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基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性

文章编号　10042924X (2002)022*******

迟冬祥,颜国正

(上海交通大学电子信息学院820所,　上海200030)

摘要:介绍了一种基于蚯蚓运动原理的微小机器人内窥镜系统的原型,分析了单一构件活动件的运动特性,并通过调整各个线圈的驱动波形可以有效地控制微小机器人的运动。详细讨论了构件通电时间与构件活动件的运动位移、速度、加速度的关系,由此确定了微小机器人驱动电压的最高频率。可以通过调整驱动电压的频率来调节微小机器人的运行速度;也可以通过减少构件的通电时间解决微小机器人在运行过程中的发热问题。这项研究为微小机器人内窥镜的实际应用奠定了基础。关　键　词:微小机器人;内窥镜;驱动机理;运动特性中图分类号:TP242 文献标识码:A

1　引　言

微创治疗(M IT )减轻了病人的痛苦,降低了治疗的费用,是外科诊断与手术发展的方向。作为微创治疗的一部分,内窥镜应用于疾病检查、微创治疗等多个领域,由于其无创性和有效性,引起了研究者的广泛关注。现在,用于消化道的内窥镜仍是刚性或半刚性的,其远端动作由绳索及外部旋钮控制。由于肌肉的皱折、凹陷和弯曲,很难做到将内窥镜插入肠道深处而又不形成肠道折叠和组织损伤。所以,微小机器人内窥镜近几年来得到迅速发展。

Ikuta 在1988年提出了以微小机器人代替传统内窥镜的设想[1]。他将医用机器人M EDI 2WORM 用于对大肠的检查。机器人和微夹持器由形状记忆合金驱动。这种主动式内窥镜机器人原型的直径是13mm ,长215mm 。从那以后,微型医用机器人内窥镜的驱动机理和理论的研究更多涌现出来。尺蠖型机器人内窥镜[2-5]是最具有代表性的。Slatkin A B 等人的尺蠖型机器人内窥镜[2]的驱动包括驱动单元和伸展单元,由于这种机制由流体(气体)压力作为驱动源,因此解决了两个问题:首先,机器人的直径可以随着肠道各部

分直径的变化而变化;其次,机器人可以适应肠道

的柔软、纤弱和粘滑。在文献[6]中,Krishnan S M 等人研制的用于内窥镜系统的微小机器人由组合机制完成驱动和操纵,机器人尺寸为30mm ×40mm ×85mm 。其路径规划通过图像和触觉传感器参数的融合实现。Ikeuchi K 等人提出了以螺旋形棱纹圆柱体驱动的机理[7,11]。在文献[8]中,Peirs J 等人介绍了两种可集成到主动式内窥镜系统中的微机器人执行器。这种内窥镜是基于尺蠖运行原理的,它将被用于人体结肠的介入检查。在上述的几种机器人内窥镜的研究中,以形状记忆合金驱动和气流驱动方式为主。由于人体肠道内的温度较高且不能承受太高的温度,形状记忆合金的变形与回复温差必须较小,因而形状记忆合金驱动的速度较慢。采用气流驱动方式的机器人外径不可能太小,而且靠扩张方式行走会引起患者的不适甚至痛苦[2]。

在众多的机器人内窥镜中,用于肠道检查的机器人内窥镜是研究的重点之一。这是由肠道在人体中的特殊地位决定的。人的消化道始于咽止于肛门,主要包括食道、胃、小肠、大肠和直肠。由于消化道两端有自然开口与外界相通,肠道内窥镜很容易由人体的自然开口进入。所以,消化道是最早为内窥镜所触及的领域。

收稿日期:2001209222;修订日期:2002201207

第10卷　第2期

2002年4月光学　精密工程Optics and Precision Engineering

Vol.10　No.2Apr .　2002

本文提出了一种基于蚯蚓运动原理的肠道检查微小机器人内窥镜的原型(图1)。这种机器人的外形很小,长64mm ,外径7mm ,重9.8g 。它的头部可以携带CCD 等微小摄像器件,将肠道的图像传输出来。机器人各个单元之间由2自由度的铰链连接,使它可以适应蜿蜒盘曲的肠道。本文对这一机器人的构造、驱动原理和单一构件的运动特性作了讨论

。

图1　机品人内窥镜原型

Fig.1　Prototype of the robotic endoscope.

2　肠道检查微小机器人

微小机器人是基于蚯蚓运动原理的[9],它由

几个结构相同的构件组成。各个构件间由2自由度的铰链连接,这就使微小机器人在肠道中可以自由调整自身的体态。机器人的头部,安装了照明和成像装置。图2是一个基本构件的剖面图,包括磁体和活动件。

磁体的外层和内层是永磁材

图2　构件截面图

Fig.2　Cross -sectional view of the component.

料,在底部由纯铁材料连接内层磁体和外层磁体。

由于在磁体的顶部内、外层磁体距离近,因此磁力

线集中于此,均匀密布,沿径向由内部磁体外表面指向外部磁体内表面。活动件(包括线圈和线圈轴)的线圈无电流通过时,可以自由运动。当线圈通有正向电压时,活动件相对于磁体向外弹出一个单位位移,也就是一个步距;反之,活动件向里缩回一个步距。当各个基本构件的线圈按次序通以一定方式的电压时,机器人就前进或后退,典型的驱动电压波形如图3所示

。

图3　典型驱动波形

Fig.3　Typical driving waveform.

