机器人技术华中科技大学熊有伦复习提纲及部分题库详细解答
机器人技术复习提纲
一．简答题
1.机器人内部传感器与外部传感器的作用是什么，它们都包括哪些？
答：内部传感器主要用于检测机器人自身状态；包括位移传感器角数字编码器、角速度传感器；
外部传感器主要用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等；包括：力或力矩传感器触觉传感器、接近绝传感器、滑觉传感器、视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器。
2.机器人的速度与加速度测量都常用哪些传感器？
答：速度：测速发电机、增量式码盘；
加速度：压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器。
3.机器人的力觉传感器有哪几种，机器人中哪些方面会用到力觉传感器？
答：种类：电阻应变片式、压电式、电容式、电感式、各种外力式传感器。
有三方面：
1.装在关节驱动器上的力传感器。
2.装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器。
3.装在机器人手抓指关节上的力传感器。
4.机器人的视觉传感器常用哪些方法，图像如何获取和处理？
答：图像的获取：1.照明2.图像聚焦成像3.图形处理形成输出信号。处理：1.图像的增强2.图像的平滑3.图像的数据编码和传输4.边缘锐化5.图像的分割。
5.能否设想一下，一个高智能类人机器人大约会用到哪些传感器技术？
答：位置传感器，速度传感器，触觉传感器，接近觉传感器，视觉传感器，听觉传感器，嗅觉传感器，味觉传感器。
6.编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？
两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。
7.简述直流电动机两种控制的基本原理
答：直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩，定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。
另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。
8.简述直流测速发电机的工作原理。
测速发电机(tachogenerator)是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速变换成电压信号，其输出电压与输入的转速成正比关系
直流测速发电机实际上是一种微型直流发电机。按励磁方式可分为两种型式。１．电磁式表示符号如图3-2（a）所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场。目前，我国生产的CD系列直流测速发电机为电磁式。 2．永磁式表示符号如图3-2（b）所示。定子磁极是由永久磁钢做成。由于没有励磁绕组，所以可省去励磁电源。具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展较快。其缺点是永磁材料的价格较贵，受机械振动易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，必须选用矫顽力较高的永磁材料。目前，我国生产的CY系列直流测速发电机为永磁式。 (a) (b) 图3-2 直流测速发电机 (a) 电磁式；(b) 永磁式永磁式直流测速发电机按其应用场合不同，可分为普通速度型和低速型。前者的工作转速一般在每分钟几千转以上，最高可达每分钟一万转以上；而后者一般在每分钟几百转以下，最低可达每分钟一转以下。由于低速测速发电机能和低速力矩电动机直接耦合，省去了中间笨重的齿轮传动装置，消除了由于齿轮间隙带来的误差，提高了系统的精度和刚度，因而在国防、科研和工业生产等各种精密自动化技术中得到了广泛应用。
9.为什么要引进齐次坐标,它有什么优点?
机器人的坐标变换主要包括平移和旋转变换,平移是矩阵相加运算,旋转则是矩阵相乘,综合起来可以表示为p’ = m1*p + m2(m1旋转矩阵,m2为平移矩阵, p为原向量,p’为变换后的向量).引入齐次坐标的目的主要是合并矩阵运算中的乘法和加法,合并后可以表示为p' = M*p的形式.即它提供了用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间中的一个点集从一个坐标系变换到另一个坐标系的有效方法.
10.定义
1.如果所有的变换都是相对于固定坐标系中各坐标轴旋转或平移,则依次左乘,
称为绝对变换.
2.如果动坐标系相对于自身坐标系的当前坐标轴旋转或平移,则齐次变换为依
次右乘,称为相对变换.
11. 机器人动力学:研究机器人的运动特性与力的关系.有两类问题:
动力学正问题:已知机械手各关节的作用力或力矩,求各关节的位移、速度、加速度
动力学逆问题:已知机械手各关节的位移、速度和加速度,求各关节的驱动力和力矩。
拉格朗日函数L 被定义为系统的动能K 和位能P 之差,即: 12. 工业机器人的工作范围：
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。
13. 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。
14. 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 15. 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
L K P =-
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。
16. 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。
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。 17. 什么叫冗余自由度机器人？
答：从运动学的观点看，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。
p B
p A
机器人技术相关考题部分题库
一. 计算题
1. 已知坐标系{B}的初始位姿与{A}重合,首先{B}相对于{A}的Z A 轴转60°,再
沿{A}的X A 轴移动10单位,并沿{A}的Y A 轴移动4单位.求位置矢量A P B0和旋转矩阵B A R.设点P 在{B}坐标系中的位置为B P=[5,9,0],求它在坐标系{A}中的位置。
B A R=R(Z, 600)=????
?????????-?100060cos 60sin 060sin 60cos =??????
??
?????
?
??
?
?-10
021******* 0B A P = ????
?
?????0410 因此可得： 0*B A
B B A
A P P R P +==????
????
??????
???
?-10
021********??????????095
+??????????0410 = ????
?
?????+??????????-0410083.8294.5 = ????
?
?????083.12706.4 2. 三． 矢量U=7i+3j+2k ，绕Z 轴转90度后，再绕Y 轴转90度。在上述基础
上再平移（9，-6，8），求最后得到的新的点矢量。
解：绕z 旋转90度得：
V=???????
??
???-10
00100000
10010*????????????1237=?????
?
??????-1273 绕y 旋转90度得：
W=?????????
???-10
00
00010010
0100*????????????-1273=?????
?
??????1372 再平移（9，-6，8）T
得：
t=????
?
???????111111
3. 一坐标系{B}与参考系重合,现将其绕通过q=[1,2,3]T 的轴
转30°,求转动后的{B}。
以 代入算式,有
4. 五． 坐标系{B}初始与{A}重合,让{B}绕ZB 旋转θ角;然后再绕XB 转φ角.
求把BP 变为AP 的旋转矩阵。
[]T
f 0707.0707.0=o
z y x f f f 0.300.0707.0====θ321===z y x q q q ?
???
??
???
???---=1000
04.0866.0354.0354.013.1354.0933.0067.013.1354.0067.0933.0)30,(o k Rot
3.对于下列综合变换矩阵，如何求所缺的值？ 列出步骤，不要求答案。
??????
