機(jī)器人技術(shù)試題答案

1、第 1 章 緒論1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對(duì)機(jī)器人的定義是什么？國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給出的機(jī)器人定義較為全面和準(zhǔn)確，其涵義為：機(jī)器人的動(dòng)作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能；機(jī)器人具有通用性，工作種類多樣，動(dòng)作程序靈活易變；機(jī)器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等；機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人類的干預(yù)。2、工業(yè)機(jī)器人是如何定義的？工業(yè)機(jī)器人是指在工業(yè)中應(yīng)用的一種能進(jìn)行自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、工件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。且這種操作機(jī)可以固定在一個(gè)地方，也可以在往

2、復(fù)運(yùn)動(dòng)的小車上。3、按幾何結(jié)構(gòu)，機(jī)器人可分為那幾種？直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型球坐標(biāo)型關(guān)節(jié)坐標(biāo)型4、機(jī)器人的參考坐標(biāo)系有哪些？全局參考坐標(biāo)系關(guān)節(jié)參考坐標(biāo)系工具參考坐標(biāo)系5、什么是機(jī)器人的自由度和工作空間？機(jī)器人的自由度（Degree of Freedom, DOF ）是指其末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，但并不包括末端執(zhí)行器的開(kāi)合自由度。自由度是機(jī)器人的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，它是由機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定的，并直接影響到機(jī)器人是否能完成與目標(biāo)作業(yè)相適應(yīng)的動(dòng)作。機(jī)器人的工作空間（Working Space）是指機(jī)器人末端上參考點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域。由于末端執(zhí)行器的形狀尺寸是多種多樣的，為真實(shí)反映

3、機(jī)器人的特征參數(shù)，工作空間是指不安裝末端執(zhí)行器時(shí)的工作區(qū)域。第 2章1、機(jī)器人系統(tǒng)由哪三部分組成？答：操作機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、控制系統(tǒng)2、什么是機(jī)器人的操作機(jī)？分為哪幾部分？答： 機(jī)器人的操作機(jī)就是通過(guò)活動(dòng)關(guān)節(jié)（轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)或移動(dòng)關(guān)節(jié)）連接在一起的空間開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)，主要由手部、腕部、臂部和機(jī)座構(gòu)成。3、簡(jiǎn)述機(jī)器人手部的作用，其分為哪幾類？答：作用：機(jī)器人的手部又稱為末端執(zhí)行器，它是機(jī)器人直接用于抓取和握緊（或吸附）工件或操持專用工具（如噴槍、扳手、砂輪、焊槍等）進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的最前端。分類： 1.機(jī)械夾持式手2.吸附式手3.專用手4.靈巧手4、機(jī)器人機(jī)械夾持式手按

4、手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為哪兩種？各有何典型機(jī)構(gòu)？答： 按手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型可分兩類：它分為直線式和圓弧式兩種。典型機(jī)構(gòu)：a齒輪齒條式b螺母絲杠式c凸輪式d平行連桿式.回轉(zhuǎn)型典型：a楔塊杠桿式b滑槽杠桿式c 連桿杠桿式d 齒輪齒條式e 自重杠桿式5、機(jī)器人吸附式手分為哪兩種？各有何特點(diǎn)？答：根據(jù)吸附力的產(chǎn)生方法不同，將其分為：氣吸式,磁吸式 （ 1 ）氣吸式：氣吸式手是利用吸盤(pán)內(nèi)的壓力與外界大氣壓之間形成的壓力差來(lái)工作的，根據(jù)壓力差形成的原理不同，可分為：a 擠壓排氣式b 氣流負(fù)壓式c 真空抽氣式（2）磁吸式：磁吸式手是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸力來(lái)抓取工件的，因此只能對(duì)鐵磁性工件起作用