3　单一构件的运动特性

在运动过程中,机器人的整体运动是靠各个

构件的一定次序的单独运动实现的。活动件的线圈由于通过了电流并处于磁场中,受到安培力的作用沿轴向运动;在磁场中运动的线圈产生了感应电动势,感应电动势的方向与线圈的外加阶跃电压变化的方向相反。活动件在外磁体内部来回运动,相对于它所受到的电磁力而言,受到的摩擦力较小,在此忽略不计。因此,有:

d 2

d t 2

=U (t )-BL

d x d t

?BL ,(1)

整理此式,得到:

M R BL ?d 2

x d t

2+BL d x

d t =U (t ),(2)

式中,M 是活动件的质量,R 是线圈的电阻,B 是线圈运动区域的磁感应强度,L 是线圈处于径向磁场中的导线长度,U (t )是线圈的外加阶跃电压,其值由下式表示:

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U (t )=

0≤t ≤τ

t >

,(3)

令a =M R

,b =BL ,则有:

a d 2x d t

2+b d x d t =U (t ),(4)

方程(4)的初始条件是

d x d t

t =0

　=0,x

t =0

=0,(5)

在式(5)的条件下由方程(4),有位移表达式:

x (t )

0≤t ≤

τ =L

-1

[V (as +b )s 2]=V b t -aV b

2(1-e -b

a t )

(6)

x (t )t >τ　=L

-1

[V (1-e -τ

s )(as +b )s 2

V τb +aV b

2(1-e b a τ)?e

-b a

t ,

(7)

又有速度和加速度表达式:

d x

d t 0≤t ≤

τ =V

(1-e -b a t )

,(8)

d x d t

t >0

(1-e b a τ)

-b a t ,(9)

d 2x

d t 20≤t ≤

τ =V

?e -b a

t ,(10)

d 2x d t 2

t >0　=

(1-e b a τ)?e -b a

t ,(11)

在本文的实验条件下,M 、R 、L 、U (t )均唯一确定,如表1所示。其中B 值由实验测得[9]。

表1　实验构件参数表

Table 1　Parameters of the component

Parameters Values M/kg

0.002R/Ω32.9B/Tesla 0.06L/m 5.32U (t )/V

图4是当线圈通电时间τ为0.1s 时,活动件的位移曲线、速度曲线、加速度曲线(横坐标为时

间,纵坐标对应各自的单位)。

τ为其他值时,曲线形状大体相同。当t →∞时,由式(7),有:

lim t →∞

x (t )=

V τ

, (12)

可见,x (t )的极限值与τ值成正比。但在实际运

行过程中,并不允许t →∞,只要活动件移动一个步距即可。在本文的讨论中,活动件的步距是

3mm 。移动一个步距,可能在t ≤

τ之前实现,也可能在t >τ后实现:

(a )在t ≤τ前实现一个步距,也就是求式(6)在x (t )=0.003时的t 值。此时,t 值与τ值无关。由割线法,给出初值t 1=0.1,t 2=0.5,经11次迭代后,得到t 值为0.0112s 。也就是说,当τ≥0.0112s 时,活动件位移在τ结束前达到一个步距。在实际控制波形中,τ值远远大于010112s ,大部分情况下构件的活动件都是在τ结束前达到一个步距。因此,在大部分情况下,在构件达到一个步距后线圈中仍然有电流通过并持续到t >τ。 (b )在t >τ后实现一个步距,也就是求式(7)在x (t )=0.003时的t 值。由(7)式可知,t 值与τ的取值有关。由(7)式,有:

S (t ,τ)=V τb

+aV b

2(1-e b a τ)?e -b a τ

-0.003,

(13)

当S (t ,τ

)=0时,也就是达到一个步距时,t 与τ有如下关系式成立:

t =-a b

?ln bV τ-0.003b

aV (e b

a τ-1)

,(14)又由于当τ≥0.0112s 时,活动件位移在τ结束前达到一个步距,所以(14)式在τ<0.0112s 时才有意义,依据(14)式的t -τ关系曲线(图5)也验证了这一点。

由图4的曲线可见,在t =τ时,速度达到最

大值,加速度的变化量也达到最大。

由于构件的控制波形只要满足使其移动一个步距即可,因此根据上述结论,对微小机器人的实际驱动电压波形加以改进。改进的驱动电压波形与原来的波形相似,只是各个构件的通电时间大大缩短,这样既达到了快速运动的目的,又减少了由于通电时间长造成的机器人机体过热以致于无法正常工作,避免了对人体的损伤。

在正常工作状态下,每一周期的驱动电压使微小机器人运行一个步距。当步距已由构件结构唯一确定时,微小机器人的运行速度由下式表示:

61 光学　精密工程第10卷

图4　τ为0.1s 时的位移、速度、加速度图

Fig.4　Graph of displacement ,speed and acceleration

when τis 0.1

sec.

图5　t 与τ的关系曲线

Fig.5　Relationship between t and τ.

