由题意已知,则:

10

T =1

11

1000000100

001c s s c -????????????,21T =2

212200000100

01c s L s c -?????????

???,32T =3

323300000100

01c s L s c -??

??????

????

y

图1

30T =10T 21

T 32T =12312311212123

12311212000010

01c s L c L c s

c L s L s -+????+??????

??

其中()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++

(2)如图1示逆运动学有两组可能的解。 第一组解:由几何关系得

()11212d cos d cos x θθθ=++ (1) ()11212d sin d sin y θθθ=++ (2)

(1) 式平方加(2)式平方得

222

212122d d 2d d cos x y θ+=++

222

212

212d d arccos 2d d x y θ??+--= ???

221122d sin arctan arctan d d cos y x θθθ????

=- ? ?+????

第二组解:由余弦定理, ()222

212

12d d arccos 2d d x y α??-+++??=????

2

'θπα=+

()1

'

arctan 2

y x παθ-??

=+ ???

1.工业机器人定义?

工业机器人的定义:一种用于移动各种材料、零件、工具或者专用装置的,可通过可编程序动作来执行各种任务的,并且具有各种编程能力的多功能的机械手。

2. 按机器人的用途分类,可以将机器人分为哪几大类?试简述之。

1) 工业机器人或产业机器人 应用于工农业生产中,主要用在制造业,进行焊接、喷漆、

装配、搬运、检验、农产品的加工等产业。

2) 探索机器人 用于进行太空和海洋探索,也可用于地面和地下探索。

3) 服务机器人 一种半自主或全自主的机器人,其所从事的服务工作可使人类生存的更

好,使制造业以外的设备工作的更好。

4) 军用机器人 用于军事目的,或进攻性的,或防御性的。 3. 什么叫“机器人的三守则”?它的重要意义是什么?

1) 机器人必须不危害人类,也不允许它眼看人类将受伤害而袖手旁观 2) 机器人必须绝对服从人类,除非这种服从有害于人类

3) 机器人必须保护自身不受伤害,除非为了保护人类或者人类命令它做出牺牲等 意义:给机器人社会附以新的伦理性,并且机器人概念更加通俗化,更易于为人类社会所接受,至今,它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户,提供了十分有意义的指导方针。

4. 机器人系统一般有哪些程序功能?

(1)运算:可以使机器人自己做出判断,在下一步把机器手或工具置于何处。 (2)决策:机器人系统会根据输入信息做出决策,而不必执行任何运算。

(3)通信:机器人与操作人员之间的通信能力,允许机器人要求操作人员提供信息,告

知操作者下一步该做什么,以及机器人打算下一步做什么。

(4)机械手运动:使复杂的多的运动变为可能;使运动传感器控制机器手成为可能;能

独立存储工具位置

(5)工具指令:可以对机器人进行比较复杂的控制。

(6)传感器数据处理:机器人的通用计算机必须与传感器连接起来,才能发挥全部作用。

5. 有哪几种重要的机器人高层规划系统?它们各有什么特点?

1)积木世界的机器人规划

2)基于消解原理的机器人规划

3)基于专家系统的机器人规划

4)机器人路径规划

6. 机器人传感器的作用和特点为何?

(1)机器人传感器的作用:机器人的通用计算机必须与传感器连接起来,才能发挥全部作用。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用,正因为有了传感器,机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。

(2)特点:机器人感觉是把相关的特性或相关的物体特性转换为执行某一种机器人功能所需的信息,这些物体特征包括几何的、光学的、机械学的、声音的、材料的、电气的、磁性的、放射性的和化学的,这些特征形成符号以表示系统,进而构成与给定工作任务有关的世界状态知识。

传感器的分类

内部传感器:检测机器人本身状态(手臂间角度等)的传感器。

外部传感器:检测机器人所处环境(是什么物体,离物体的距离有多远等)及状况(抓取的物体滑落等)的传感器。

外部传感器分为末端执行器传感器和环境传感器。

末端执行器传感器:主要装在作为末端执行器的手上,检测处理精巧作业的感觉信息。相当于触觉。

环境传感器:用于识别物体和检测物体与机器人的距离。相当于视觉

7. 什么是变结构系统?为什么要采用变结构控制?

