（2024）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)題庫(kù)及答案

（2024）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)題庫(kù)及答案—、單選題（在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)最符合題目要求的選項(xiàng)）機(jī)器人外部傳感器不包括（ ）傳感器。（D）A

力或力矩

B接近覺

C觸覺

D

位置手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和（

）工件。（C）A

固定

B定位

C釋放

D

觸摸。機(jī)器人的精度主要依存于（

）、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。（C）A傳動(dòng)誤差

B

關(guān)節(jié)間隙

C機(jī)械誤差

D

連桿機(jī)構(gòu)的撓性機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和（

）。（C）A

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制

B點(diǎn)到點(diǎn)控制

C連續(xù)軌跡控制

D任意位置控制焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括（

）。（A）A

點(diǎn)焊和弧焊

B間斷焊和連續(xù)焊

C

平焊和豎焊

D氣體保護(hù)焊和氬弧焊作業(yè)路徑通常用（ ）坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來(lái)描述。（D）A

手爪

B固定

C運(yùn)動(dòng)

D工具當(dāng)代機(jī)器人主要源于以下兩個(gè)分支：（C）A計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床

B遙操作機(jī)與計(jì)算機(jī)

C

遙操作機(jī)與數(shù)控機(jī)床

D計(jì)算機(jī)與人工智能對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（A）A

關(guān)節(jié)角

B桿件長(zhǎng)度

C橫距

D扭轉(zhuǎn)角動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的

聯(lián)系起來(lái)。（A）A運(yùn)動(dòng)與控制

B傳感器與控制

C

結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)

D傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)所謂無(wú)姿態(tài)插補(bǔ)，即保持第一個(gè)示教點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，在大多數(shù)情況下是機(jī)器人沿

第1

頁(yè)共30頁(yè)

運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。（B）A平面圓弧

B直線

C平面曲線

D空間曲線應(yīng)用通常的物理定律構(gòu)成的傳感器稱之為（）A物性型

B結(jié)構(gòu)型

C一次儀表

D二次儀表傳感器在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)所能辨別的被測(cè)量的最小變化量，或者所能辨別的不 同被測(cè)量的個(gè)數(shù)，被稱之為傳感器的

。（）A精度

B重復(fù)性

C分辨率

D靈敏度諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是（

）。（A）A扭轉(zhuǎn)剛度低

B

傳動(dòng)側(cè)隙小

C慣量低

D

精度高機(jī)器人三原則是由誰(shuí)提出的。（D）A

森政弘

B

約瑟夫?英格伯格

C托莫維奇

D阿西莫夫當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）A

工業(yè)機(jī)器人

B

軍用機(jī)器人

C服務(wù)機(jī)器人

D特種機(jī)器人手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）A

位置與速度

B

姿態(tài)與位置

C

位置與運(yùn)行狀態(tài)

D

姿態(tài)與速度用于檢測(cè)物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：（C）A接近覺傳感器

B接觸覺傳感器

C滑動(dòng)覺傳感器

D壓覺傳感器示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是：（B）A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大

B占用生產(chǎn)時(shí)間C操作人員安全問(wèn)題

D容易產(chǎn)生廢品下面哪個(gè)國(guó)家被稱為“機(jī)器人王國(guó)”？（C）第2

頁(yè)共30頁(yè)A

中國(guó)

B

英國(guó)

C

日本

D美國(guó)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，作為示教人員必須事先接受過(guò)專門的培訓(xùn)才行。與示教作業(yè)人員一起進(jìn)行作業(yè)的監(jiān)護(hù)人員，處在機(jī)器人可動(dòng)范圍外時(shí)，（B），可進(jìn)行共同作業(yè)。A

不需要事先接受過(guò)專門的培訓(xùn)

B

必須事先接受過(guò)專門的培訓(xùn)C沒(méi)有事先接受過(guò)專門的培訓(xùn)也可以使用焊槍示教前，檢查焊槍的均壓裝置是否良好，動(dòng)作是否正常，同時(shí)對(duì)電極頭 的要求是（A）。A

更換新的電極頭

B使用磨耗量大的電極頭

C

新的或舊的都行通常對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教編程時(shí)，要求最初程序點(diǎn)與最終程序點(diǎn)的位置（A），可提 高工作效率。A相同

B不同

C無(wú)所謂

D分離越大越好為了確保安全，用示教編程器手動(dòng)運(yùn)行機(jī)器人時(shí)，機(jī)器人的最高速度限制為（B）。A50mm/s

B250mm/s

C800mm/s

D1600mm/s正常聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，機(jī)器人示教編程器上安全模式不應(yīng)該打到（C）位置上。第3

頁(yè)共30頁(yè)A操作模式

B編輯模式

C管理模式25.