V =

P T =P

4T s =Pf s 4

,(15)

其中,P 是步距,T 是机器人驱动电压的周期,T s 、f s 是单一构件的驱动电压的周期和频率。假设单一构件在t ≤τ前实现一个步距,也就是单一构件的通电时间τ≥0.0112s 时,f s 由1/τ表示,f s ≤1/0.0112≈89.29Hz ;若单一构件在t >τ后实现一个步距,也就是单一构件的通电时间

τ<0.0112s ,f s 由1/t 表示,t 由(14)式确定。

由于各个构件的通电时间相同,所以微小机器人的运行速度实际上决定于单一构件的驱动频率,即其通电时间τ。图6是单一构件活动件的位

移、速度、加速度与通电频率(1/τ

)的关系曲线(纵坐标均为自然对数坐标)。由图可见,随着频率的提高,位移、速度值逐渐减小,而加速度值却渐渐趋近一恒定值。当频率低于89Hz 时,位移

值在t ≤

τ前达到步距3mm 。所以,89Hz 可以视为单一构件允许输入的最高频率。由典型电压驱

动波形图3可知,对于微小机器人而言,其允许的最高频率是f s /4,约是22.32Hz

。

图6　位移、速度、加速度与频率的关系曲线

Fig.6　Relationship among displacement ,speed ,accel 2

eration and frequency.

4　结论

本文介绍了一种基于蚯蚓运动原理的微小机器人内窥镜系统的原型,分析了单一构件活动件

的运动特性,通过调整各个线圈的驱动波形可以有效地控制微小机器人的运动[10]。可以通过调整驱动电压的频率来调节微小机器人的运行速度;也可以通过减少构件的通电时间解决微小机器人在运行过程中的发热问题。这项研究为微小机器人内窥镜的实际应用奠定了基础。

61第2期迟冬祥,等:基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性

461 光学　精密工程第10卷参考文献:

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Motion characteristics of earthw orm-based miniature robotic components

CHI Dong-xiang,YAN Guo-zheng

(N o.820Instit ute,College of Elect ronics and Inf orm ation Technology,

S hanghai Jiaotong U niversity,S hanghai200030,Chi na)

Abstract:In this paper an earthworm-based miniature robotic endoscope prototype is put forward,and the structure and driving principles of the robot are introduced,and still the motion characteristics of each com2 ponent are discussed as well.The motion of the miniature robot can be controlled effectively by adjusting the driving waveform.The relationship between driving time of the component and the displacement,ve2 locity and acceleration is illustrated in detail,and thus the maximum driving frequency is determined.The velocity of the miniature robot can be adjusted by adjusting the driving frequency and the heat generation is reduced by shortening the driving time.The research has laid foundation for the application of the miniature robotic endoscope.

K ey w ords:miniature robots;endoscopes;driving principles;motion characteristics

作者简介:迟冬祥(1971-),男,吉林省通化市人,博士研究生,研究方向为特种机器人及其相关领域;

颜国正(1961-),男,湖南益阳人,教授,博士生导师,研究方向为智能机器人系统及其相关领域。

工业机器人原理及应用实例

工业机器人原理及应用实例一、工业机器人概念工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 二、组成结构工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。三、分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。四、主要特点工业机器人最显著的特点有以下几个： (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 (3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。

(完整版)数据库原理及应用-期末考试试题

数据库原理及应用期末考试试题 1. 组织层数据模型的三要素是[ ]。 A.外模式，概念模式和内模式 B.关系模型，网络模型，层次模型 C.1:1的联系，1:n的联系,n:m的联系 D.数据结构，数据操作，数据约束条件 2在关系模型中，任何关系必须满足约束条件包括实体完整性、[ ]和用户自定义完整性。 A．动态完整性 B．数据完整性 C．参照完整性 D．结构完整性 3 SQL Server 中的角色是[ ]。 A. 一个服务器登录 B. 一个数据库用户 C. 一组权限的集合 D. 一个服务器用户 4．当数据的物理存储结构改变时，应用程序无需改变，这样的特性称为数据的[ ]。 A.逻辑独立性 B.物理独立性 C.程序无关性 D.物理无关性 5．下列哪个不是以处理大量数据为中心的应用程序的特点[ ]。 A.涉及的数据量大 B.数据需长期联机保存 C.数据的计算复杂 D.数据可被多个应用所共享 6．E－R图适用于建立数据库的[ ]。 A．概念模型 B．结构模型 C．逻辑模型 D．物理模型 7. 在关系数据库设计中，设计关系模型属于[ ]。 A．需求分析 B．物理结构设计 C．逻辑结构设计 D．概念结构设计 8．[ ]记录了对数据库中数据进行的每一次更新操作。 A．后援副本 B．日志文件 C．数据库 D．缓冲区 9． [ ]是用户定义的一组数据库操作序列，是一个基本的不可分割的工作单元。 A．程序 B．进程 C．事务 D．文件 10．信息世界中，实体是指[ ]。 A．客观存在的事物 B. 客观存在的属性 C. 客观存在的特性 D. 某一具体事件 11. 数据库系统中， DBA表示[ ] 。 A．应用程序设计者 B. 数据库使用者

