機(jī)器人技術(shù)試題及答案

第1章緒論1、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對機(jī)器人的定義是什么？國際標(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（DegreeofFreedom,DOF）是指其末端執(zhí)行器相對于參考坐標(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（WorkingSpace）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鏈機(jī)構(gòu)，主要由手部、腕部、臂部和機(jī)座構(gòu)成。3、簡述機(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內(nèi)的壓力與外界大氣壓之間形成的壓力差來工作的，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產(chǎn)生的磁吸力來抓取工件的，因此只能對鐵磁性工件起作用（鋼、鐵等材料在溫度超過723℃時(shí)就會(huì)失去磁性），另外，對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：①角度誤差②位置誤差實(shí)現(xiàn)：主動(dòng)柔順——邊檢測，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)簡圖如何繪制？機(jī)器人的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖是為了用簡潔的線條和符號來表達(dá)機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)及結(jié)構(gòu)特征。在國標(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。55頁5612、機(jī)器人常見的驅(qū)動(dòng)器有哪些？答：驅(qū)動(dòng)器是用來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人操作機(jī)工作的動(dòng)力裝置。常見的驅(qū)動(dòng)器主要有電動(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)器是利用電能來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，常見主要有：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)部測量傳感器（簡稱內(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)境的人通信的其他部件以及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑。b關(guān)節(jié)參考坐標(biāo)系是用來表示機(jī)器人每一個(gè)獨(dú)立關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系。機(jī)器人的所有運(yùn)動(dòng)都可以分解為各個(gè)關(guān)節(jié)單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)，這樣每個(gè)關(guān)節(jié)可以單獨(dú)控制，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)可以用單獨(dú)的關(guān)節(jié)參考坐標(biāo)系表示。c工具參考坐標(biāo)系是用來描述機(jī)器人末端執(zhí)行器相對于固連在末端執(zhí)行器上的坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)。由于本地坐標(biāo)系是隨著機(jī)器人一起運(yùn)動(dòng)的，從而工具坐標(biāo)系是一個(gè)活動(dòng)的坐標(biāo)系，它隨著機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)而不斷改變，因此工具坐標(biāo)系所表示的運(yùn)動(dòng)也不相同，這取決于機(jī)器人手臂的位置以及工具坐標(biāo)系的姿態(tài)。機(jī)器人的自由度（DegreeofFreedom,DOF）是指其末端執(zhí)行器相對于參考坐標(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（WorkingSpace）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章機(jī)器人系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法重點(diǎn)掌握：1、機(jī)器人的系統(tǒng)組成。操作機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、控制系統(tǒng)2、手部的作用和分類。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.靈巧手機(jī)械夾持式手和吸附式手。手腕的作用及其三個(gè)自由度。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。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。柔順手腕的作用及裝配誤差及消除方法。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：①角度誤差②位置誤差實(shí)現(xiàn)：主動(dòng)柔順——邊檢測，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)②被動(dòng)柔順——典型結(jié)構(gòu)6、手臂的作用。作用：改變機(jī)器人手在空間的位置。7、操作機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖。55-568、機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則。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)，然后再對局部細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì).1)機(jī)器人設(shè)計(jì)的整體性原則2)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：9、機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個(gè)階段。1）總體方案設(shè)計(jì)2）詳細(xì)設(shè)計(jì)3）制造、安裝、調(diào)試和編寫設(shè)計(jì)文檔第3章機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)重點(diǎn)掌握：一、齊次坐標(biāo)變換及其運(yùn)算1、齊次變換矩陣的意義；2、單步變換的齊次變換矩陣；3、多步變換的齊次變換矩陣；4、齊次變換的逆變換。二、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立及其求解1、建立坐標(biāo)系；2、確定參數(shù)；3、相鄰桿件的位姿矩陣；4、建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。5、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解和逆解。第4章機(jī)器人動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)掌握：1、關(guān)節(jié)承受的力和力矩與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力（矩）的關(guān)系。2、動(dòng)力學(xué)模型及其各項(xiàng)含義。3、牛頓方程、歐拉方程。4、正向遞推步驟及其計(jì)算公式。5、反向遞推步驟及其計(jì)算公式。6、遞推的初始條件。第5章機(jī)器人控制系統(tǒng)重點(diǎn)掌握：1、控制系統(tǒng)的兩大功能。1)示教再現(xiàn)功能2)運(yùn)動(dòng)控制功能2、控制系統(tǒng)的組成及其各個(gè)部分的作用。3、示教再現(xiàn)控制過程及示教與記憶的相關(guān)知識(shí)。4、運(yùn)動(dòng)控制的兩個(gè)步驟?？刂撇襟E：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)伺服指令。*示教再現(xiàn)控制生產(chǎn)方法—