示教編程器上安全開關(guān)握緊為

ON，松開為狀態(tài)，作為進(jìn)而追加的功能，當(dāng)握緊力過(guò)大時(shí)，為（C）狀態(tài)。A不變

BON

COFFOFF26.對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，模式旋鈕打到示教模式后，在此模式中，外部設(shè)備發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)（A）。A無(wú)效

B有效

C延時(shí)后有效位置等級(jí)是指機(jī)器人經(jīng)過(guò)示教的位置時(shí)的接近程度，設(shè)定了合適的位置等級(jí)時(shí)，可使機(jī)器人運(yùn)行出與周圍狀況和工件相適應(yīng)的軌跡，其中位置等（A）。APL值越小，運(yùn)行軌跡越精準(zhǔn)BPL

值大小，與運(yùn)行軌跡關(guān)系不大

CPL

值越大，運(yùn)行軌跡越精準(zhǔn)試運(yùn)行是指在不改變示教模式的前提下執(zhí)行模擬再現(xiàn)動(dòng)作的功能，機(jī)器人動(dòng)作速度超過(guò)示教最高速度時(shí)，以（B）。A程序給定的速度運(yùn)行

B示教最高速度來(lái)限制運(yùn)行C示教最低速度來(lái)運(yùn)行機(jī)器人經(jīng)常使用的程序可以設(shè)置為主程序，每臺(tái)機(jī)器人可以設(shè)置（C）主程序。A3

個(gè)

B5

個(gè)

C1

個(gè)

D無(wú)限制機(jī)器人三原則是由（D）提出的。A.

森政弘

B.

約瑟夫·英格伯格

C.

托莫維奇

D.

阿西莫夫當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為（A）。A.

工業(yè)機(jī)器人

B.

軍用機(jī)器人

C.

服務(wù)機(jī)器人

D.

特種機(jī)器人手部的位姿是由（B）構(gòu)成的。A.

位置與速度

B.姿態(tài)與位置

C.位置與運(yùn)行狀態(tài)

D.

姿態(tài)與速度運(yùn)動(dòng)學(xué)主要是研究機(jī)器人的（B）。A.動(dòng)力源是什么B.運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的關(guān)系C.動(dòng)力的傳遞與轉(zhuǎn)換D.運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用動(dòng)力學(xué)主要是研究機(jī)器人的（C）。第4

頁(yè)共30頁(yè)A.

動(dòng)力源是什么

B.

運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的關(guān)系

C.動(dòng)力的傳遞與轉(zhuǎn)換

D.動(dòng)力的應(yīng)用傳感器的輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，輸出信號(hào)變化與輸入信號(hào)變化的比值代表傳感器的（D）參數(shù)。A.

抗干擾能力

B.

精度

C.線性度

D.

靈敏度六維力與力矩傳感器主要用于（D）。A.

精密加工

B.精密測(cè)量

C.精密計(jì)算

D.

精密裝配機(jī)器人軌跡控制過(guò)程需要通過(guò)求解（B）獲得各個(gè)關(guān)節(jié)角的位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值。A.

運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題

B.運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題

C.

動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題

D.