机器人控制原理

第二章机器人系统简介 2.1 机器人的运动机构（执行机构）机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体，可以大体分为操作手（包括臂和手）和移动机构两类。对机器人的操作手而言，它应该象人的手臂那样，能把（抓持装工具的）手依次伸到预定的操作位置，并保持相应的姿态，完成给定的操作；或者能够以一定速度，沿预定空间曲线移动并保持手的姿态，并在运动过程中完成预定的操作。移动机构应能将机器人移动到任意位置，并保持预定方位姿势。为此，它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本移动功能。在结构上它可以象人、兽、昆虫，具有二足、四足或六足的步行机构，也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构 2.1.1 机器人的臂结构机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构，它由连杆和连杆间的关节组成。关节，又称运动副，是两个构件组成相对运动的联接。在关节的约束下，两连杆间只能有简单的相对运动。机器人中常用的关节主要有两类： (1) 滑动关节(Prismatic joint): 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直线位移运动，移动的距离是滑动关节的主要变量，滑动轴一般和杆的轴线重合或平行。 (2)转动关节(Revolute joint): 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对旋转运动，其转动角度是关节的主要变量，转动轴的方向通常与轴线重合或垂直。杆件和关节的构成方法大致可分为两种：(1) 杆件和手臂串联连接，开链机械手(2) 杆件和手臂串联连接，闭链机械手。以操作对象为理想刚体为例，物体的位置和姿态各需要3 个独立变量来描述。我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度（DOF（degree of freedom））。而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的（每个关节可以有一个或多个自由度，通常为1 个）。机器人的自由度是独立的单独运动的数目，是表示机器人运动灵活性的尺度。（由驱动器能产生主动动作的自由度称为主动自由度，不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。通常开链机构仅使用主动自由度）机器人自由度的构成，取决于它应能保证完成与目标作业相适应的动作。分析可知，为使机器人能任意操纵物体的位姿，至少须 6DOF，通常用三个自由度确定手的空间位置（手臂），三个自由度确定手的姿态（手）。比较而言，人的臂有七个自由度，手有二十个自由度，其中肩3DOF，肘2 DOF，碗2DOF。这种比6 还多的自由度称为冗余自由度。人的臂由于有这样的冗余性，在固定手的位置和姿态的情况下，肘的位置不唯一。因此人的手臂能灵活回避障碍物。对机器人而言，冗余自由度的设置易于增强运动的灵活性，但由于存在多解，需要在约束条件下寻优，计算量和控制的难度相对增大。典型的机器人臂结构有以下几种： (1)直角坐标型(Cartesian/rectanglar/gantry) (3P) 由三个线性滑动关节组成。三个关节的滑动方向分别和直角坐标轴x,y,z 平行。工作空间是个立方体 (2)圆柱坐标型(cylindrical)(R2P) 由一个转动关节和两个滑动关节组成。两个滑动关节分别对应于圆柱坐标的径向和垂直方向位置，一个旋转关节对应关于圆柱轴线的转角。工作区域为矩形截面的旋转体。 (3) 球坐标型(spherical) (2RP) 两个转动关节和一个滑动关节分别实现手的左右，上下及前后运动。工作区域是扇形旋转体。 (4)关节坐标型(articulated/anthropomorphic)(3R)

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） 19. 在平面机构中，每个构件只有3个自由度。每个平面低副（转动副和移动副）提供1个约束，每个平面高副提供2

扫地机器人工作原理

扫地机器人工作原理导语：扫地机器人，这东西想必大家都有听说过，或许现在很多朋友家里都有准备吧。毕竟作为新时代的高科技产物，扫地机器人的确是一种非常好的家用电器了。尤其是对于长期处于繁忙工作中的人们而言，有了这么一个扫地机器人就不用每天都扫地了。不过大家真的了解扫地机器人吗，清楚它的工作原理和使用事项吗?下面我们就一起来看看扫地机器人。扫地机器人，其实也叫做是自动扫地机或者是智能吸尘器等等，是我们现代日常生活中比较常见的一种智能家用电器产品。其具有一定的人工智能，所以能够自动杂家里完成一定的地板清理工作。现代人工作都是非常繁忙的，所以经常可能没有时间来清扫地面，而这个扫地机器人能够随时随地的自动扫地，对于我们忙碌的生活而言，的确是非常好的家务小帮手了。扫地机器人是一种无线机器，通常造型是圆盘型。其机身往往是一种自动化技术的可移动装置，内部则是一种有集尘盒的真空吸尘装置，当机器人在启动的时候装置就能够配合机器人的机身设定好既定的路径，进而在室内的地面上反复的行走，清扫路线上出现的各种垃圾。并且扫地机器人往往还有着自动转弯的功能，当机器人触碰到墙壁或者是障碍物的时候，它就能自动转弯，走不同的路线进行清扫工作。 1、无论怎样，扫地机器人都是一种电器产品，自然是受不得潮湿的威胁的。因此在使用扫地机器人的过程中要避免在潮湿的环境里，

当然如果是干湿两用的扫地机器人不用，但是机器人也是不能放进水里或者是吸水的，否则会串电的。 2、扫地机器人虽然能够清扫垃圾，但是火柴和烟头正阳的易燃物品最好不要用机器人来清扫的，因此机器人内部是一个真空的吸尘装置，易燃物品容易烧起来，威胁机器安全。 3、扫地机器人是电器，一旦使用过度了，机器就会发热进而烧毁内部装置。因此在使用扫地机器人的时候一旦要控制好时间，不要使用过度，当机身发热了就需要停止了。 4、扫地机器人毕竟是电器，在易燃易爆的环境中很容易出现各种安全事故的，要小心采用。 5、扫地机器人还是有使用年限的，如果不适用电器了，就需要让电器脱离电源，也就是把机器人的电源线拔掉，将机器好好地存放起来，延长机器的使用寿命。总结：扫地机器人是现代社会人们非常有用的家用电器，对于工作比较繁重的家庭而言，这个扫地机器人的确是非常好用的，大家喜欢的可以去试着尝试使用一下，效果还不错。

激光原理与应用课试卷试题答案

激光原理及应用[陈家璧主编] 一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。三、推导、证明题（四题共40分，每题10分）