???
???=10
00
20??3??707.05?0?F
解：根据R 的性质求解
5. 图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范
围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm ）。
6. 单连杆机器人的转动关节，从q = –5°静止开始运动，要想在4 s 内使该
关节平滑地运动到q =+80°的位置停止。试按下述要求确定运动轨迹：
(1)关节运动依三次多项式插值方式规划。 (2)关节运动按抛物线过渡的线性插值方式规划。
分）
（分20)
2(10
0000????
?
?????--=????
??
??????????-=φφ
θφ
θφφθφθθθθθφφφφc s c s s s c c c s s c c s c s s c
解：（1）采用三次多项式插值函数规划其运动。已知,
4,80,50s t f f ==-= θθ代
入可得系数为66.2,94.15,0,53210-===-=a a a a 运动轨迹：
()()()t
t t t t t t t 96.1588.3198.788.3166.294.1552
32-=-=-+-=?
??
θθθ
（2）运动按抛物线过渡的线性插值方式规划： ,
4,80,50s t f f ==-= θθ
根据题意，定出加速度的取值范围：
2
25.2116
854s =?≥?
?θ 如果选
242s
=?
?θ，算出过渡时间1a t ，
1a t =[42285
4244422422???-?-]=0.594s
计算过渡域终了时的关节位置1a θ和关节速度?
1θ，得
1a θ=
4.2)594.04221
(52=??+-
s s a s t 95.24)594.042(111=?==?
??θθ
7. 齐次矩阵表示为?
??????
??
???--10
0?201?100?01
0?，利用齐次矩阵的性质求出矩阵中“？”符
号的元素。
解： 设?????
??
??
???--=10020110
0010w z y x A ，根据齐次矩阵的性质，故w =0.
由于 ??
????=?????
??
??
???--=10100020110
0010P R z y x A ， 因为R 正交矩阵，
??????????--==010010z y x I RR T ??????????--001100z y x =????
???
???++11222z yz xz
yz y xy xz xy
x 比较对角线元素，??
???=+==+1
1111222z y x ???
??=±==∴010
z y x
此时可以用直角坐标三轴的相互关系决定取舍：
（取正） ???????
??
???--=1000201010
0101
00A 符合右手关系，可以是解。取负则不对了。
（取负） ?????
??
??
???---=1000
201010
010100
A 8. 有一台如题1.13图所示的三自由度机械手的机构，各关节转角正向均由箭
头所示方向指定，请标出各连杆的D-H 坐标系，然后求各变换矩阵1A ，2A ，
3
A 。
解：D-H 坐标系的建立
按D-H 方法建立各连杆坐标系 参数和关节变量
Y 0 Z 0
X 0
Z H
X H
Y H
X H
1A =??
???
????
???+-1000
0100cos 0sin 0sin 0cos 2111
11L L θθ
θθ 2A =?????????
???-100
00100sin 0cos sin cos 0sin cos 232
22322θθθθθθL L 3
A =?
?
???
?
?
?????-1000010
0sin 0cos
sin cos 0sin cos
343
33433θθθθθθL L
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android ），它由4部分组成：1，生命系统；2，造型解质；3，人造肌肉；4，人造皮肤。 1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中，构想了RUR 机器人，卡佩克把捷克语“Robota ”写成了“Robot ” 。
为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”：
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，与第一条相抵触者除外。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是：
“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或动物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
1.1988年法国的埃斯皮奥将机器人学定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划任务的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”。
2.公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。
3.1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了指南车,计里鼓车。
4.后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。
5.1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶；
6.1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。
7.现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，杰克·道罗斯制作于二百多年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐。
8.现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。
9.1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。这就是所谓的示教再
现机器人。1959年第一台工业机器人（可编程、圆坐标）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”（万能搬运）和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。－商业化的工业机器人
10.1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。
11.1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO（2002年）和索尼公司的QRIO。
12.到了1980年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”。随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国”的美称。
13.80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的机器人系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。第三代机器人
14.2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是世界上销量很大的一种家用机器人。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。
按机器人的开发内容与应用分类：
一、工业机器人(industrial robot) 二、操纵型机器人(teleoperator robot)
三、智能机器人(intelligent robot)
按机器人的发展程度分类：
一、第一代机器人第一代机器人主要指只能以示教-再现方式工作的工业机器人，称为示教-再现型。
二、第二代机器人第二代机器人带有一些可感知环境的装置，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应变化的环境。
三、第三代机器人第三代机器人是智能机器人，它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑推理、判断及决策，可在作业环境中独立行动；它具有发现问题且能自主地解决问题的能力。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。
没有机器人，人将变为机器；有了机器人，人仍然是主人。
美国“索杰纳”火星探测机器人
自主式的机器人小车，同时又可从地面对它进行遥控。它的重量不超过11.5公斤,车的尺寸为630毫米×480毫米,有六个轮子.最大速度为每秒0.4米.
1997年7月4日，美国航空航天局（NASA）发射的火星探路者号宇宙飞船携带“索杰纳”火星车登上了火星。
2002年日本本田公司最新研制的新一代机器人与一名模特握手。这种机器人拥有三项关键技术：“调整姿势”技术使之能象人一样自然跑动；“自行连续运动”技术使之能自行变更目的地行走路线；“加强视觉和动力传感器”技术使之在与人碰面时能顺畅地交流。它的跑步时速可达3公里，和人的慢跑速度差不多。
2.机器人机构
机器人本体主要包括:
(1) 机身；(2) 臂部；(3) 腕部；(4) 手部；(5) 行走机构；(6) 传动部件。
工业机器人手臂由连杆和关节构成。工业机器人手臂的关节常为单自由度主动运动副。
连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。
关节（Joint）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。
机器人机构的自由度
是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不包括手爪的开合自由度。称6个自由度的机器人为满自由度机器人；少于6个自由度的机器人为欠自由度机器人；多于6个自由度的机器人为冗余自由度机器人。
三、机器人机构的工作空间
1. 机器人手臂正常运动时手腕部坐标系原点P能到达的空间的集合,即由手腕参考点所掠
过的空间,记作W(P),又称可达空间,或总工作空间.
SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人
3个旋转关节,其轴线相互平行,在平面内进行定位和定向。(平面式关节机器人)
2.2 机身和臂部结构
2.2.1 机器人机身结构的基本形式和特点
机身：机身是连接、支撑手臂及行走机构的部件。作用：安装臂部的驱动装置或传动装置。类型：固定式、行走式
2.2.2 机器人臂部结构的基本形式和特点
手臂:手臂件是机器人的主要执行部件.作用:支撑腕部和手部，带动手及腕在空间运动。
特点:结构类型多,受力复杂.
2.3 腕部和手部结构
腕部是臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。目前，RRR型三自由度手腕应用较普遍。
机器人的手部作为末端执行器,是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件。
2.3.1 机器人腕部结构的基本形式和特点
腕部是机器人的小臂与末端执行器(手部或称手爪)之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部的空间姿态。
从驱动方式看，手腕一般有两种形式，即远程驱动和直接驱动。直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关节的附近直接驱动关节运动。远程驱动方式的驱动器安装在机器人的大臂、基座或小臂远端上，通过连杆、链条或其他传动机构间接驱动腕部关节运动。
按转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为滚转和弯转两种。
二、RRR型手腕
RRR型手腕容易实现远距离传动，RRR型手腕制造简单，润滑条件好，机械效率高，应用较为普遍。
2.3.2 机器人手部结构的基本形式和特点
安装在机器人腕部末端,直接作用于对象的装置叫做末端执行器.也可使用手部(hand)这个术语来代替末端执行器，它是装在机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。人的手有两种定义：第一种定义是医学上把包括上臂、手腕在内的整体叫做手；第二种定义是把手掌和手指部分叫做手。
1．按用途分
1) 手爪2) 工具
三、手爪设计和选用的要求
手爪设计和选用时最主要的是满足功能上的要求，具体来说要围绕以下几个方面进行调查，提出设计参数和要求。
1．被抓握的对象物2．物料馈送器或储存装置3．手爪和腕部匹配4．环境条件。
四、手爪的典型结构
1．机械手爪2．磁力吸盘 3．真空式吸盘
2.4 行走机构
行走机构按其行走移动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。
2.4.2 履带式移动机构
履带式移动机构称为无限轨道方式.
优点: (1)能登上较高的台阶；(2)着地压强小,与地面的粘着力也较强,适合于在荒地上移动；(3)能够原地旋转；(4)重心低,稳定。
3 机器人控制
什么是控制? 简单地说，控制就是为了达到一定目的而实行的适当操作。
3.1.1 机器人控制系统的组成
构成机器人控制系统的要素主要有：输入／输出设备；计算机硬件系统及控制软件；驱动器；传感器系统。
3.1.3 机器人的控制方式
开环控制和闭环控制
1、开环控制系统（open loop control system）
如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制系统称为开环控制系统。在开环控制系统中，不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。
3.1.3 机器人的控制方式
2、闭环控制系统（closed loop control system）
如果系统的输出量通过反馈环节回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统（Feedback Control System）。
3、开环控制系统与闭环控制系统的比较
开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。
闭环控制：有反向的联系,偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
机器人的控制系统一般都是闭环控制系统！
3.1.4 机器人的控制方式分类
1.直接示教法
2.遥控示教法
3.间接示教法
4.离线示教法
机器人手爪与外界接触有两种极端状态：
一种是手爪在空间中可以自由运动，这种属于位置控制问题；
另一种是手爪与环境固接在一起，手爪完全不能自由改变位置，可在任意方向施加力和力矩，属于力控制问题。大多数是位置/力的混合控制问题。机器人的速度、加速度控制。
3.3 PID（proportional，integral ，derivative）控制算法
下面给大家介绍一下在反馈控制中常用的PID控制。在PID控制的名称中，P指proportional(比例），I指integral（积分），D指derivative（微分），这意味着可利用偏差的比例值、偏差的积分值、偏差的微分值来控制。
PID控制器的三个参数有不同的控制作用：
（1）P控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在控制系统中，增大k P可加快响应速度，但过大容易出现振荡；
（2）积分控制器能消除或减弱稳态偏差，但它的存在会使系统到达稳态的时间变长，限制系统的快速性；
（3）微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，相对比例控制规律而言具有预见性，有助于减少超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，加快系统的跟踪速度，但对输入信号的噪声很敏感。
第4章工业机器人轨迹规划与智能机器人自主导航
１.轨迹规划概述
a)、定义
这里所谓的轨迹是指末端操作器或关节在运动过程中的位姿、速度和加速度。
工业机器人的轨迹规划是指根据工业机器人作业任务的要求，对工业机器人末端操作器或者关节在工作过程中位姿变化的路径、取向及其变化速度和加速度进行人为设定。
常见的机器人作业有两种：
?点位作业（PTP=point-to-point motion）
?连续路径作业（continuous-path motion），或者称为轮廓运动（contour motion）。
c)、轨迹规划既可以在关节空间也可以在直角空间中进行。
在关节空间中进行轨迹规划是指将所有关节变量表示为时间的函数，用这些关节函数及其一阶、二阶导数描述机器人预期的运动；在直角坐标空间中进行轨迹规划是指将手爪位姿、速度和加速度表示为时间的函数，而相应的关节位置、速度和加速度由手爪信息导出。
在规划机器人的运动时，还需要弄清楚在其路径上是否存在障碍物，这里主要讨论连续路径的无障碍轨迹规划方法。如果路径上存在障碍物，则在轨迹规划时还要考虑避障问题。
a. 三次多项式插值
只给定机器人起始点和终止点的位姿。
为了实现平稳运动，轨迹函数至少需要四个约束条件。即
解上面四个方程得：
注意：这组解只适用于关节起点、终点速度为零的运动情况。
例：设只有一个自由度的旋转关节机械手处于静止状态时，
=150，要在3s内平稳运动到达终止位置： =750，并且在终止点的速度为零。解：将上式的已知条件代入以下四个方程得四个系数：
a0=15, a1=0, a2=20, a3=-4.44
因此得：
直角坐标空间的轨迹规划步骤：给出机器人末端操作器的各个路径结点→确定通过路径点的拟合函数，然后根据拟合函数插值计算路径点之间的中间插补点的位姿、速度和加速度→解变换方程，进行运动学反解，求对应的各个关节的路径节点。
直角坐标空间轨迹规划与关节空间轨迹规划的区别是什么？直角坐标空间轨迹规划是对机器人末端操作器进行轨迹规划，而关节空间轨迹规划是对机器人各关节进行轨迹规划。插补运算在哪个坐标空间进行？在进行直角坐标空间轨迹规划时，必须反复求解逆运动学方程，根据机器人末端操作器的轨迹计算得到各关节的轨迹。
1．智能机器人定位问题
定位是智能机器人实现自主导航要解决的一个基本问题，它的目的是确定机器人在工作环境中的位置，根据定位过程的特性可以将定位分为相对定位和绝对定位。
第五章机器人的感觉系统
5.1.1 什么是传感器？
定义：将被测非电量通过某种原理转换成电信号的装置。
传感器能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出电信号。
起点和终点的关节速度约束
起点和终点的关节角度约束
t
t
t
t
t
t
t
t
64
.