变结构系统的定义:系统各部分间的连续关系发生变化;系统的参数产生变化等等,这样的系统称为变结构系统。在动态控制过程中,变结构控制系统的结构根据系统当时的状态偏差及其各阶导数的变化,以跃变的方式按照设定的规律做相应改变,它是一类特殊的非线性控制系统。

为什么要采用变结构系统?因为一般的程序控制在系统运行的过程中改变系统的结构是预先设定好的,而往往有些异常的突发情况,使得它达不到要求,而变结构控制的话,可以根据误差及其导数的变化情况来确定。若控制对象参数不变化,自适应控制逐渐退化为定常控制,而变结构控制并不会退化为定常控制,始终保持微变结构控制。

8. 旋转矩阵的几何意义是什么?

旋转矩阵的几何意义:为了研究机器人的运动和操作,往往不仅要表示空间某一点的位置,而且需要表示物体的方位,物体的方位可由某个固接于物体的坐标系表述。为了规定空间某物体B 的方位,设置一直角坐标系{B }与此刚体固接,而此时也有一个参考坐标系{A },而为了表示B 相对于坐标系A 的方位就引入了旋转矩阵。

1) 可以表示固定于刚体上的坐标系{B}对参考坐标系的姿态矩阵。

2) 可作为坐标变换矩阵.它使得坐标系{B}中的点的坐标 变换成{A}中点的坐标 。 3) 可作为算子,将{B}中的矢量或物体变换到{A}中。

工业机器人和智能机器人的定义分别是什么?

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

到目前为止,在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。

6、分析一个空间激光切割机械手至少需要多少自由度?要求能使激光束的焦点定位,并可切割任意曲面。定位需要三个自由度,切割曲面需要三个自由度,共计六个

1.示教再现式机器人

答:先由人驱动操作机,再以示教动作作业,将示教作业程序、位置及其他信息存储起来,然后让机器人重现这些动作。

2.机器人系统结构由哪几个部分组成

答:通常由四个相互作用的部分组成:机械手、环境、任务和控制器。(5分)

3.为了将圆柱形的零件放在平板上,机器人应具有几个自由度 答:一共需要5个:定位3个,放平稳2个

0.5简述下面几个术语的含义:自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答:自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目,不包括手爪(末端执行器)的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据,指机器人重复到达某一确定位置准确的概率, 是重复同一位置的范围,可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。

工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合,也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度,可以是指自由度上最大的稳定速度,也可以定义为 手臂末端最大的合成速度(通常在技术参数中加以说明)。

承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 0.6什么叫冗余自由度机器人?

p

B p A

机器人基础考试试题重点

(二)简答题 1.智能机器人的所谓智能的表现形式是什么? 答:推理判断、记忆 2.机器人分为几类? 答:首先,机器人按应用分类可分为工业机器人、极限机器人、娱乐机器人。 1)工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人,主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。 2)极限机器人主要是指用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人,包括建筑、农业机器人。 3)娱乐机器人包括弹奏机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等。也有根据环境而改变动作的机器人。 其次,按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教机器人、智能机器人和综合机器人。 3. 机器人由哪几部分组成? 机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 4. 什么是自由度? 答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。 5. 机器人技术参数有哪些?各参数的意义是什么? 答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力 1)自由度:是指机器人所具有的独立坐标轴的数目,不包括手爪(末端操作器)的开合自由度。在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。但是,工业机器人的自由度是根据其用途而设计的,也可能小于六个自由度,也可能大于六个自由度。

2)精度:工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力,可以用标准偏差这个统计量来表示,它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。 3)工作范围:是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合,也叫工作区域。 4)速度;速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。 5)承载能力:是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅取决于负载的质量,而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见,承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常,承载能力不仅指负载,而且还包括机器人末端操作器的质量。 6. 机器人手腕有几种?试述每种手腕结构。 答:机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式,双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分,手臂有直线运动的。如手臂的伸缩,升降及横向移动,有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构,实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的,常用的有叶片是回转缸,齿轮转动机构,链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构,一般采用活塞油(气)缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构,多数用于动作程度固定不变的专用机器人。 7. 机器人机座有几种?试述每种机座结构。 答:机器人几座有固定式和行走时2种 1)固定式机器人的级左右直接接地地面基础上,也可以固定在机身上 2)移动式机器人有可分为轮车机器人,有3组轮子组成的轮系四轮机器人三角论系统,全方位移动机器人,2足步行式机器人,履带行走机器人 8. 试述机器人视觉的结构及工作原理 答:机器人视觉由视觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成原理:由视觉传感器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器,同时光源控制器和32 摄像机控制器把把光线,距离颜色光源方向等等参数传递给图像处理器,图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器存储和处理。 9. 工业机器人控制方式有几种?