動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題日本日立公司研制的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)機(jī)器人裝配系統(tǒng)采用觸覺傳感器來(lái)有效地反映裝 配情況。其觸覺傳感器屬于下列（C）傳感器。A

．接觸覺

B接近覺

C力/力矩覺

D壓覺機(jī)器人的定義中，突出強(qiáng)調(diào)的是（C）。A具有人的形象

B模仿人的功能

C像人一樣思維

D感知能力很強(qiáng)當(dāng)代機(jī)器人主要源于以下兩個(gè)分支（C）。A計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床

B遙操作機(jī)與計(jì)算機(jī)C遙操作機(jī)與數(shù)控機(jī)床

D計(jì)算機(jī)與人工智能一個(gè)剛體在空間運(yùn)動(dòng)具有（D）自由度。A3個(gè)

B4個(gè)

C5個(gè)

D6個(gè)對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（A）。A關(guān)節(jié)角

B桿件長(zhǎng)度

C橫距

D扭轉(zhuǎn)角第5

頁(yè)共30頁(yè)對(duì)于移動(dòng)（平動(dòng)）關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（C）。A關(guān)節(jié)角

B桿件長(zhǎng)度

C橫距

D扭轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)正問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)如下變換（A）。A從關(guān)節(jié)空間到操作空間的變換

B從操作空間到迪卡爾空間的變換C從迪卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的變換

D從操作空間到關(guān)節(jié)空間的變換運(yùn)動(dòng)逆問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)如下變換（C）。A從關(guān)節(jié)空間到操作空間的變換

B從操作空間到迪卡爾空間的變換C從迪卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的變換

D從操作空間到任務(wù)空間的變換動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的（A）聯(lián)系起來(lái)。A運(yùn)動(dòng)與控制

B傳感器與控制

C結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)

D傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)機(jī)器人終端效應(yīng)器（手）的力量來(lái)自（D）。A機(jī)器人的全部關(guān)節(jié)

B機(jī)器人手部的關(guān)節(jié)C決定機(jī)器人手部位置的各關(guān)節(jié)

D決定機(jī)器人手部位姿的各個(gè)關(guān)節(jié)在θ--r操作機(jī)動(dòng)力學(xué)方程中，其主要作用的是（D）。A哥氏項(xiàng)和重力項(xiàng)

B重力項(xiàng)和向心項(xiàng)

C慣性項(xiàng)和哥氏項(xiàng)

D慣性項(xiàng)和重力項(xiàng)對(duì)于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個(gè)特征點(diǎn)，計(jì)算機(jī)就能利用（D）獲得中間點(diǎn)的坐標(biāo)。A優(yōu)化算法

B平滑算法

C預(yù)測(cè)算法

D插補(bǔ)算法機(jī)器人軌跡控制過(guò)程需要通過(guò)求解（B）獲得各個(gè)關(guān)節(jié)角的位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值。A運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題

B運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題

C動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題

D動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題第6

頁(yè)共30頁(yè)所謂無(wú)姿態(tài)插補(bǔ)，即保持第一個(gè)示教點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，在大多數(shù)情況下是機(jī)器人沿（B）運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。A平面圓弧

B直線

C平面曲線

D空間曲線定時(shí)插補(bǔ)的時(shí)間間隔下限的主要決定因素是（B）。A完成一次正向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的時(shí)間

B完成一次逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的時(shí)間C完成一次正向動(dòng)力學(xué)計(jì)算的時(shí)間

D完成一次逆向動(dòng)力學(xué)計(jì)算的時(shí)間為了獲得非常平穩(wěn)的加工過(guò)程，希望作業(yè)啟動(dòng)（位置為零）時(shí)：（A）。A速度為零，加速度為零

B速度為零，加速度恒定C速度恒定，加速度為零

D速度恒定，加速度恒定應(yīng)用通常的物理定律構(gòu)成的傳感器稱之為（B）。A物性型

B結(jié)構(gòu)型

C一次儀表

D二次儀表二、判斷題機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。（Y）完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人稱為冗余自由度機(jī)器人。（Y）關(guān)節(jié)空間是由全部關(guān)節(jié)參數(shù)構(gòu)成的。（Y）任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可以分解為由多個(gè)平移和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的合成。（Y）關(guān)節(jié)i的坐標(biāo)系放在i-1關(guān)節(jié)的末端。（N）手臂解有解的必要條件是串聯(lián)關(guān)節(jié)鏈中的自由度數(shù)等于或小于6。（N）對(duì)于具有外力作用的非保守機(jī)械系統(tǒng)，其拉格朗日動(dòng)力函數(shù)L可定義為系統(tǒng)總動(dòng)能與系統(tǒng)總勢(shì)能之和。（N）由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。（Y）第7