26
40
)(
32
.
13
40
)(
44
.4
20
15
)(
2
3
2
-
=
-
=
-
+
=
??
?
θ
θ
θ
作用：将被测非电量转换成便于放大、记录的电量。
传感器的组成
①敏感元件(或称预变换器，也统称弹性敏感元件)
将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量（例如应变或位移），然后再利用传感元件，将这种非电量变换成电量。
②传感元件
凡是能将感受到的非电量（如力、温度等）直接变换为电量的器件称为传感元件。如压电晶体、光电元件及热电偶等。传感元件是利用各种物理效应或化学效应等原理制成的。说明:
并不是所有的传感器都包括敏感元件和传感元件
两部分，如合二为一的传感器：如固态压阻式压力传感器等。
5.1.2 传感器的常用性能指标
1、灵敏度S：
2、量程
3、线性度
4、重复性
5．精度
6.分辨率
5.2 机器人传感器的分类及特性
根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。
a.内部传感器
用来检测机器人本身状态参数（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置、速度及加速度的传感器。
b.外部传感器
用来检测机器人所处环境（如离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。
具体有力觉传感器、接近觉传感器、触觉传感器、滑觉传感器、视觉传感器及听觉传感器等。
5.2.1 内部传感器
用来检测机器人本身状态参数（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置、速度及加速度的传感器。
机器人的位置或速度控制通常是在关节空间进行的，机器人控制系统的基本单元是机器人单关节位置、速度控制，因此用于检测关节位置或速度的传感器也成为机器人关节组件中的一个基本单元。
二、速度传感器
1．测速发电机
直流测速发电机的结构原理1—永久磁铁；2—转子线圈；3—电刷；4—整流子
5.2.2 外部传感器
一、力觉传感器
工业机器人在进行装配、搬运、研磨等作业时需要对工作力或力矩进行控制。
力觉传感器使用的主要元件是电阻应变片。
通常我们将机器人的力传感器分为三类：
（1）装在关节驱动器上的力传感器，称为关节力传感器。用于控制中的力反馈。
（2）装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器，称为腕力传感器。
（3）装在机器人手爪指关节（或手指上）的力传感器，称为指力传感器。
二、接近觉传感器光纤式传感器
高锟，华裔物理学家，生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区），拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”，曾任香港中文大学校长。2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。
三、触觉传感器
触觉传感器在机器人中有以下几方面的作用：(1) 感知操作手指与对象物之间的作用力，使手指动作适当。(2) 识别操作物的大小、形状、质量及硬度等。(3) 躲避危险，以防碰撞障碍物引起事故。
四、滑觉传感器
机械手一般采用两种抓取方式：硬抓取和软抓取。硬抓取（无感知时采用）：末端执行器利用最大的夹紧力抓取工件。软抓取（有滑觉传感器时采用）：末端执行器使夹紧力保持在能稳固抓取工件的最小值，以免损伤工件。
五、机器人视觉传感器
视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的80%。
CCD（charge coupled devices，电荷耦合器件）
CCD （电荷耦合器件）的基本结构是一个间隙很小的光敏电极阵列，即无数个CCD单元组成，也称为像素点（如448×380）。它可以是一维的线阵，也可以是二维的面阵。
优点：体积小、质量轻、寿命长、抗冲击、耗电极少，一般只需几十毫瓦就可以启动。非特定人的语音识别系统
非特定人的语音识别系统大致可以分为语言识别系统，单词识别系统，及数字音（0~9）识别系统。
非特定人的语音识别方法则需要对一组有代表性的人的语音进行训练，找出同一词音的共性，这种训练往往是开放式的，能对系统进行不断的修正。
5.3 多传感器信息融合
多传感器信息融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。
“信息融合”一词是20世纪70年代初由美国最早提出。
6.2 机器人语言可以按照其作业描述水平的程度分为动作级编程语言、对象级编程语言和任务级编程语言三类。
6.2.1 动作级编程语言
动作级语言是以机器人的运动作为描述中心，通常由使手部从一个位置到另一个位置的一系列命令组成。动作级语言的每一个命令（指令）对应于一个动作。典型的动作级语言是VAL 语言。例，可以定义机器人的运动序列的基本语句形式为”MOVE TO (destination)”. 动作级编程分为关节级编程和末端执行器级编程两种
6.2.2 对象级编程语言
所谓对象即作业及作业物体本身。不需要描述机器人手爪的运动，只要由编程人员用程序的形式给出作业本身顺序过程的描述和环境模型的描述。
6.2.3 任务级编程语言
任务级编程语言不需要描述机器人对象物的中间状态过程，只需要按照某种规则（任务的类型）描述机器人对象物的初始状态和最终目标状态，机器人语言系统即可利用已有的环境信息和知识库、数据库自动进行推理、计算，从而自动生成机器人详细的动作、顺序和数据。
6.3.1 机器人编程语言系统的组成机器人语言包括语言本身、运行语言的控制机、机器人、作业对象、周围环境和外围设备接口等。
6.4 常用的机器人编程语言
一、动作级编程语言
1、WAVE语言
美国斯坦福大学于1973年研制出世界上第一种机器人语言——WAVE语言。
2、AL语言
在WAVE语言的基础上，1974年斯坦福大学人工智能实验室又开发出一种新的语言，称为AL 语言。AL语言设计的原始目的是用于具有传感器信息反馈的多台机器人或机械手的并行或协调控制编程。
3、VAL语言
美国的Unimation公司于1979年推出了VAL语言。
二、常用的对象级编程语言
美国IBM公司也一直致力于机器人语言的研究，取得了不少成果。1975年，IBM公司研制出ML语言，随后该公司又研制出另一种语言——AUTOPASS语言。
20世纪80年代初，美国Automatix公司开发了RAIL语言，同时，麦道公司研制了MCL 语言，独立于机器人在计算机系统上实现的一种编程方法——机器人离线编程方法
7.3 一些工业机器人
六自由度工业机器人是使用最广泛的工业机器人，自由度越多机器人的运动功能越强，但成本越高。六自由度工业机器人在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。四自由度工业机器人可用于搬运、点胶等简单的应用场合。
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。（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。（5分）
下面的坐标系矩阵B移动距离
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。
写出齐次变换矩阵TAB，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
0.2工业机器人与数控机床有什么区别？
答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链；
2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统；
3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。
4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。
0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T
，相对参考系作如下齐次坐标变换：
A=????