5、（鋼、鐵等材料在溫度超過(guò)723時(shí)就會(huì)失去磁性） ，另外，對(duì)不允許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。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方法不同，磁吸式手可分為：a 永磁式 b 勵(lì)磁式6、什么是機(jī)器人的換接器？有何作用？答： 換接器一般由兩部分組成：換接器插座和接器插頭，它們分別裝在機(jī)器人的手部和機(jī)器人的腕部，能夠使機(jī)器人快速自動(dòng)的更換手部。7、機(jī)器人腕部的作用是什么？有哪些典型機(jī)構(gòu)？答：作用：改變或調(diào)整機(jī)器人手部在空間的姿態(tài)（方向），并連接機(jī)器人的手部和臂部。2）自由度：分別為回轉(zhuǎn)（x）俯仰（y）偏擺（z）由三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組合而成。典型機(jī)構(gòu)：1）液壓擺動(dòng)缸2）輪系機(jī)構(gòu)2 自由度（誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)）、輪

6、系機(jī)構(gòu)2 自由度（差動(dòng)式）、輪系機(jī)構(gòu) 3 自由度 （ 正交、斜交）8、機(jī)器人柔順腕部結(jié)構(gòu)的作用是什么？柔順裝配有那兩種方法？如何實(shí)現(xiàn)？答：作用：消除機(jī)器人在進(jìn)行裝配作業(yè)時(shí)的裝配誤差，裝配誤差：角度誤差位置誤差實(shí)現(xiàn)： 主動(dòng)柔順邊檢測(cè)，邊修正。被動(dòng)柔順 角度誤差回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)位置誤差平移運(yùn)動(dòng) -平移機(jī)構(gòu)9、機(jī)器人臂部的作用是什么？實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)方式的典型機(jī)構(gòu)有哪些？答：作用：改變機(jī)器人手在空間的位置。（ 2）關(guān)節(jié)類型：平移關(guān)節(jié)和回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。機(jī)器人臂部的伸縮、升降和縱（橫）向的移動(dòng)均屬于平移運(yùn)動(dòng)，其實(shí)現(xiàn)的典型機(jī)構(gòu)主要有：（ 1） 活塞油缸、活塞氣缸（ 2） 齒輪齒條機(jī)構(gòu)（ 3）絲杠螺母機(jī)構(gòu)（4）曲柄

7、滑塊機(jī)構(gòu)（5）凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)器人臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)常用的典型機(jī)構(gòu)有： （ 1 ）油馬達(dá)、氣馬達(dá)、擺動(dòng)液壓缸（2）各種輪系機(jī)構(gòu)（3）齒條齒輪機(jī)構(gòu)（4）滑塊曲柄機(jī)構(gòu)（5）活塞缸加連桿機(jī)構(gòu)（機(jī)器人臂部的俯仰運(yùn)動(dòng)）10、機(jī)器人機(jī)座的作用是什么？可分為哪兩類？答：作用：支承著機(jī)器人自身重量及作業(yè)時(shí)的負(fù)載。分類：固定式和移動(dòng)式11、機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如何繪制？機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是為了用簡(jiǎn)潔的線條和符號(hào)來(lái)表達(dá)機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)特征。在國(guó)標(biāo)GB/T12643-90 中規(guī)定了機(jī)器人有關(guān)的各種運(yùn)動(dòng)功能的圖形符號(hào)。55 頁(yè) 5612、機(jī)器人常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器有哪些？答： 驅(qū)動(dòng)器是用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人操作機(jī)工作的動(dòng)力裝置。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)器

8、主要有電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、液壓驅(qū)動(dòng)器和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。13、機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器有哪幾種？答：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器是利用電能來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，常見(jiàn)主要有：步進(jìn)電機(jī)（steppingmotor）、直流（DC）伺服電機(jī)、交流（AC）伺服電機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、直接驅(qū)動(dòng)（DD）電機(jī)有何特點(diǎn)？有幾種類型？答： DD 電機(jī)沒(méi)有減速器，但要求能提供大輸出轉(zhuǎn)矩（推力），可控性好。它被廣泛地應(yīng)用于裝配SCARA 機(jī)器人、自動(dòng)裝配機(jī)、加工機(jī)械、檢測(cè)機(jī)器及印刷機(jī)械等。DD 電機(jī)的類型：轉(zhuǎn)動(dòng)型 DD 電機(jī)（分為：HB 型轉(zhuǎn)動(dòng) DD 電機(jī)和 VR 型轉(zhuǎn)動(dòng) DD 電機(jī)） 、直線型DD 電機(jī)、平面型DD 電機(jī)15、機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成包括哪