頁(yè)共30頁(yè)激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。（Y）運(yùn)動(dòng)控制的電子齒輪模式是一種主動(dòng)軸與從動(dòng)軸保持一種靈活傳動(dòng)比的隨動(dòng)系統(tǒng)。（Y）工業(yè)機(jī)器人工作站是由一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)器人所構(gòu)成的生產(chǎn)體系。（）機(jī)器人分辨率分為編程分辨率與控制分辨率，統(tǒng)稱為系統(tǒng)分辨率。（）正交變換矩陣R為正交矩陣。（）復(fù)合運(yùn)動(dòng)齊次矩陣的建立是由全部簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)齊次矩陣求和所形成的。（）關(guān)節(jié)i的效應(yīng)表現(xiàn)在i

關(guān)節(jié)的末端。（）并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題求解易，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題求解難。（）機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所走過(guò)的路徑。（）空間直線插補(bǔ)是在已知該直線始點(diǎn)、末點(diǎn)和中點(diǎn)的位置和姿態(tài)的條件下，進(jìn)而 求出軌跡上各點(diǎn)（插補(bǔ)點(diǎn)）的位置和姿態(tài)。（）示教編程用于示教－再現(xiàn)型機(jī)器人中。（Y）機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移、速度 和加速度。（Y）關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。（N）到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。（N）磁力吸盤能夠吸住所有金屬材料制成的工件。（N）諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形 的變化。（N）由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。（Y）激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。（Y）機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。（Y）第8

頁(yè)共30頁(yè)諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。（N）借助于電磁波和聲波可以構(gòu)成接觸型傳感器。（）增量式編碼器比起絕對(duì)式編碼器加工難、安裝嚴(yán)、體積大、價(jià)格高。（）計(jì)算機(jī)視覺學(xué)科中絕大多數(shù)問(wèn)題為病態(tài)問(wèn)題，既難以求解或解不唯一。（）示教-再現(xiàn)控制的給定方式中分直接示教和間接示教。直接示教便是操作人員通過(guò)手動(dòng)控制盒上的按鍵，編制機(jī)器人的動(dòng)作順序，確定位置、設(shè)定速度或限時(shí)。（）東大牛機(jī)器人足球隊(duì)是中國(guó)第一支奪得世界杯冠軍的代表隊(duì)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。（）圖像恢復(fù)指是的光學(xué)鏡頭幾何形變的矯正，補(bǔ)償由于光學(xué)鏡頭所帶來(lái)的圖像畸 變。（）變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)（自由度）主要取決于被加工件的大小。（）軌跡插補(bǔ)運(yùn)算是伴隨著軌跡控制過(guò)程一步步完成的，而不是在得到示教點(diǎn)之后，一次完成，再提交給再現(xiàn)過(guò)程的。（Y）格林（格雷）碼被大量用在相對(duì)光軸編碼器中。（N）圖像二值化處理便是將圖像中感興趣的部分置1，背景部分置2。（N）圖像增強(qiáng)是調(diào)整圖像的色度、亮度、飽和度、對(duì)比度和分辨率，使得圖像效果清 晰和顏色分明。（Y）三、填空題按坐標(biāo)形式分類，機(jī)器人可分為

直角坐標(biāo)型

、

圓柱坐標(biāo)型

、球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)坐標(biāo)型 四種基本類型。作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是

控制系統(tǒng)

、

傳感系統(tǒng)

和機(jī)械系統(tǒng)

。機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有

自由度

、

定位精度

、

工作范圍第9

頁(yè)共30頁(yè)、重復(fù)定位精度、

分辨率、承載能力及最大速度等。自由度是指機(jī)器人所具有的

獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的

的數(shù)目，不包括

末端操作器的開合自由度。機(jī)器人分辨率分為

編程分辨率和

控制分辨率，統(tǒng)稱為

系統(tǒng)分辨率。重復(fù)定位精度是關(guān)于

精度 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤可分為

真空吸盤

、

氣流負(fù)壓吸盤

和擠氣負(fù)壓吸盤

等三種基本類型。8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有

示教再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)