?
????
???--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
解：v ，
=Av=?????????
???--1000
0.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0????????????100.3000.2000.10=??
????
?
?????13932.1966.9 属于复合变换：
旋转算子Rot （Z ，30）=?
???
??
???
???-1000
010000866.05.0005.0866.0平移算子Trans （11.0，-3.0，9.0）
=?
?
???
???????-10000.91000.30100.11001 1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z 0轴转45，再绕其X 0轴转30，最后绕其Y 0轴转60，试求该齐次坐标变换矩阵。
解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y ，60）Rot （X ，30）Rot(Z ，45）
=
?????
???????-????????????-?????????
???-10
00010000707.0707.000707
.0707.010000866.05.0005.0866.00000110
00
05.00866.000100866.005.0=
?????
??
??
???----1000
0433.0436.0436.005.0612.0612.00750.0047.0660.0 1.3 坐标系{B}起初与固定坐标系{O}相重合，现坐标系{B}绕Z B 旋转30，然后绕旋转后的动坐标系的X B 轴旋转45，试写出该坐标系{B}的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。
解：起始矩阵：B=O=?
?
???
????
???100001000010
0001
最后矩阵：B′=Rot(Z ，30）B Rot （X ，45）=?????
?
?
??
???--1000
0707.0707.000612
.0612.05.000353
.0866.0 1.4 坐标系{A}及{B}在固定坐标系{O}中的矩阵表达式为
{A}=?
???
?????
???--10000.20866.0500.0000.00.10500.0866.0000.00.0000
.0000.0000.1 {B}=????
?
?
???
???----10000.3866.0433.0250.00.3500.0750.0433.00.3000.0500.0866.0 画出它们在{O}坐标系中的位置和姿势；
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。√
工业机器人应用技术课程标准
工业机器人应用技术课程标准 、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、电气控制与PLG机电设备故障诊断与维修 后续课程：工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型：专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术，包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课，课程理论和应用技术紧密结合，使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体，设计课程结构；以职业岗位能力要求为基础，改革课程内 容；以职业素质培养为主线，提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体，让学生了解工业机器人基 本原理和应用技能为目标，选取基本工业机器人的机械机构和运动控制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容，采用任务驱动的方式组织教学内容，以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识，培养学生了解和掌握工业机器人应
用能力。教学的过程是：案例导入T相关知识一案例讲解一知识拓展。 五、课程的目标 （一）总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的使用的一般方法与流程，具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1知识: 通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的结构，工业机器人的环境感觉技术，工业机器人控制，工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 （1）了解如何操作工业机器人，完成简单的动作。 （2）掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 （3）能分析出简单的故障所在。 （4）能设计出简单的末端操作器。 3、素质 （1）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 （2）培养科学的学习态度与作风，利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 （3）培养良好的专业触觉。 六、课程内容与学时分配 （一）课程内容与学时分配表
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) （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： (0,0,10)(,60)(,30) 13 3 0241 000cos 600sin 600100031 010001000cos30sin 30000 ==2200110sin 600cos 6000sin 30cos300313 00 100010001102440 01A Trans Rot Y Rot X =??? ??? ?????????????--?? ????????????-???????- ?????????????? ???? 得分 评卷人 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 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 《工业机器人技术》试卷B 第2页（共4页） 《工业机器人技术》试卷B 第1页（共4页）
全国青少年机器人技术等级考试一级模拟试题
全国青少年机器人技术等级考试 一级模拟试题 下列人物形象中，哪一个是机器人？ A. B. C. D. 题型:单选题 答案:D 分数:2 2.下列多边形中，最稳定的多边形是 A.