9、些部分？答：機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要是由硬件系統(tǒng)、控制軟件、輸入/輸出設(shè)備、傳感器等構(gòu)成。硬件包括控制器、執(zhí)行器、伺服驅(qū)動(dòng)器。軟件包括各種控制算法。Ppt8616、機(jī)器人傳感器如何分類？方式和種類有哪些？答： 傳感器的主要作用就是給機(jī)器人輸入必要的信息。根據(jù)輸人信息源是位于機(jī)器人的內(nèi)部還是外部，傳感器可以分為兩大類：一類是為了感知機(jī)器人內(nèi)部的狀況或狀態(tài)的內(nèi)部測(cè)量傳感器 （簡(jiǎn)稱內(nèi)傳感器）。 它是在機(jī)器人本身的控制中不可缺少的部分，雖然與作業(yè)任務(wù)無(wú)關(guān)，卻在機(jī)器人制作時(shí)將其作為本體一個(gè)組成部分，并進(jìn)行組裝；另一類是為了感知外部環(huán)境的狀況或狀態(tài)的外部測(cè)量傳感器（簡(jiǎn)稱外傳感器）。 它是機(jī)器人適應(yīng)外部環(huán)境所必

10、需的傳感器，按照機(jī)器人作業(yè)的內(nèi)容分別將其安裝在機(jī)器人的頭部、肩部、 腕部、 臀部、 腿部、 足部等。Ppt888917、機(jī)器人最基本的控制方法有哪些？答： 1）關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制及轉(zhuǎn)矩（力）控制2）軌跡控制3）利用傳感器反饋的運(yùn)動(dòng)調(diào)整18、機(jī)器人軌跡控制的兩種方式是什么？答：如果要求機(jī)器人沿著一定的目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)則是軌跡控制。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)械臂，軌跡控制常用示教再現(xiàn)方式。示教再現(xiàn)分兩種：點(diǎn)位控制（PTP） ,用于點(diǎn)焊、更換刀具 等情況；連續(xù)路徑控制（CP）,用于弧焊、噴漆等作業(yè)。如果機(jī)器人本身能夠主動(dòng)地決定 運(yùn)動(dòng)，那么可經(jīng)常使用路徑規(guī)劃加在線路徑跟蹤方式進(jìn)行控制。19、機(jī)器人的現(xiàn)代控制方法有哪

11、些？答： 1）自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制分為模型參考自適應(yīng)控制和校正自適應(yīng)控制2）智能控制技術(shù) 智能機(jī)器人系統(tǒng)具有以下特征模型的不確定性; 系統(tǒng)的高度非線性; 控制任務(wù)復(fù)雜性。學(xué)習(xí)控制是人工智能技術(shù)應(yīng)用到機(jī)器人領(lǐng)域的一種智能控制方法。已提出多種機(jī)器人控制方法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、基于感知器的學(xué)習(xí)控制、基于小腦模型的學(xué)習(xí)控制等。除了上述控制方法之外，人們也正在模仿生物體的控制機(jī)理，研究仿生型的而非模型的控制法，目前基于神經(jīng)振子所生成和引入的節(jié)奏模式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的四足機(jī)器人、雙足機(jī)器人的步行控制，基于行為的控制方法已和集中式控制方法相結(jié)合，應(yīng)用到足球機(jī)器人的控制系統(tǒng)中。20、機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本

12、原則有哪些？答：機(jī)器人系統(tǒng)是一個(gè)典型的完整機(jī)電一體化系統(tǒng)，是一個(gè)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、傳感器等的整體。對(duì)于機(jī)器人這樣一個(gè)結(jié)合了機(jī)械、電子、控制的系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮的是機(jī)器人的整體性、整體功能和整體參數(shù)，然后再對(duì)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì). 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)先于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（理論設(shè)計(jì)優(yōu)先于實(shí)際設(shè)計(jì)）原則：設(shè)計(jì)機(jī)器人之初，首先考慮的是機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)的功能，然后根據(jù)功能要求來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人的性能參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)更多的是對(duì)現(xiàn)有資源的整合和集成，總體方案設(shè)計(jì)完成之后，先確定控制系統(tǒng)的基本方案，在進(jìn)行理論推導(dǎo)及實(shí)驗(yàn)仿真等驗(yàn)證是否滿足設(shè)計(jì)要求后，根據(jù)控制硬件的尺寸才能進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)原則的缺點(diǎn)是機(jī)械設(shè)計(jì)