工业机器人技术试题库与答案

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。√

工业机器人考试卷试题套题一B.doc

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。

工业机器人试题库完整

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

最新工业机器人技术试卷-答案及评分标准

精品文档 2008 至 2009学年第 一 学期 工业机器人技术 试卷B 卷 答案及评分标准 复查总分 总复查人 (本题36分)一、简答(每小题6分,共36分) 1.简述工业机器人的主要应用场合。 1) 恶劣工作环境及危险工作,如:压铸车间及核工业等领域的作业环境。(2分) 2) 特殊作业场合和极限作业,如:火山探险、深海探密和空间探索等领域。(2分) 3) 自动化生产领域,如:焊接机器人、材料搬运机器人、检测机器人、装配机器人、喷漆和喷涂 机器人。(2分) 2.说明工业机器人的基本组成部分。 工业机器人由三大部分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。 六个子系统是驱动系统(1分)、机械结构系统(1分)、感受系统(1分)、机器人-环境交互系统(1分)、人机交互系统(1分)和控制系统。(1分) 3.简述工业机器人关节制动器的作用。 许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器, 其作用是: 在机器人停止工作时, 保持机械臂的位置不变; 在电源发生故障时, 保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。(6分) 4.机器人的新型驱动方式有哪些?新型驱动方式有什么优点? 磁致伸缩驱动、压电晶体驱动器、形状记忆金属、静电驱动器(4分)。新型驱动方式可以实现驱动元件的简单化和微型化,更适宜于机器人的使用。(2分) 5.试述运用D-H 方法建立机器人运动学方程时,如何建立连杆坐标系? 建立连杆坐标系的规则如下: ① 连杆n 坐标系的坐标原点位于n +1关节轴线上,是关节n +1的关节轴线与n 和n +1关节轴 线公垂线的交点。(2分) ② Z 轴与n +1关节轴线重合。 (2分) ③ X 轴与公垂线重合;从n 指向n +1关节。(1分) ④ Y 轴按右手螺旋法则确定。(1分) 6.工业机器人控制系统的特点有哪些? (1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。(2分) (2) 是一个多变量控制系统,要求系统具有一定的智能性。(1分) (3) 是一个复杂的计算机控制系统。(1分) (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,各变量之间还存在耦合。(1分) (5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此存在一个“最优”的问题。(1分) (本题10分)二、有一旋转变换,先绕固定坐标系0X 轴转30°,再绕0Y 轴转60°, 最后沿0Z 轴移动10,试求其变换矩阵。(列出A 的计算式4分,列出齐次变换矩阵4分,得出答案2分) 解: 学院名称 专业班级 姓名: 学号: 密 封 线 内 不 要 答 题 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 密 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 封 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃

最新工业机器人考试题库及答案

一、判断题 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 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。 2.在机器人的正面作业与机器人保持300mm以上的距离。 3.手动速度分为: 微动、低速、中速、高速。

4.机器人的三种动作模式分为: 示教模式、再现模式、远程模式。 5.机器人的坐标系的种类为: 关节坐标系、直角坐标系、圆柱坐标系、工具坐标 系、用户坐标系。 6.设定关节坐标系时,机器人的 S、L、U、R、B、T 各轴分别运动。 7.设定为直角坐标系时,机器人控制点沿 X、Y、Z 轴平行移动。 8.用关节插补示教机器人轴时,移动命令为MOVJ。 9.机器人的位置精度PL 是指机器人经过示教的位置时的接近程度,可以分为9个等级,分别是PL=0,PL=1,PL=2,PL=3,PL=4,PL=5,PL=6,PL=7,PL=8。马自达标准中,PL=1 指只要机器人TCP 点经过以示教点为圆心、以0.5mm为半径的圆内的任一点即视为达到;PL=2 指只要机器人 TCP 点经过以示教点为圆心、以20mm为半径的圆内的任一点即视为达;PL=3 指只要机器人TCP 点经过以示教点为圆心、以75mm 为半径的圆内的任一点即视为达到。 10.机器人的腕部轴为R,B,T,本体轴为S, L,U。 11.机器人示教是指:将工作内容告知产业用机器人的作业。 12.机器人轨迹支持四种插补方式,分别是关节插补,直线插补,圆弧插补,自由曲线插补,插补命令分别是MOVJ,MOVL,MOVC,MOVS。 13.关节插补以最高速度的百分比来表示再现速度,系统可选的速度从慢到快依次是 0.78%,1.56%,3.12%,6.25%,12.50%,25.00%,50.00%,100.00%。 14.干涉区信号设置有两种,分别是绝对优先干涉区和相对优先干涉区,基于设备安全方面考虑,现场使用的干涉区绝大多数都是绝对优先干涉区,并尽可能的通过作业时序上错开的方法来实现节拍最优化。 15.机器人按机构特性可以划分为关节机器人和非关节机器人两大类。 16. 机器人系统大致由驱动系统、机械系统、人机交互系统和控制系统、感知系统、