B. C. D. 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 A.A B.B C.C D.D 题型:单选题 答案:D 分数:2 4.机器人的英文单词是 A.botre B.boret
C.rebot D.robot 答案:D 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.如下图所示，利用定滑轮匀速提升重物G，向三个方向拉动的力分别是F1、F2、F3，三个 力的大小关系是 A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大 答案:D 题型:单选题 分数:2
7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.如下图中，动力从哪个齿轮输入时输出速度最小？ A.1号 B.2号 C.3号 D.以上均相同 答案:A 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.使用轮轴时，下面说法中错误的是 A.轮轴只能省力一半 B.动力作用在轮上可以省力 C.动力作用在轴上不能省力 D.使用轮半径与轴半径之比为2:1的轮轴时，可以省力一半（动力作用在轮上）答案:A 题型:单选题 分数:2 11.在正面这些常见的生活工具中，哪些含有传动链？ A.电视机 B.台式电脑 C.滑板车 D.自行车 答案:D 题型:单选题 分数:2 12.若把轮轴、定滑轮、动滑轮看作杠杆，则下列说法正确的是 A.轮轴一定是省力杠杆 B.定滑轮可以看作是等臂杠杆 C.动滑轮可以看作动力臂为阻力臂二分之一倍的杠杆 D.以上说法都不对 答案:B 题型:单选题
工业机器人技术课程标准
[课程] 《工业机器人技术》课程标准 1 课程概述 课程名称：工业机器人技术 课程性质：专业核心课 参考学时：56学时 参考学分：学分 开设时间：第四学期 2 课程性质和任务 本课程是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，是必修课。其任务是：使学生掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器工作站系统建模及仿真等技术，培养学生具备一定的工业机器人编程及仿真设计能力。内容包括工业机器人典型应用案例、离线编程基础、机器人工作站系统模型、程序及轨迹设计、工业机器人现场编程基础知识等。 3 课程目标 知识目标 （1）熟悉工业机器人离线编程应用领域； （2）掌握离线编程软件安装过程； （3）掌握离线编程软件的工作界面使用方法； （4）掌握工业机器人工作站系统外部设备模型构建方法； （5）掌握工业机器人仿真工作站的构建流程； （6）掌握工业机器人工作站的离线编程方法； （7）掌握工业机器人工作站的仿真测试方法； （8）掌握机器人工件及工作站设备的三维建模与设计分析。 （9）掌握工业机器人的现场手动操纵。 （10）掌握工业机器人的现场轨迹编程及设计。 能力目标 （1）能安装工业机器人离线编程软件； （2）能构建工业机器人工作站系统模型；
（3）能按要求在离线编程软件下编写工作站控制程序； （4）能对工业机器人工作站进行仿真测试。 （5）能对工业机器人进行现场操纵及编程操纵。 素质目标 （1）具有分析与决策能力； （2）具有发现问题，解决问题的能力； （3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力； （4）具有组织管理能力； （5）培养良好的职业素养和一定的创新意识； （6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德； 4 课程设计思路 根据职业能力标准，以重点职业能力为依据确定课程目标，依据职业能力整合所需相关知识和技能，设计课程内容，以工作任务为载体构建“能力递进”课程。 课程结构以就业岗位对就业人员知识、技能的需求取向，通过理实一体化教学、项目式技能训练、综合案例考核等活动，构建机器人工作站典型应用、轨迹设计及编程、机械及动态装置、现场编程基础等四大模块的知识结构和能力结构，形成相应的职业能力。本课程的前续课程是《机电工程技术基础》和《PLC控制系统的设计与维护》，并为后续课程《工业机器人工作站集成与维护》、《行业应用典型工作站维护》提供相应的理论及技术支持。 课程主要内容为ISO 、IOS 15187:2000/GB/T 19399-2003、IEC 9506-3:1991、ISO/IEC 9506-3:1991、DIN7168-91、GB/T 33262-2016标准中的知识点和操作要求。 5 课程教学设计 表课程教学设计
全国青少年机器人技术等级考试一级2017.8真题
全国青少年机器人技术等级考试（一级2017.8.26）真题 一、单选题(共30题，每题2分，共60分) 1.在玩跷跷板的时候，如果坐在左边的小朋友比坐在右边的小朋友轻，要想保持跷跷板平衡，应该（B） A.左边的小朋友坐的更靠近支点 B. 右边的小朋友坐的更靠近支点 C. 左右两个小朋友互换位置 D. 右边的小朋友坐的更远离支点 2.家用扫地机器人一般采用的驱动方式为（A） A. 电力驱动 B. 液压驱动 C. 气压驱动 D. 水驱动 3.机器人的基本结构不包括（D） A.机械部分 B. 传感部分 C. 控制部分 D. 传动部分 4.下列机械结构不能用10N的拉力提起15N重的物体的是（A） A. 一个定滑轮 B. 一个动滑轮 C. 杠杆 D. 斜面 5.下列说法错误的是（B） A.°功的大小是力乘以力的方向上移动的距离，单位是焦耳 B. 只要省力就会费距离，费力就会省距离 C. 使同一物体达到相同的作用效果，对他做的功不是固定的 D. 任何机械都不省功 6.使用滑轮组工作是因为它能（C） 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. 能够减小手动工作的距离 7.齿轮传动的缺点是（D） A.准确无误的传递动力 B. 传动力大 C. 结构紧凑 D. 噪音大 8.下列说法不正确的是（C） A. 皮带的噪音比齿轮和传动链的小 B. 传动链、皮带可以远距离传递动力 C. 皮带、齿轮、传动链结构中的两轮转动方向都必须是同向 D. 传动链每一节都可以拆卸，所以传动的距离可以自由调节 9.下列人物形象中，哪个是机器人(C)
A. B. C. D. 10.使用下列简单机械，为了省力的是（B） A.龙舟比赛用的船桨 B. 开瓶用的瓶起子 C. 理发用的剪刀 D. 旗杆顶的定滑轮 11.有一对相互啮合传动的齿轮，小齿轮带动大齿轮转动时，此齿轮传动的作用是（B） A.加速 B. 降速 C. 匀速 D. 不确定 12.给小车一个匀速向前的力使小车在桌面上滑动，下列说法错误的是（D） A.在手将要推动小车之前，小车与桌面之间存在静摩擦力 B. 小车会在桌面上滑动一段距离后停下 C. 小车行驶过程中受重力、滑动摩擦力、支持力 D. 小车会一直在桌上保持匀速运动下去 13.下列描述不正确的是（D） A.履带是围绕着主动轮、负重轮、诱导轮和托带轮的柔性链环 B. 履带是一种传动装置，从理论上来说与传动链相同 C. 履带增大了与地面接触面积，分散了压力，减小对于地面压强 D. 履带减少了与地面的摩擦力 14.在荡秋千时，下列说法错误的是（D） A.从最低点到最高点的过程中，速度越来越小 B. 从最低点到最高点的过程中，动能转化为重力势能 C. 到达最低点时，速度最大 D. 到达最高点时，重力势能全部转化为动能 15.下列说法不正确的是（D） A. 角速度是指圆周运动中在单位时间内转过的弧度，即齿轮每秒转动的角度。 B. 线速度是指圆周运动中在单位时间内转过的曲线长度。 C. 转速是指圆周运动中在单位时间内转过的圈数。 D. 线速度一定，齿轮越大，角速度和转速越大。 16.下列选项中不是利用到三角形稳定性的是（D） A.金字塔 B. 吊车 C. 秋千支架 D. 拉伸门
工业机器人课程设计
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
全国青少年机器人技术等级考试试卷(一级)2018年0317
20180317 全国青少年机器人技术等级考试试卷（一级） 试卷编号：866879 试卷录入者：机器人包老师 试卷总分：100 出卷时间：2019-02-16 16:12 答题时间：30 分钟 分数：100 题数：45 一、单选题( 共30 题，每题 2 分，共60 分) 1. 如图所示，于力F1、F2 的大小关系描述正确的是？ [2 分] A.F1=F2 B.F1
D.旗杆顶端有一个动滑轮 参考答案： A 5. 下列图中那一组是齿轮传动装置？[2 分] A. B. C. D. 参考答案： B 6. 下图中哪个实物运用到四边形原理？[2 分]
A. B. C. D. 参考答案： B 7. 动滑轮实质是？[2 分] A.等臂杠杆 B.费力杠杆 C.省力杠杆 D.以上都不是
参考答案： C 8. 传动链和齿轮传动共有的特点是？[2 分] A.同向传动 B.噪音小 C.准确无误的传递动力 D.自由调节距离 参考答案： D 9. 有关轮轴描述正确的是？[2 分] A.用轮轴工作一定是省力的 B.轮轴是能连续转动的杆杠 C.轮轴在转动时轮与轴的速度不一样 D.汽车的方向盘不是一种轮轴 参考答案： B 10. 关于单摆正确的说法是？[2 分] A.单摆运动周期与重力加速度有关 B.单摆运动周期与单摆的摆长无关 C.同一个单摆如果放在月球上，其运动周期与地球的一样 D.单摆等时性是说所有的单摆运动周期相等 参考答案： A 11. 汽车轮胎上设置花纹的目的是？[2 分] A.美观，没有实质用途 B.起到警示的作用 C.让轮胎减少与地面之间的摩擦，防止打滑 D.让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑 参考答案： D 12. 在杠杆结构中，杠杆绕着转动的固定点称为？[2 分 ] A.圆点 B.阻力点 C.支点 D.动力点 参考答案： C 13. 以下属于费力杠杆的一组是？ [2 分] A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 参考答案： C 14. 斧头的外形的设计，是利用（）能省力的原理。[2 分]