仿生机器人的应用及发展

仿生机器人的应用及发展 1、仿生机器人发展概述首先，模仿某些昆虫而制造出来的机器人并非简单。比如，国外有的科学家观察发现，蚂蚁的大脑很小，视力极差，但它的导航能力高超：当蚂蚁发现食物源后回去召唤同伴时，是把这一食物的映像始终存储在它的大脑里，并利用大脑里的映像与眼前真实的景像相匹配的方法，循原路返回。科学家认为，模仿蚂蚁这一功能，可使机器人在陌生的环境中具有高超的探路能力。其次，不论何时，对仿生机械（器）的研究，都是多方面的，也就是既要发展模仿人的机器人，又要发展模仿其他生物的机械（器）。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。在机器人向智能机器人发展的时程中，就有人提出“反对机器人必须先会思考才能做事”的观点，并认为，用许多简单的机器人也可以完成复杂的任务。20世纪90年代初，美国麻省理工学院的教授布鲁克斯在学生的帮助下，制造出一批蚊型机器人，取名昆虫机器人，这些小东西的习惯和蟑螂十分相近。它们不会思考，只能按照人编制的程序动作。几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。有的科学家正在设计金枪鱼潜艇，其实就是金枪鱼机器人，行驶速度可达20节，是名副其实的水下游动机器。它的灵活性远远高于现有的潜艇，几乎可以达到水下任何区域，由人遥控，它可轻而易举地进入海底深处的海沟和洞穴，悄悄地溜进敌方的港口，进行侦察而不被发觉。作为军用侦察和科学探索工具，其发展和应用的前景十分广阔。同样，研究制造昆虫机器人，其前景也是非常美好的。例如，有人研制一种有弹性腿的机器昆虫，大小只有一张信用卡的1/3左右，可以像蟋蟀一样轻松地跳过障碍，一小时几乎可前进37米。这种机器昆虫最特殊的地方是突破了“牵动关节必须加发动机”的观念。发明家用的新方法是：由铅、锆、钛等金属条构成一个双压电晶片调节器。当充电时，调节器弯曲，充完电了它又弹回原状，反复充电，它就成了振动条。在振动条上装有昆虫肢体，振动条振动就成了机器昆虫

数据库原理与应用试卷及答案6B

江苏技术师范学院2010—2011学年第二学期《数据库原理及应用》试卷（6B）注意事项： 1．本试卷适用于2008级计算机科学与技术专业学生使用。 2．本试卷共8页，满分100分，答题时间120分钟。一、名词解释（每小题3分，共15分）对以下术语做简明扼要的解释 1 ．数据独立性 2．关系模式 3．数据库的完整性 4．传递函数依赖 5. ER图二、填空题（每空1分，共10分） 1.在数据库的物理结构中，数据的基本单位是。 2.在数据库的三级模式结构中，数据是按模式的描述存储在磁盘中，按模式提供给用户的。 3.在关系模型中，表的行称为元组，列称为。

4.在SQL查询时，如果需要去掉查询结果中的重复组，应使用。 5.按事务对数据的封锁程度，封锁一般分为排他锁和两种。 6.模式/内模式映象为数据库提供了数据独立性。 7.SQL语言是一种综合性的功能强大的语言，分为数据控制语言，数据描述语言和数据操纵语言，DML是指功能。 8.对于函数依赖X→Y，如果Y是X的子集，此函数称为函数依赖。 9.E-R方法的三要素是：实体、属性和。 10.用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为。三、单选题（每题1分，共15分） 1、下面对数据库特点的不正确叙述是（）。 A．数据库中的数据采用统一的模型来表示。 B．数据库中数据之间的联系强。 C．数据库中数据冗余度高。 D．数据库中数据由一个软件统一管理。 2、下面对数据库三级模式结构的叙述中，不正确的是（）。 A．三级模式结构可提供数据独立性。 B．三级模式结构通过两级映像来实现数据独立性。 C．模式做了修改，用户的应用程序必须修改。 D．内模式做了修改，模式不必修改。 3、下面关于关系代数的不正确叙述是（）。 A．对一个关系作投影运算不会改变该关系元组的个数。 B．选择运算是根据某些条件对关系的元组进行筛选。 C．自然联接运算要求两个关系必须有取值域相同的属性。 D．自然联接是F联接的一种特殊情况。 4、下面对“关系模型”的叙述中，不正确的说法是（）。 A．关系模型的数据结构就是关系。 B．关系模型中属性的顺序不能任意改变。 C．关系模型不允许在关系中出现两条完全相同的元组。 D．关系模型具有三类完整性约束。 5、下面对关系“键”概念的不正确叙述是（）。 A．一个关系可以有多个候选键。 B．候选键是指在一个关系中，能够唯一标识每个元组的属性集。 C．一个关系模式只能有一个“主键”。