、

關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)

、空間直線運(yùn)動(dòng)

和空間曲線運(yùn)動(dòng)。9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有

靈敏度

、

線性度

、

測(cè)量范圍、重復(fù)性、

精度、分辨率、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等。自由度是指機(jī)器人所具有的

獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)

的數(shù)目。機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作、同一命令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干

次時(shí)，其位置分散情況

。機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有

液壓驅(qū)

、

氣壓驅(qū)動(dòng)

和

電氣驅(qū)動(dòng)

三種。機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有

測(cè)速發(fā)電機(jī)

和

增量式碼盤

。機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為

力

控制方式、

軌跡

控制方式和 示教

控制方式。按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為：

串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人。機(jī)器人是

指代替原來(lái)由人直接或間接作業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械。在機(jī)器人的正面作業(yè)與機(jī)器人保持

300mm

以上的距離。手動(dòng)速度分為：

微動(dòng)

、

低速、

中速、

高速。機(jī)器人的三種動(dòng)作模式分為：

示教模式、

再現(xiàn)模式、

遠(yuǎn)程模式。機(jī)器人的坐標(biāo)系的種類為：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、圓柱坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系。第10

頁(yè)共30頁(yè)設(shè)定關(guān)節(jié)坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人的S、L、U、R、B、T

各軸

分別

運(yùn)動(dòng)。設(shè)定為直角坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人控制點(diǎn)沿X、Y、Z

軸

平行移動(dòng)。用關(guān)節(jié)插補(bǔ)示教機(jī)器人軸時(shí)，移動(dòng)命令為

MOVJ

。經(jīng)過(guò)以示教點(diǎn)為圓心、以75mm

為半徑的圓內(nèi)的任一點(diǎn)即視為達(dá)到。機(jī)器人的腕部軸為

R，B，T

，本體軸為

S，L，U

。機(jī)器人示教?指：

將工作內(nèi)容告知產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的作業(yè)

。機(jī)器人軌跡支持四種插補(bǔ)方式，分別?

關(guān)節(jié)插補(bǔ)

，

直線插補(bǔ)

，圓弧插補(bǔ)

，自由曲線插補(bǔ)

，插補(bǔ)命令分別?

MOVJ，MOVL，MOVC機(jī)器人按機(jī)構(gòu)特性可以劃分為

關(guān)節(jié)機(jī)器人和

非關(guān)節(jié)機(jī)器人兩大類。機(jī)器人系統(tǒng)大致由

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

、

機(jī)械系統(tǒng)

、

人機(jī)交互系統(tǒng)

和

控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)

、

機(jī)器-環(huán)境交互系統(tǒng)

等部分組成。機(jī)器人的重復(fù)定位精度?指機(jī)器人末端執(zhí)行器為重復(fù)到達(dá)同一目標(biāo)位置而實(shí)際到達(dá)位置之間的接近程度。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)?研究機(jī)器人末端執(zhí)行器

位姿

和

運(yùn)動(dòng) 與關(guān)節(jié)空間之間的關(guān)系。常用的建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的方法有

牛頓

和

拉格朗日。6自由度機(jī)器人有解析逆解的條件?機(jī)器人操作手的獨(dú)立關(guān)節(jié)變量多于末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)。機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有

液壓

、

氣動(dòng)

和

電動(dòng)

三種。機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有

測(cè)速發(fā)電機(jī)和

增量式碼盤

。機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為

程序

控制方式、

適應(yīng)性 控制方式和

人工智能

控制方式。四、綜合題機(jī)器人分為幾類？第11

頁(yè)共30頁(yè)答：首先，機(jī)器人按應(yīng)用分類可分為工業(yè)機(jī)器人、極限機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人。（1）工業(yè)機(jī)器人有搬運(yùn)、焊接、裝配、噴漆、檢驗(yàn)機(jī)器人，主要用于現(xiàn)代化的工廠和柔性加工系統(tǒng)中。（2）極限機(jī)器人主要是指用在人們難以進(jìn)入的核電站、海底、宇宙空間進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，包括建筑、農(nóng)業(yè)機(jī)器人。（3）娛樂(lè)機(jī)器人包括彈奏機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人、玩具機(jī)器人等。也有根據(jù)環(huán)境而改變動(dòng)作的機(jī)器人。其次，按照控制方式機(jī)器人可分為操作機(jī)器人、程序機(jī)器人、示教機(jī)器人、智能機(jī)器人和綜合機(jī)器人。第12

頁(yè)共30頁(yè)2.