全国青少年机器人技术等级考试二级模拟试题

全国青少年机器人技术等级考试 二级模拟试题 下列人物中,哪位发明了电灯? A.牛顿 B.熊大 C.爱迪生 D.爱因斯坦 题型:单选题 答案:C 分数:1 首届机器人世界杯足球赛在哪里举办? A.日本 B.荷兰 C.美国 D.意大利 题型:单选题 答案:A 分数:1 机器人控制系统从基本原理和系统结构上可以分成哪两类? A.非伺服型系统和伺服型系统。 B. Windows系统和苹果系统。 C.非仿真型系统和非仿真型系统。 D.大系统和小系统。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列说法正确的是? A.凸轮机构一般有凸轮、从动件和机架三个构件组成。 B.凸轮机构一般有凸轮、主动从件和机架三个构件组成。 C.凸轮机构一般有凸轮、从动件和主动件三个构件组成。 D.凸轮机构一般有圆轮、从动件和主动件三个构件组成。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列事物中,有曲柄装置的是? A.自行车 B.自动晾衣架 C.电视机 D.以上都有 题型:单选题 答案:A 分数:1

一个人在匀速直线行驶的火车里向上跳起,发现仍落回原地,这是因为? A.人跳起厚,车厢内空气推着他向前运动。 B.人跳起到落地时间过短,偏后的距离看不出来。 C.人跳起到落地,在水平方向上人与车有相同的速度。 D.人跳起瞬间,地板给人一个向前的力,推着他一起向前运动。 题型:单选题 答案:C 分数:1 在机器人历史上,被称为“工业机器人之父”的是? A.阿西莫夫 B.英格伯格 C.诺伯特 D.弗里茨 题型:单选题 答案:B 分数:1 下面哪个不是机器人系统的基本结构? A.机械本体 B.人 C.计算机控制系统 D.传感系统 题型:单选题 答案:B 分数:1 工业机器人出现是在()世纪。 A. 18 B. 19 C. 20 D. 21 题型:单选题 答案:C 分数:1 ()决定了从动件预定的运动规律。 A.凸轮转速 B.凸轮大小 C.凸轮轮廓曲线 D.凸轮形状 题型:单选题 答案:C 分数:1 一节普通干电池电压是多少伏? A. 0.8 B. 1.0 C. 1.5

工业机器人技术应用大赛理论题试题C(带答案)

天津市工业机器人技术应用技能大赛 暨第三届全国工业机器人技术应用技能大赛选拔赛 理论竞赛试题 考试时间 :60 分钟 选手将答案填写在答题纸上,答题纸以外的答案无效 一、单项选择题 (共 50 题 ,每题 1 分,共 50 分) 1.电气控制线路原理图中,触头的位置是处于( D )。 A 不确定 B 通电状态 C 根据情况确定状态 D 未通电状态 2.在文字符号标志的电阻法中, 4K5 的阻值是( C )。 A 450K Ω B 45K Ω C 4.5K Ω D 4 x105K Ω 3.为保证机床操作者的安全,机床照明灯的电压应选( D )。 A 380V B 220V C 110V D 36V 以下 4.运 算 放 大 器 电 路 如 图 所 示 ,该 电 路 中 反 馈 类 型 为 ( A )。 A 串 联 电 压 负 反 馈 B 串 联 电 流 负 反 馈 C 并 联 电 压 负 反 馈 D 并 联 电 流 负 反 馈 5.如图 13-64 所示,多匝电感线圈 L 的电阻和电池内阻都忽略不计, 两个电阻的阻值都是 R , 电键 S 原来打开,电流 I 0 /2R ,今合上电键将一电阻短路,于是线圈有自感电动势产 生,这电动势( D ) A. 有阻碍电流的作用,最后电流由 I 0减少到零 B. 有阻碍电流的作用,最后电流总小于 I 0 C. 有阻碍电流增大的作用,因而电流 I 0 保持不变 D. 有阻碍电流增大的作用,但电流最后还是增大到 2I 0 L S I 0 u O