工业机器人的基本工作原理,工业机器人结构系统

工业机器人的基本工作原理,工业机器人结构系统机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值高，应用范围广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到2015年中国机器人市场的容量约达十几万台套。 1工业机器人的基本工作原理工业机器人是一种生产装备，其基本功能是提供作业所须的运动和动力．其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动．自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。因此在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有相同之处：二者的末端执行器都有位置变化要求，而且都是通过坐标运动来实现末端执行器的位置变化要求。当然机器人也有其独特的要求，是按关节形式运动为主，同时机器人的灵活性要求很高，其刚度、精度要求相对较低。 2工业机器人结构系统 2．1工业机器人构造从功能角度分析可将机器人分解成四个部分：操作机、末端执行器、传感系统、控制器。操作机：是由机座、手臂和手腕、传动机构、驱动系统等组成．其功能是使手腕具有某种工作空间，并调整手腕使末端执行器实现作业任务要求的动作。末端执行器：也叫工业机器人的手部，它是安装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。感器系统：是指要机器人与人一样有效的完成工作。必须对外界状况进行判断的感觉功能。与机器人控制最紧密相关的是触觉。视觉适合于检测对象是否存在，检测其大概的位置、姿势等状态。相比之下，触觉协助视觉．能够检测出对象更细微的状态。控制器：机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。主要是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。在机器人中采

激光原理及应用_答案

思考练习题1 1.答：粒子数分别为：188346 341105138.210 31063.6105.01063.61?=????=? ?==---λ ν c h q n 239342100277.510 31063.61?=???== -νh q n 2．答：（1）(//m n E E m m kT n n n g e n g --=）则有：1]300 1038.11031063.6exp[23 93412≈?????-==---kT h e n n ν （2）K T T e n n kT h 3 6 23834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[?=?=???????-==----ν 3．答：（1）1923 18 1221121011.3]2700 1038.11064.1exp[4----?=???-?=?=??n n e g n g n kT h ν 且202110=+n n 可求出312≈n （2）功率＝W 918810084.51064.13110--?=??? 4.答：（1） 3 1734 3 6333/10857.310 63.68)106.0(2000188m s J h h c q q ??=????=?=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）9434 36333106.71051063.68)106328.0(88?=?????==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激 5．答：（1）最大能量 J c h d r h N W 3.210 6943.01031063.61010208.0004.06 83461822=??????????=? ???=?=--πλ ρπν 脉冲平均功率＝瓦8 9 61030.210 10103.2?=??=--t W （2）瓦自自自145113.211200 2021=?? ? ??-?==? ? ? ??-==?-e h N P e n dt e n N t A τνττ

数据库原理及应用-期末考试试题

数据库原理及应用期末考试试题一、单项选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920 D C C B C A D B C A C A D D B C B C A B 1. 组织层数据模型的三要素是[ ]。 A.外模式，概念模式和内模式 B.关系模型，网络模型，层次模型 C.1:1的联系，1:n的联系,n:m的联系 D.数据结构，数据操作，数据约束条件 2在关系模型中，任何关系必须满足约束条件包括实体完整性、[ ]和用户自定义完整性。 A．动态完整性 B．数据完整性 C．参照完整性 D．结构完整性 3 SQL Server 中的角色是[ ]。 A. 一个服务器登录 B. 一个数据库用户 C. 一组权限的集合 D. 一个服务器用户 4．当数据的物理存储结构改变时，应用程序无需改变，这样的特性称为数据的[ ]。 A.逻辑独立性 B.物理独立性 C.程序无关性 D.物理无关性 5．下列哪个不是以处理大量数据为中心的应用程序的特点[ ]。 A.涉及的数据量大 B.数据需长期联机保存 C.数据的计算复杂 D.数据可被多个应用所共享 6．E－R图适用于建立数据库的[ ]。 A．概念模型 B．结构模型 C．逻辑模型 D．物理模型 7. 在关系数据库设计中，设计关系模型属于[ ]。 A．需求分析 B．物理结构设计 C．逻辑结构设计 D．概念结构设计 8．[ ]记录了对数据库中数据进行的每一次更新操作。 A．后援副本 B．日志文件 C．数据库 D．缓冲区 9． [ ]是用户定义的一组数据库操作序列，是一个基本的不可分割的工作单元。 A．程序 B．进程 C．事务 D．文件 10．信息世界中，实体是指[ ]。 A．客观存在的事物 B. 客观存在的属性 C. 客观存在的特性 D. 某一具体事件 11. 数据库系统中， DBA表示[ ] 。 A．应用程序设计者 B. 数据库使用者

史上最完整的机器人工作原理解析

史上最完整的机器人工作原理解析很多人一听到机器人这三个字脑中就会浮现外形酷炫、功能强大、高端等这些词，认为机器人就和科幻电影里的终结者一样高端炫酷。其实不然，在本文中，我们将探讨机器人学的基本概念，并了解机器人是如何完成它们的任务的。一、机器人的组成部分从最基本的层面来看，人体包括五个主要组成部分：当然，人类还有一些无形的特征，如智能和道德，但在纯粹的物理层面上，此列表已经相当完备了。机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机大脑。从本质上讲，机器人是由人类制造的动物，它们是模仿人类和动物行为的机器。仿生袋鼠机器人机器人的定义范围很广，大到工厂服务的工业机器人，小到居家打扫机器人。按照目前最宽泛的定义，如果某样东西被许多人认为是机器人，那么它就是机器人。许多机器人专家（制造机器人的人）使用的是一种更为精确的定义。他们规定，机器人应具有可重新编程的大脑（一台计算机），用来移动身体。根据这一定义，机器人与其他可移动的机器（如汽车）的不同之处在于它们的计算机要素。许多新型汽车都有一台车载计算机，但只是用它来做微小的调整。驾驶员通过各种机械装置直接控制车辆的大多数部件。而机器人在物理特性方面与普通的计算机不同，它们各自连接着一个身体，而普通的计算机则不然。大多数机器人确实拥有一些共同的特性首先，几乎所有机器人都有一个可以移动的身体。有些拥有的只是机动化的轮子，而有些则拥有大量可移动的部件，这些部件一般是由金属或塑料制成的。与人体骨骼类似，这些独立的部件是用关节连接起来的。