機(jī)器人由哪幾部分組成？答：機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人一環(huán)境交換系統(tǒng)、人機(jī)交換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。3.

什么?自由度？答：人們把構(gòu)建相對(duì)于參考系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度。4.

機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有哪些？各參數(shù)的意義?什么？答：機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有：自由度、精度、工作范圍、速度、承載能力。（1）自由度：是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸的數(shù)目，不包括手爪（末端操作器）的開合自由度。在三維空間里描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度。但是，工業(yè)機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，也可能小于六個(gè)自由度，也可能大于六個(gè)自由度。（2）精度：工業(yè)機(jī)器人的精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來(lái)表示，它是衡量一列誤差值的密集度（即重復(fù)度）。（3）工作范圍：是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫工作區(qū)域。（4）速度；速度和加速度是表明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)。（5）承載能力：是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。承載能力不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，而且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。通常，承載能力不僅指負(fù)載，而且還包括機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。第13

頁(yè)共30頁(yè)5.

機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合

2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。6.

機(jī)器人機(jī)座有幾種？試述每種機(jī)座結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人幾座有固定式和行走時(shí)2種。（1）固定式機(jī)器人的級(jí)左右直接接地地面基礎(chǔ)上，也可以固定在機(jī)身上。（2）移動(dòng)式機(jī)器人有可分為輪車機(jī)器人，有3組輪子組成的輪系四輪機(jī)器人三角論系統(tǒng)，全方位移動(dòng)機(jī)器人，2足步行式機(jī)器人，履帶行走機(jī)器人。7.

PWM調(diào)速特點(diǎn)有哪些？答：簡(jiǎn)單，便于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，節(jié)能，調(diào)速范圍大；非線性嚴(yán)重，引入高頻干擾和損耗。8.

試述機(jī)器人視覺的結(jié)構(gòu)及工作原理答：機(jī)器人視覺由視覺傳感器攝像機(jī)和光源控制計(jì)算器和圖像處理機(jī)組成原理：由視覺傳感器講景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳遞給圖像處理器，同時(shí)光源控制器和32攝像機(jī)控制器把把光線，距離顏色光源方向等等參數(shù)傳遞給圖像處理器，圖像處理器對(duì)圖像數(shù)據(jù)做一些簡(jiǎn)單的處理將數(shù)據(jù)傳遞給計(jì)算機(jī)最后由計(jì)算器存儲(chǔ)和處理。9.

工業(yè)機(jī)器人控制方式有幾種？答：工業(yè)機(jī)器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。（1）點(diǎn)位控制方式（PTP）：這種控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿?？刂茣r(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。（2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）：這種控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成工作任務(wù)。（3）力（力矩）控制方式：在完成裝配、抓放物體等工作時(shí)，除要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)行工作，這時(shí)就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過(guò)輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器第14

頁(yè)共30頁(yè)。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。（4）智能控制方式：機(jī)器人的智能控制時(shí)通過(guò)傳感器獲得周圍環(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性及自學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)的發(fā)展有賴于近年來(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。10.機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？答：工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。（1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）：這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。（2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）：圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。（3）球坐標(biāo)型（2RP）：球坐標(biāo)機(jī)器人采用球坐標(biāo)系，它用一個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再用一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)確定部第15

頁(yè)共30頁(yè)件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，中心支架附近的工作范圍大，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置容易密封，覆蓋工作空間較大。但該坐標(biāo)復(fù)雜，難于控制，且直線驅(qū)動(dòng)裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問(wèn)題。（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型/擬人型（3R）：關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的，類似于人的手臂，是工業(yè)機(jī)器人中最常見的結(jié)構(gòu)。（5）平面關(guān)節(jié)型：這種機(jī)器人可看作是關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的特例，它只有平行的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線共面。機(jī)器人學(xué)主要包含哪些研究?jī)?nèi)容？答：機(jī)器人研究的基礎(chǔ)內(nèi)容有以下幾方面：(1) 空間機(jī)構(gòu)學(xué)；(2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)；(3)機(jī)器人靜力學(xué)；(4)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)；(5)機(jī)器人控制技術(shù)；(6)機(jī)器人傳感器；(7)機(jī)器人語(yǔ)言。機(jī)器人常用的機(jī)身和臂部的配置型式有哪些？第16