ε RR 图13-64 6.电器设备铭牌上所标出的电压、电流值都是指( B )。 A 最大值 B 有效值 C 瞬时值 D 平均值7.水平放置的带电平行板电容器两板间,悬浮着一个带负电的微粒,若从微粒取走一些负电荷(质量不变),为使它仍能悬浮,应该(A ) A 减小两板正对面积 B 增大两板的正对面积 C 使两板靠近些 D 使两板分开些 8.如图所示,闭合导线框的质量可忽略不计,将它从图示位置匀速拉出匀强磁场,若第一次用0.3 s 时间拉出,外力所做功为W1,通过导线横截面的电量为q1,第二次用0.9 s 时间拉出,外力做功为W2,通过导线截面电量为q2,则(C ) A. W1W2,q1q2 B. W1W2,q1q2 C. W1 W2,q1 q2 D. W1 W2 ,q1 q2 9.一带电粒子射入一固定在O 点的点电荷的电场中,粒子运动轨迹如图中虚线所示,图中实线是同心圆弧,表示电场的等势面,不计重力,可以判断(A ) A.此粒子一直受到静电排斥力作用 B.粒子在b 点电势能一定大于在a 点的电势能 C.粒子在b 点速度一定大于在a 点速度 D.粒子在a 点和c点速度大小一定相等 10.关于提高功率因数的说法,正确的是( A ) A 在感性负载上并联电容可以提高功率因数 B 在感性负载上串联电容可以提高功率因数 C 在阻性负载上并联电感可以提高功率因数

工业机器人考试试题库

《工业机器人》复习题 一、判断题 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.工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。() 12.机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率,统称为系统分辨率。() 13.正交变换矩阵R为正交矩阵。() 14.复合运动齐次矩阵的建立是由全部简单运动齐次矩阵求和所形成的。() 15.关节i的效应表现在i 关节的末端。() 16.并联关节机器人的正运动学问题求解易,逆运动学问题求解难。() 17.机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中所走过的路径。() 18.空间直线插补是在已知该直线始点、末点和中点的位置和姿态的条件下,进而 求出轨迹上各点(插补点)的位置和姿态。() 19.示教编程用于示教-再现型机器人中。(Y) 20.机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹,即运动点的位移、速度 和加速度。(Y)

21.关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。(N) 22.到目前为止,机器人已发展到第四代。(N) 23.磁力吸盘能够吸住所有金属材料制成的工件。(N) 24.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) 25.由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。(Y) 26.激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。(Y) 27.机械手亦可称之为机器人。(Y) 28.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) 29.借助于电磁波和声波可以构成接触型传感器。() 30.增量式编码器比起绝对式编码器加工难、安装严、体积大、价格高。() 31.计算机视觉学科中绝大多数问题为病态问题,既难以求解或解不唯一。() 32.示教-再现控制的给定方式中分直接示教和间接示教。直接示教便是操作人员 通过手动控制盒上的按键,编制机器人的动作顺序,确定位置、设定速度或限时。() 33.东大牛机器人足球队是中国第一支夺得世界杯冠军的代表队,填补了国空白。 () 34.图像恢复指是的光学镜头几何形变的矫正,补偿由于光学镜头所带来的图像畸 变。() 35.变位机的运动数(自由度)主要取决于被加工件的大小。() 36.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) 37.格林(格雷)码被大量用在相对光轴编码器中。(N) 38.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) 39.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

《工业机器人》复习资料题

《工业机器人》 一、填空题 1、按坐标形式分类,机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标 型、球坐标型 和关节坐标型四种基本类型。 2、作为一个机器人,一般由三个部分组成,分别是控制系统、传感系统和机械系统。 3、机器人主要技术参数一般有自由度、定位精度、工作范围、重复定位精度、分辨率、承载能力及最大速度等。 4、自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的的数 目,不包括末端操作器的开合自由度。 5、机器人分辨率分为编程分辨率和控制分辨率,统称为系统分辨率。 6、重复定位精度是关于精度的统计数据。 7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为真空吸盘、气流负压吸盘和 挤气负压吸盘等三种基本类型。 8、机器人运动轨迹的生成方式有示教再现运动、关节空间运动、空间直线运动和空间曲线运动。 9、机器人传感器的主要性能指标有灵敏度、线性度、测量范围、重复性、精度、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。 10、自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。 11、机器人的重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令下,机器人连续重复运动若干次时,其位置分散情况。12、机器人的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种。 13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。