东北大学-机器人技术B试卷包含答案
东北大学继续教育学院 机器人技术试卷（作业考核线上） B 卷 学习中心：院校学号：姓名： （共 4 页） 总分题号一二三四五六七八九十得分 一、选择题（4选1，多于4个的为多选题；共20分，每小题2分）打 1．当代机器人主要源于以下两个分支： 1)．计算机与数控机床 2)．遥操作机与数控机床 3)．遥操作机与计算机 4)．计算机与人工智能 2．运动学正问题是实现如下变换： 1)．从操作空间到关节空间的变换 2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)．从关节空间到操作空间的变换 3．动力学的研究内容是将机器人的______联系起来。 1)．传感器与控制 2)．运动与控制 3)．结构与运动 4)．传感系统与运动 4．为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时： 1)．速度恒定，加速度为零 2)．速度为零，加速度恒定 3)．速度为零，加速度为零 4)．速度恒定，加速度恒定
5．应用通常的物理定律构成的传感器称之为 1)．结构型 2)．物性型 3)．一次仪表 4)．二次仪表 6．测速发电机的输出信号为 1)．数字量 2)．模拟量 3)．开关量 4)．脉冲量 7．GPS全球定位系统，只有同时接收到____颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置。 1)．2 2)．3 3)．4 4)．6 8．如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业将会变得相当困难。此时应该考虑： 1)．PID控制 2)．柔顺控制 3)．模糊控制 4)．最优控制 9．谐波减速器特别适用于工业机器人的哪几个轴的传动？ 1)．S轴 2)．L轴 3)．U轴 4)．R轴 5)．B轴 6)．T轴 10．集控式足球机器人的智能主要表现在哪两个子系统？ 1). 机器人小车子系统 2). 机器人视觉子系统3). 机器人通信子系统 4). 机器人决策子系统 5). 机器人总控子系统 二、判断题（回答Y/N，Y表示正确，N表示错误；共30分，每题2分） 1．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。（N ） 2．关节i的效应表现在i 关节的末端。（Y） 3．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。（N ） 4．步进电动机一般作为闭环伺服系统的执行机构。（N ） 5．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。（ N ）6．格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（ N ）
机器人技术试题及答案课件.doc
第1 章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。 2、工业机器人是如何定义的？ 工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机 可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。 3、按几何结构，机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？ 机器人的自由度（Degree of Freedom, DOF ）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立 运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标， 它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。 机器人的工作空间（Working Space）是指机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。 由于末端执行器的形状尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不 安装末端执行器时的工作区域。 第2 章 1、机器人系统由哪三部分组成？答：操作机、驱动器、控制系统 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？ 答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节）连接在一起的空间开链机构， 主要由手部、腕部、臂部和机座构成。 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？ 答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工 件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作 的功能，并安装于机器人手臂的最前端。 分类：1.机械夹持式手 2.吸附式手 3.专用手 4.灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。 典型机构： a 齿轮齿条式 b 螺母丝杠式 c 凸轮式 d 平行连杆式.回转型典型:a 楔块杠杆式 b 滑槽杠杆式 c 连杆杠杆式 d 齿轮齿条式 e 自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式（1）气吸式:气吸式手是利用 吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a 挤压排气式 b 气流负压式 c 真空抽气式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力 来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。 根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为： a 永磁式 b 励磁式
《工业机器人技术》课程教学大纲
《工业机器人技术》课程教学大纲 课程名称：工业机器人技术 英文名称：Industry Robot Technology 课程编码： 学时/学分：18/1 课程性质：选修 适用专业：机械设计制造及其自动化 先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论 一、课程的目的与任务 《工业机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。其主要任务是培养学生： 1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力； 2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法； 3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的 能力； 4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。 二、教学内容及基本要求 第一章绪论 教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。 教学重点和难点：介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数，工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。 教学方法与手段：课堂教学 第一节机器人的分类 第二节工业机器人的应用和发展 1.2.1 工业机器人的应用 —1 —
1.2.2 工业机器人的发展 第三节工业机器人的基本组成及技术参数 1.3.1 工业机器人的基本组成 1.3.2 工业机器人的技术参数 1.3.3 工业机器人的坐标 1.3.4 工业机器人的参考坐标系 习题 第二章工业机器人机构 教学目的和要求：本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计形式。 教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。教学方法与手段：课堂教学 第一节机器人末端操作器 2.1.1 夹钳式取料手 2.1.2 吸附式取料手 2.1.3 专用操作器及转换器 2.1.4 仿生多指灵巧手 2.1.5 其它手 第二节机器人手腕 2.2.1 手腕的分类 2.2.2 手腕的典型结构 2.2.3 柔顺手腕结构 第三节机器人手臂 第四节机器人机座 2.4.1 固定式机器人 2.4.2 移动式机器人 第五节工业机器人的驱动与传动 2.5.1 直线驱动机构 2.5.2 旋转驱动机构 —2 —
机器人学导论复习题及参考答案 新
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机器人学导论 一、名词解释题： 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。 x y z O u v w t 2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。 θ1 θ2 θ3 L 2 L 1 L 3 x 0 y 0 O 3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1 和θ2.