頁(yè)共30頁(yè)答：目前常用的有如下幾種形式：（1）橫梁式。機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，具有占地面積小，能有效地利用空間，直觀等優(yōu)點(diǎn)。（2）立柱式。多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)型式，一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小而工作范圍大的特點(diǎn)。（3）機(jī)座式?？梢允仟?dú)立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動(dòng)。也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。（4）屈伸式。臂部由大小臂組成，大小臂間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為屈伸臂，可以實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，也可以作空間運(yùn)動(dòng)。13.機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？答：構(gòu)成機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：（1）電動(dòng)機(jī)，提供驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。（2）減速器，為了增加驅(qū)動(dòng)力矩、降低運(yùn)動(dòng)速度。（3）驅(qū)動(dòng)電路，由于直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)的流經(jīng)電流較大，機(jī)器人常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。（4）運(yùn)動(dòng)特性檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的位置、速度、加速度等參數(shù)。（5）控制系統(tǒng)的硬件，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，采用協(xié)調(diào)級(jí)與執(zhí)行級(jí)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。（6）控制系統(tǒng)的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的計(jì)算、機(jī)器人的智能控制和機(jī)器人與人的信息交換等功能。第17

頁(yè)共30頁(yè)14.常見的機(jī)器人外部傳感器有哪些？答：常見的外部傳感器包括觸覺傳感器，分為接觸覺傳感器、壓覺傳感器、滑覺傳感器和力覺傳感器。距離傳感器，包括超聲波傳感器，接近覺傳感器，以及視覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器等。15.機(jī)器人視覺的硬件系統(tǒng)由哪些部分組成？答：（1）景物和距離傳感器，常用的有攝像機(jī)、CCD圖像傳感器、超聲波傳感器和結(jié)構(gòu)光設(shè)備等；（2）視頻信號(hào)數(shù)字化設(shè)備，其任務(wù)是把攝像機(jī)或者CCD輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成方便計(jì)算和分析的數(shù)字信號(hào)；（3）視頻信號(hào)處理器，視頻信號(hào)實(shí)時(shí)、快速、并行算法的硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)備：如DSP系統(tǒng)；（4）計(jì)算機(jī)及其設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選用不同的計(jì)算機(jī)及其外設(shè)來(lái)滿足機(jī)器人視覺信息處理及其機(jī)器人控制的需要；（5）機(jī)器人或機(jī)械手及其控制器。16.從描述操作命令的角度看，機(jī)器人編程語(yǔ)言可分為哪幾類？答：機(jī)器人編程語(yǔ)言可分為：（1）動(dòng)作級(jí)：以機(jī)器人末端執(zhí)行器的動(dòng)作為中心來(lái)描述各種操作，要在程序中說(shuō)明每個(gè)動(dòng)作。（2）對(duì)象級(jí)：允許較粗略地描述操作對(duì)象的動(dòng)作、操作對(duì)象之間的關(guān)系等，特別適用于組裝作業(yè)。（3）任務(wù)級(jí)：只要直接指定操作內(nèi)容就可以了，為此，機(jī)器人必須一邊思考一邊工作。17.什么?位置運(yùn)動(dòng)學(xué)、正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)？答：位置運(yùn)動(dòng)學(xué)僅考慮運(yùn)動(dòng)中的幾何學(xué)問(wèn)題，即不考慮運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系。已知關(guān)節(jié)空間的關(guān)節(jié)變量，計(jì)算操作機(jī)在操作空間的手部位姿，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題。反之，已知操作機(jī)在操作空間的手部位姿，求各關(guān)節(jié)變量的反變換，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題，也叫求手臂解。第18

頁(yè)共30頁(yè)18.