14、机器人控制系统按其控制方式可以分为力控制方式、轨迹 控制方式和示教控制方式。 15、按几何结构分划分机器人分为:串联机器人、并联机器人。 二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中,选出一个最佳答案。) 1、工作范围是指机器人 B 或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。 2、机器人的精度主要依存于 C 、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动,通常用 A 来标记。 A R B W C B D L 4、RRR型手腕是 C 自由度手腕。 A 1 B 2 C 3 D 4 5、真空吸盘要求工件表面 D 、干燥清洁,同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平 C 平缓突起 D平整光滑 6、同步带传动属于 B 传动,适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩 7、机器人外部传感器不包括 D 传感器。 A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置 8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 C 工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。 9、机器人的精度主要依存于 C 、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 10、机器人的控制方式分为点位控制和 C 。 A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制 11、焊接机器人的焊接作业主要包括 A 。 A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C 平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊 12、作业路径通常用 D 坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具 13、谐波传动的缺点是 A 。

工业机器人技术试卷答案及评分标准

工业机器人技术 试卷B 卷 答案及评分标准 出卷教师: 适应班级: 考试方式: 本试卷考试分数占学生总评成绩的70 % 题号 一 二 三 四 五 总分 核分人 得分 复查总分 总复查人 (本题36分)一、简答(每小题6分,共36分) 1.简述工业机器人的主要应用场合。 1) 恶劣工作环境及危险工作,如:压铸车间及核工业等领域的作业环境。(2分) 2) 特殊作业场合和极限作业,如:火山探险、深海探密和空间探索等领域。(2分) 3) 自动化生产领域,如:焊接机器人、材料搬运机器人、检测机器人、装配机器人、喷漆和喷涂 机器人。(2分) 2.说明工业机器人的基本组成部分。 工业机器人由三大部分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。 六个子系统是驱动系统(1分)、机械结构系统(1分)、感受系统(1分)、机器人-环境交互系统(1分)、人机交互系统(1分)和控制系统。(1分) 3.简述工业机器人关节制动器的作用。 许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器, 其作用是: 在机器人停止工作时, 保持机 械臂的位置不变; 在电源发生故障时, 保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。(6分) 4.机器人的新型驱动方式有哪些?新型驱动方式有什么优点? 磁致伸缩驱动、压电晶体驱动器、形状记忆金属、静电驱动器(4分)。新型驱动方式可以实现驱动元件的简单化和微型化,更适宜于机器人的使用。(2分) 5.试述运用D-H 方法建立机器人运动学方程时,如何建立连杆坐标系? 建立连杆坐标系的规则如下: ① 连杆n 坐标系的坐标原点位于n +1关节轴线上,是关节n +1的关节轴线与n 和n +1关节轴 线公垂线的交点。(2分) ② Z 轴与n +1关节轴线重合。(2分) ③ X 轴与公垂线重合;从n 指向n +1关节。(1分) ④ Y 轴按右手螺旋法则确定。(1分) 6.工业机器人控制系统的特点有哪些? (1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。(2分) (2) 是一个多变量控制系统,要求系统具有一定的智能性。(1分) (3) 是一个复杂的计算机控制系统。(1分) (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,各变量之间还存在耦合。(1分) (5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此存在一个“最优”的问题。(1 分) 得分 评卷人 学院名称 专业班级: 姓名: 学号: 密 封 线 内 不 要 答 题 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 密 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 封 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃

青少年机器人技术等级考试一级年月日考试试题理论题

全国青少年机器人技术等级考试 考试试卷(一级) [所属分类]:各种题型测试 1.下列人物形象中,哪一个是机器人? . . 答案:D 题型:单选题 分数:2 2.车轮上有凹凸不平的花纹的作用是 A.装饰好看 B.增加摩擦力 C.省油耐用 D.乘坐舒适 答案:B 题型:单选题 分数:2 3.下图中,沿着哪个斜面向上拉动小车最省力 答案:D 题型:单选题 分数:2 4.使用滑轮组工作是因为它能 A.省力当但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 答案:C 题型:单选题 分数:2 5.木工师傅使用斧头作为工具,是利用()能省力的原理。 A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 答案:C 题型:单选题 分数:2 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时,杠杆 A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对