机器人原理与应用

1.2机器人控制技术工业用机器人主要的用途是完成搬运物体、焊接工件、拧扳手、操纵杆件或旋钮、装配零部件或高空擦玻璃、喷漆等高危、对人体健康有害的作业等各种操作任务。在对这些操作任务进行作业时,机械手末端执行器的工件有的不与外界环境相接触,有的则与外界环境发生接触。对于第一种情况,机器人可以在其工作空间中不受任何约束的自由运动,如喷漆、点焊、搬运等工作。相反,对于后一种情况,机器人末端执行器工件与外界发生接触,这时机器人在执行作业任务,其末端执行器就不能任意的自由运动,而只能在与外界接触环境保持一定大小接触力的一个或几个方向上做受限运动。所谓受限运动,即机器人在受限空间的运动,如机器人精密装配、擦玻璃、打毛刺、上螺钉等就是受限运动的例子。这两种不同情况下,对应机器人的控制要求也不一样。对于自由运动空间,控制的目标是完成机器人对给定期望轨迹的跟踪或点对点的定位运动,这类作业可用位置控制去完成;在受限运动空间,控制的目的不仅使机器人完成轨迹的跟踪,还必须考虑机器人与外界环境间的机械作用力。这是因为对于机器人从事与环境有接触的作业时,会与环境表面产生接触力,而接触力的大小是不确定的,如果接触力过大则会破坏接触表面甚至破坏机器人本身。此时仅采用位置控制则不能达到控制目标。为此,人们设想在位置控制的前提下增加力控制环节,这就出现了力/位置控制。 1.2.1 自适应控制

自适应控制就是根据系统要求的性能指标与实际系统的性能相比较所获得的信息来修正控制器参数或控制规律,使系统能够保持最优或次最优工作状态。也就是说,控制器能够及时修正自己的特性以适应控制对象和外部扰动的动态特性变化,使得整个控制系统始终获得满意的性能。文献[8]利用机器人动力学模型非线性项参数化的特性得出保证系统全局渐进稳定的自适应控制方法。文献[9]采用线性近似化方法,假设机器人系统参数是慢时变的,通过对机器人动力学的线性化,结合传统模型参考自适应控制方法设计控制器。但如果考虑关节摩擦和外界随机干扰,这种方法就不能达到机器人精确跟踪的目的。文献[10]提出了基于模型的鲁棒自适应轨迹跟踪控制方法,它不要求系统参数缓慢变化,只需知道机器人模型结构,不需要己知是何种未知参数,可以应用与高速运动的轨迹跟踪,给控制器实现提供了很大方便。但该控制方案同多数控制方案一样需要测量关节加速度,考虑到实际应用中大多数工业机器人并没有配置加速度传感器。 1.2.2变结构控制变结构控制是一类特殊的非线性控制,特殊性表现在系统的“结构”并不固定,而是可以在动态过程中,根据系统当前的状态有目的的变化,迫使系统按预定的“滑动模态”的状态轨迹运动,因此又称变结构控制为滑模变结构控制。该控制方法对于系统的非线性程度、参数时变规律以及外界干扰等不需要精确的数学模型,只要知道它们的变化

2019年大学《数据库原理及应用教程》试题及答案

《数据库原理及应用教程》试题及答案一、选择题 1、下面叙述正确的是(C) A. 算法的执行效率与数据的存储结构无关 B. 算法的空间复杂度是指算法程序中指令（或语句）的条数 C. 算法的有穷性是指算法必须能在执行有限个步骤之后终止 D. 以上三种描述都不对 (2) 以下数据结构中不属于线性数据结构的是(C) A. 队列 B. 线性表 C. 二叉树 D. 栈 (3) 在一棵二叉树上第5层的结点数最多是(B) 注：由公式2k-1得 A. 8 B. 16 C. 32 D. 15 (4) 下面描述中，符合结构化程序设计风格的是(A) A. 使用顺序、选择和重复（循环）三种基本控制结构表示程序的控制逻辑 B. 模块只有一个入口，可以有多个出口 C. 注重提高程序的执行效率 D. 不使用goto语句 (5) 下面概念中，不属于面向对象方法的是(D) 注：P55-58 A. 对象 B. 继承 C. 类 D. 过程调用 (6) 在结构化方法中，用数据流程图（DFD）作为描述工具的软件开发阶段是(B)

A. 可行性分析 B. 需求分析 C. 详细设计 D. 程序编码 (7) 在软件开发中，下面任务不属于设计阶段的是(D) A. 数据结构设计 B. 给出系统模块结构 C. 定义模块算法 D. 定义需求并建立系统模型 (8) 数据库系统的核心是(B) A. 数据模型 B. 数据库管理系统 C. 软件工具 D. 数据库 (9) 下列叙述中正确的是(C) A.数据库是一个独立的系统，不需要操作系统的支持 B.数据库设计是指设计数据库管理系统 C.数据库技术的根本目标是要解决数据共享的问题 D.数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致 (10) 下列模式中，能够给出数据库物理存储结构与物理存取方法的是(A) 注：P108 A. 内模式 B. 外模式 C. 概念模式 D. 逻辑模式 (11) 算法的时间复杂度是指(C) A. 执行算法程序所需要的时间 B. 算法程序的长度 C. 算法执行过程中所需要的基本运算次数 D. 算法程序中的指令条数 (12) 算法的空间复杂度是指(D)