13、部分放在最后，機(jī)械加工周期影響了機(jī)器人的總體研制進(jìn)度，總體設(shè)計(jì)周期比較長(zhǎng)。21、機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為哪三個(gè)階段？答： 1）總體方案設(shè)計(jì)2）詳細(xì)設(shè)計(jì)3）制造、安裝、調(diào)試和編寫(xiě)設(shè)計(jì)文檔第三章1，什么是齊次坐標(biāo)？與直角坐標(biāo)有何區(qū)別？30312 齊次變換矩陣的意義是什么?373, 聯(lián)合變換與單步變換的關(guān)系是什么？4344454 已知齊次變換矩陣，如何計(jì)算逆變換矩陣？50-575 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)解決什么問(wèn)題?什么是正問(wèn)題和逆問(wèn)題？26 機(jī)器人的坐標(biāo)系有哪些？如何建立？107 建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程需要確定哪些參數(shù)？如何辨別關(guān)節(jié)變量？66-688 第一種和第二種桿件坐標(biāo)系下，相鄰桿件位姿矩陣計(jì)算有何區(qū)別？81-989

14、 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解和逆解有何特征？各應(yīng)用在什么場(chǎng)合？逆解如何計(jì)算？100-10110-11（141-142）第四章1 . 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)解決什么問(wèn)題？什么是動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題和逆問(wèn)題？2-32 什么是牛頓方程？什么是歐拉方程？有何作用？11-143 什么是慣性張量矩陣？如何計(jì)算？4 正向遞推的作用是什么?分哪幾步實(shí)現(xiàn)？5 反向遞推的作用是什么?分哪幾步實(shí)現(xiàn)？6 正向遞推和反向遞推的初始條件各是什么？當(dāng)考慮桿件自重或手部負(fù)載為重物時(shí)，正向遞推初始條件有何變化？7 寫(xiě)出機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型，并簡(jiǎn)述各項(xiàng)的含義?8（ 89）第五章1、控制系統(tǒng)的兩大功能是什么？1 、示教再現(xiàn)功能2、運(yùn)動(dòng)控制功能2、簡(jiǎn)述兩種控

15、制方式及其技術(shù)指標(biāo)。8-93、簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)的組成及各個(gè)部分的作用。12-214、示教再現(xiàn)控制如何實(shí)現(xiàn)？影響示教和記憶的因素有哪些？225、運(yùn)動(dòng)控制如何實(shí)現(xiàn)？可分為哪兩步？29-316、什么是軌跡規(guī)劃？不同控制方式下各在什么坐標(biāo)空間進(jìn)行？33-347、點(diǎn)位控制（PTP）下的軌跡規(guī)劃如何實(shí)現(xiàn)？358、連續(xù)軌跡控制（CP）下的軌跡規(guī)劃如何實(shí)現(xiàn)？579、關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服控制方法有哪些？各有何特點(diǎn)？75-80-9010、 11-（ 133）第一步： 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令的生成，即將機(jī)器人手部在空間的位姿變化轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)變量隨時(shí)間按某一規(guī)律變化的函數(shù)。這一步一般可離線完成。第二步： 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的伺服控制，即采用一定的控制算法跟蹤執(zhí)行第一步所生成的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令，這是在線完成的。5、軌跡規(guī)劃及其實(shí)現(xiàn)方法：（ 1 ）軌跡規(guī)劃的概念:機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令的軌跡規(guī)劃生成方法是指根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的機(jī)器人手部在空間的位姿、速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化，通過(guò)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的求解和各種插補(bǔ)運(yùn)算等數(shù)學(xué)方法最終生成相應(yīng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服