答案:B 题型:单选题 分数:2 7.如下图中,动滑轮有()个。 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.在山区常见到的盘山公路。修建盘山公路是利用我们所学的哪种简单机械 A.滑轮 B.杠杆 C.斜面 D.轮子 答案:C 题型:单选题 分数:2 9.关于简单机械,下列说法不正确的是 A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 答案:B 题型:单选题 分数:2 10.下列图片中,哪个不是机器人 答案:D 题型:单选题 分数:2 11.在下列日常生活中用到的工具中,具有传动链的是 A.电视机 B.自行车 C.滑板车 D.缝纫机 答案:B 题型:单选题 分数:2 12.下列简单的机械中,既可以省力,同时又可以改变力的方向的是 A.定滑轮 B.动滑轮 C.斜面D滑轮组 答案:D 题型:单选题 分数:2 13.下列说法不正确的是

机器人技术基础试卷

考试科目:机器人技术基础考试时间:120分钟试卷总分IQG分 题号■一--二二三四五六总分 得分 评卷 教师 一、简答题(本大题共3小题,每小题5分,总计15分) 1?示教再现式机器人 答:先由人驱动操作机,再以示教动作作业,将示教作业程序、位置及其他信息存储起来,然后让机器人重现这些动作。(5分) 2?机器人系统结构由哪几个部分组成 答:通常由四个相互作用的部分组成:机械手、环境、任务和控制器。 3?为了将圆柱形的零件放在平板上,机器人应具有几个自由度答:一共需要5个:定位3个,放平稳2个。(5分) (10分)下面的坐标系矩阵B移动距离d=(5 , 2, 6)T: Q 1 Q 2 1 Q Q 4 B = 0 0-16 .0 0 。 1 一 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。 解: (5分) -1 0 0 B neW = 0 1 0 0 0 1 .QQQ 5「0 1 0 21 2 1 0 0 4 6 0 0 -1 6 1 一 00 0 1 一(10 分) (10 分)求点P=(2, 3, 0 ~1 6 12 1 4)T绕X轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。

第2页共4页 U T B ,已知: 求:工件相对于基座的描述 B T P 0 10-2 0 0-1-3 -10 0 -9 .0 0 0 1 六、(15分)写出3R 平面机械手的各连杆参数和运动学方程(末端相对于基件三臂长位 l 1 、 I 2 、 l 3 ) O 解:各连杆参数如下: 可^1 H 解:P=ROt (X,45) 3=0 久卫 -0.707 3 = -0.707 0.707 - 4_ I I 4.95 一 (10 分) 四、(15分)写出齐次变换矩阵 {A}作以下变换: 绕Z 轴转90o ;( b )再绕X 轴转-90o ;( C )最后做移动(3,7,9) 0 -1 0 3 解:AT = 0 0 1 7 -1 0 0 9 - 0 0 1 (15 分) {u}的描述为U T P ,机器人基座相对于参考系的描述为 - 0 1 0 -H U TP = 0 0 -1 2 -1 0 0 0 - 0 1 一 - 1 0 0 们 ,U TB = 0 1 0 5 0 0 1 9 [ 0 0 0 1 一 解: B B U U -1 u T P = T U T P =[ T B ] T P [1 0 0 -1「0 1 1 0 -5 0 0 -1 2 0 I 0 1 -9 —1 0 0 0 0 0 1 一 0 0 0 1 一 (10 分) (5分) 0 0.707 0.707 0 Pl - 2 B T ,它表示相对固定坐标系 (a 五、(15分)设工件相对于参考系