θ1 θ2 L 2 L 1 x y P 4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ A 和τ B 。 τ1 L 2 x y P L 1 τ2F A F B 0y f ?? ???? 0x f ?????? 5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长 l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅 可比矩阵为 1121221211212 212l s l s l s l c l c l c θθ---?? =? ?+?? J θ1 -θ2 l 2 l 1 x 0 y 0 O x 3 y 3v 3
《机器人技术及应用》综合习题
《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。（对） 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。（错） 3. 对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。（对） 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。（错） 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。（错） 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。（对） 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。（对） 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。（错） 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。（对） 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。（对） 11. 腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。（对） 12. 机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。（错） 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。（对） 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。（错） 15. 感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。（对） 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，称之为智能机器人。（对） 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。（错） 18. 20世纪50年代中期，机械手中的液压装置被机械耦合所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人。（错） 19. 一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。（对） 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制，可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器，是技术较为先进的机器人。（对） 1. 刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。（对） 2. 机构自由度只取决于活动的构件数目。（错） 3. 活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。（对） 4. 机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量，求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。（对） 5. 机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿，求机器人实现此位姿的关节变量。（对） 6. 机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。（对） 7. 对于机械臂的设计方法主要包括为2点，即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。（错） 8. 球面坐标型机械臂主要由一个旋转关节和一个移动关节构成，旋转关节与基座相连，移动关节与末端执行器连接。（对） 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。（对） 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。（对） 11. 腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。（对） 12. 刚体在空间中只有4个独立运动。（错） 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。（对） 14. 在机构中，每一构件都以一定的方式与其他构件相互连接，这种由两个构件直接接触的可动连接称为运动副。（错） 15. 运动副可以根据其引入约束的数目进行分类，引入一个约束的运动副称为二级副。（错） 16.通过面接触而构成的运动副，称为低副；通过点或线接触而构成的运动副称为高副。（对） 17. 两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。（错） 18. 构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。（对）
工业机器人课程
1、请为工业机器人和智能机器人给出定义。 答：工业机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来完成各种任务并具有编程能力的多功能机械手。 智能机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。 2、简述工业机器人的组成部分及其作用。 答：工业机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。 其中，机械系统由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成；工业机器人的机械系统的作用相当于人的身体。 驱动系统可分为电气、液压、气压驱动系统以及它们结合起来应用的综合系统组合；该部分的作用相当于人的肌肉。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能；该部分的作用相当于人的大脑。 感知系统由内部传感器和外部传感器组成。其中，内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控
制系统提供反馈信息；外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度、接触程度等，用于引导机器人，便于其识别物体并作出相应的处理。 该部分的作用相当于人的五官。 3、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答：自由度：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。 重复定位精度：工业机器人的精度指定位精度和重复定位精度。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。 工作范围：工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能达到的的所有点的集合，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：承载能力是指机器人的工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 4、工业机器人按坐标形式分为哪几类？各有什么特点？ 答：工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 直角坐标型：机器人的运动方程可独立处理，且方程是
机器人技术基础(课后习题问题详解)
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作围、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，是重复同一位置的围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作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围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？ 答： 从运动学的观点看，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。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作围（画图时可以设L2=3cm ）。 1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T ，相对参考系作如下齐次坐标变换： A=????? ???????--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
《工业机器人技术》电子教案.docx
XXXXXXXX）学院 教师课时授课计划 教师姓名 XXX 课程名称工业机器人技术授课时数4累计课时4 授课日期XXXX 年月日XXXX 年月日XXXX年月日授课班级工业控制 141 、 142XXXXX XXXXX 第1/2讲项目一：工业机器人应用技术概述 1、工业机器人的行业应用领域。 知识点2、工业机器人的种类品牌机器特征。 教学目标 3、工业机器人的类型与基本组成结构。 能力培养了解并掌握工业机器人的基本功能、结构及在自动化生产中的应用。 教学重点工业机器人的类型、品牌、市场及其功能应用分析。 教学难点工业机器人的类型与基本组成结构。 教具XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 作业复习本节课程的内容、预习下一讲课程内容。 教学内容 ---- 过程教学方法说明 时间（分钟）新课引入： 通过工业机器人在各个行业的十大典型应用视频引入视频与讨论结 介绍20 分合 本课题，了解工业机器人在自动化生产领域中的功能与作 用，工业机器人的使用安全规则。 典型行业应用介绍： 1、讲解工业机器人典型搬运领域的应用与分析。 2、讲解工业机器人典型焊接领域的应用与分析。 3、讲解工业机器人典型组装领域的应用与分析。视频讲授重点60 分 4、讲解工业机器人典型喷涂领域的应用与分析。 5、讲解工业机器人典型上下料领域的应用与分析。 6、讲解工业机器人典型分拣领域的应用与分析。 典型类型及品牌介绍：
1、讲解六轴工业机器人的功能及介绍。 2、讲解四轴工业机器人的功能及介绍。 视频讲授操 3、讲解高速并联机器人的功能及介绍。难点80 分 作 4、讲解双臂智能工业机器人的功能及介绍。 5、ABB/KUKA 安川 /发那科品牌工业机器人介绍。 7、讲解工业机器人的基本结构。 课堂小结总结介绍20 分 合计共180分 1
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