激光原理及应用考试卷

内蒙古工业大学200 —200 学年第一学期《激光原理及应用》期末（考试）试卷（A）课程代码：试卷审核人：考试时间：注意事项：1.本试卷适用于级电科专业本科生使用 2.本试卷共6页，满分100分，答题时间120分钟一、选择题（30分） 1、平面波的单色性是由下面的那个参数来评价其优劣的（） A、振幅 B、频率 C、光强 D、先谱的线宽 2、激光束偏转技术是激光应用的基本技术，如果它使激光束离散地投射到空间中某些特定的位置上，则主要应用于（）。 A．激光打印B．激光显示 C．激光存储D．传真 3、具有超小型、激光强度快速可调特点的激光器是（）。 A．固体激光器B．气体激光器 C．半导体激光器D．光纤激光器 4、LED不具有的特点是（）。 A．辐射光为相干光 B．LED的发光颜色非常丰富 C．LED的单元体积小 D．寿命长，基本上不需要维修 9、高斯光束波阵面的曲率半径R0=（）

A 、])(1[||2 2 O Z Z πωλ+ B 、21 220 0])(1[(πωλωZ + C 、])(1[||22Z Z O λπω+ D 、21 )(λ λL 10、输出功率的兰姆凹陷常被用作一种，（）的方法。 A 、稳定输出功率 B 、稳定频率 C 、稳定线宽的 D 、稳定传输方向的 11、本书介绍的激光调制主要有哪几种调制（） A 、声光偏转 B 、电光强度 C 、电光相位 D 、电光调Q 12、半导体激光器的光能转换率可以达到（） A 、 25%—30% B 、70% C 、100% D 、≥50% 13、半导体光放大器英文简称是（）。 A ．FRA B ．SOA C ．EDFA D ．FBA 14、激光器的选模技术又称为（）。 A ．稳频技术 B ．选频技术 C ．偏转技术 D ．调Q 技术 15、非均匀增宽介质的增益系数阈值D G =阈（）。 A ．)(21 21r r Ln L a - 内 B ．hvV A n 32阈? C ． 1D M s G I I + D ． 2 /1) /1(S I I G +?

工业机器人内部结构及基本组成原理详解

工业机器人内部结构及基本组成原理详解工业机器人详解你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。关于工业机器人定义什么可以被认为是一个工业机器人？什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。不是在工业环境中使用的每个机电设备都可以被认为是机器人。根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。我们经常说典型的工业机器人由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。控制面板和示教器构成用户环境。工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。机器人手臂基本上是移动工具的

东西。但并不是每个工业机器人都像一个手臂。不同机器人有不同类型的结构。控制面板--- 操作员使用控制面板来执行一些常规任务。（例如：改变程序或控制外围设备）。应用“机器人工人” --------- 什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。理想情况下，这应该是双赢的。想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。此外，就是那些对人类工作有害的任务。（例如：用危险化学品进行表面处理，这是在有害环境中工作。在许多情况下，长期使用机器人比聘用工人更聪明和便宜。）当然，还有的是人类难以操作的工作。（例如：举或搬运重物或在不适合人类生活的条件下工作。）同样，在许多这些情况下，可以应用特定的自动化解决方案。然而，如果任务需要灵活性处理，还需要考虑要用到的机器人。以下是最常见的机器人应用程序列表：电弧焊、部件、涂层、去毛刺、压铸、造型、物料搬运、选择、码垛、打包、绘画、点焊、运输，仓储关于工业机器人的

《激光原理》本科期末考试试卷及答案

系、班姓名座号 ………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 华中科技大学2012年《激光原理》期末试题(A) 题号一二三四总分复核人得分评卷人一. 填空: （每孔1分，共17分） 1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值高。 2. Nd:Y AG 激光器可发射以下三条激光谱线 946 nm 、 1319 nm 、 1064 nm 。其中哪两条谱线属于四能级结构 1319 nm 、 1064 nm 。 3. 红宝石激光器属于 3 几能级激光器。He-Ne 激光器属于 4 能级激光器。 4. 激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和相干性好 5. 激光器的基本组成部分激活物质、激光谐振腔、泵浦源。 6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为阈值增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率相等. 7. 调Q 技术产生激光脉冲主要有锁模、调Q 两种方法。二、解释概念：（共15分，每小题5分）(选作3题) 题号一二三合计得分 1. 基模高斯光束光斑半径：激光光强下降为中心光强21 e 点所对应的光斑半径. 2. 光束衍射倍率因子光束衍射倍率因子= 角基膜高斯光束远场发散基膜高斯光束束腰半径实际光束远场发散角实际光束束腰半径?? 3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系：一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价；任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。三、问答题：（共32分，每小题8分）题号一二三四合计得分 1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 ()()()()　Rl l l l l N N n f f n dt dN n n n n n A n W n s n dt dn S n S A n N n f f n dt dn A S n W n dt dn τυννσυννσ-???? ??-==++++-=++-???? ??--=+-=02111220321303001010 3232121202111 222313230303 ,, W 03 A 03 S 03 S 32 S 21 A 21 W 21 W 12 E 3 E 2 E 1 E 0

基于蚯蚓运动原理的微小机器人构件的运动特性

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