工业机器人基础复习题知识讲解

1、机器人安应用类型可以分为工业机器人、极限作业机器人和娱乐机器人。2﹑机器人按照控制方式可分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力(力矩)控制方式和智能控制方式。 3、工业机器人的坐标形式主要有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 4、直角坐标机器人的工作范围是长方形形状;圆柱坐标机器人的工作范围是圆柱体形状;球坐标机器人的工作范围是球面一部分状。 5、工业机器人的参考坐标系主要有关节坐标系、工具参考坐标系、全局参考系坐标系。 6、工业机器人的传动机构是向手指传递运动和动力,该机构根据手指的开合动作特点可以分为回转型和移动型。 7、吸附式取料手靠吸附力取料,根据吸附力的不同分为磁吸附和气吸附两种。 8、气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作。按形成压力差的方法,可分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附几种。 9、手臂是机器人执行机构的重要部件,它的作用是支待手腕并将被抓取的工件运送到指定位置上,一般机器人的手臂有3个自由度,即手臂的伸缩升降及横向移动、回转运动和复合运动。 10、机器人的底座可分为固定式和移动式两种。 11、谐波齿轮传动机构主要有柔轮、刚轮和波发生器三个主要零件构成。 12、谐波齿轮通常将刚轮装在输入轴上,把柔轮装在输出轴上,以获得较大的齿轮减速比。 13、机器人的触觉可以分为接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。 14、机器人接触觉传感器一般由微动开关组成,根据用途和配置不同,一般用于探测物体位置,路径和安全保护。 二、选择题 1、世界上第一台工业机器人是(B ) A、Versatran B、Unimate C、Roomba D、AIBO 2、通常用来定义机器人相对于其它物体的运动、与机器人通信的其它部件以及运动部件的参考坐标系是( C ) A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 3、用来描述机器人每一个独立关节运动参考坐标系是( B ) A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 4、夹钳式取料手用来加持方形工件,一般选择(A )指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 5、夹钳式取料手用来加持圆柱形工件,一般选择( B )指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 6、夹钳式手部中使用较多的是( D ) A、弹簧式手部 B、齿轮型手部 C、平移型手部 D、回转型手部 7、平移型传动机构主要用于加持( C )工件。

工业机器人考试题库

一、判断题 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、关节空间就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与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就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与。(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就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就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.轨迹插补运算就是伴随着轨迹控制过程一步步完成的,而不就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.图像二值化处理便就是将图像中感兴趣的部分置1,背景部分置2。( N) 15.图像增强就是调整图像的色度、亮度、饱与度、对比度与分辨率,使得图像效果清晰与颜色分明。(Y) 二、填空题 1、机器人就是指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械。 2、在机器人的正面作业与机器人保持300mm 以上的距离。 3、手动速度分为: 微动、低速、中速、高速。 4、机器人的三种动作模式分为: 示教模式、再现模式、远程模式。 5、机器人的坐标系的种类为: 关节坐标系、直角坐标系、圆柱坐标系、工具坐标

机器人等级考试二级模拟题

机器人二级理论考试模拟题(A卷) (满分100分) 一、单选题(每题2分,共30题) 1.下列人物中,哪位发明了电灯 A. 牛顿 B. 熊大 C. 爱迪生 D. 爱因斯坦 2.首届机器人世界杯在哪举办 A. 法国 B. 日本 C. 美国 D. 英国 3.机器人控制系统从基本原理和系统结构上可以分成哪两类 A. 非伺服型系统和伺服型系统。 B. Windows系统和苹果系统。 C. 仿真型系统和非仿真型系统。 D. 大系统和小系统。 4.下列说法正确的是 A. 凸轮机构一般有凸轮、从动件和机架三个构件组成。 B. 凸轮机构一般有凸轮、主动从件和机架三个构件组成。 C. 凸轮机构一般有凸轮、从动件和主动件三个构件组成。 D. 凸轮机构一般有圆轮、从动件和主动件三个构件组成。 5.下列事物中,有曲柄装置的是 A. 自行车 B. 自动晾衣架 C. 电视机 D. 以上都有

6.火车在长直的轨道上匀速行驶,门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起,发现仍落回原地,这是因为 A. 人跳起厚,车厢内空气推着他向前运动。 B. 人跳起到落地时间过短,偏后的距离看不出来。 C. 人跳起到落地,在水平方向上人与车有相同的速度。 D. 人跳起瞬间,地板给人一个向前的力,推着他一起向前运动。 7.被称为“工业机器人之父”。 A. 阿西莫夫 B. 英格伯格 C. 诺伯特 D. 弗里茨 8.下面哪个不是机器人系统的基本结构 A. 机械本体。 B. 人。 C. 计算机控制系统。 D. 传感系统。 9.工业机器人出现是在()世纪。 A. 18 B. 19 C. 20 D. 21 10.()决定了从动件预定的运动规律。 A. 凸轮转速。 B. 凸轮大小。 C. 凸轮轮廓曲线。 D. 凸轮形状。 11.一节普通干电池电压是多少伏() A. 0.8 B. 1.0 C. 1.5

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