MOTOMAN機(jī)器人示教盤模式旋鈕上有三種模式，分別?哪三種，并寫出三種模式各自的特點(diǎn)。答案：示教模式：人教機(jī)器人稱作示教。再現(xiàn)模式：執(zhí)行程序，機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行。遠(yuǎn)程模式：通過(guò)外部信號(hào)進(jìn)行的操作，相當(dāng)于遙控。19.

MOTOMAN機(jī)器人上有三種安全模式，分別?哪三種，并寫出三種模式各自的特點(diǎn)。答案：三種模式分別是：PLAY再現(xiàn)模式、TEACH示教模式、REMOTE遠(yuǎn)程模式。91再現(xiàn)模式可以用來(lái)對(duì)示教完的程序進(jìn)行再現(xiàn)運(yùn)行以及各種條件文件的設(shè)定、修改或刪除，在此模式下外部設(shè)備發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)無(wú)效。（2）示教模式可以用示教編程器進(jìn)行軸操作和編輯，編輯、示教程序，修改已登錄的程序，以及各種特性文件和參數(shù)的設(shè)定，在此模式下外部設(shè)備發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)。（3）無(wú)效遠(yuǎn)程模式下機(jī)器人由外部信號(hào)進(jìn)行操作，可以接通伺服電源、啟動(dòng)、調(diào)出主程序、設(shè)定循環(huán)等與開始運(yùn)行有關(guān)的操作，數(shù)據(jù)傳輸功能有效，此時(shí)示教盤上的啟動(dòng)按鈕無(wú)效。20.度、重復(fù)精度與分辨率之間的關(guān)系。答：精度、重復(fù)精度和分辨率用來(lái)定義機(jī)器人手部的定位能力。（1）是一個(gè)位置量相對(duì)于其參照系的絕對(duì)度量，指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。機(jī)器人的精度決定于機(jī)械精度與電氣精度。（2）重復(fù)精度指在相同的運(yùn)動(dòng)位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差度量。如果機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過(guò)的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復(fù)精度。（3）分辨率是指機(jī)器人每根軸能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動(dòng)距離或最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度。精度和分辨率不一定相關(guān)。一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度是指命令設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后能夠達(dá)到的運(yùn)動(dòng)位置之間的差距，分辨率則反映了實(shí)際需要的運(yùn)動(dòng)位置和命令所能夠設(shè)定的位置之間的差距。工業(yè)機(jī)器人的精度、重復(fù)精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求確定的。機(jī)器人本身所能達(dá)到的精度取決于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剛度、運(yùn)動(dòng)速度控制和驅(qū)動(dòng)方式、定位和緩沖等因素。由于機(jī)器人有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，不同回轉(zhuǎn)半徑時(shí)其直線分辨率是變化的，因此造成了機(jī)器人的精度難以確定。由于精度一般較難測(cè)定，通常工業(yè)機(jī)器人只給出重復(fù)精度。21.試論述機(jī)器人靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系。第19

頁(yè)共30頁(yè)答：靜力學(xué)指在機(jī)器人的手爪接觸環(huán)境時(shí)，在靜止?fàn)顟B(tài)下處理手爪力F與驅(qū)動(dòng)力τ的關(guān)系。動(dòng)力學(xué)研究機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)與各執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)力或力矩之間的關(guān)系，即機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。而運(yùn)動(dòng)學(xué)研究從幾何學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)處理手指位置與關(guān)節(jié)變量的關(guān)系。在考慮控制時(shí)，就要考慮在機(jī)器人的動(dòng)作中，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力τ會(huì)產(chǎn)生怎樣的關(guān)節(jié)位置θ、關(guān)節(jié)速度θ

、關(guān)節(jié)加速度θ

，處理這種關(guān)系稱為動(dòng)力學(xué)（dynamics）。對(duì)于動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，除了與連桿長(zhǎng)度有關(guān)之外，還與各連桿的質(zhì)量，繞質(zhì)量中心的慣性矩，連桿的質(zhì)量中心與關(guān)節(jié)軸的距離有關(guān)。運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)中各變量的關(guān)系如下圖所示。圖中用虛線表示的關(guān)系可通過(guò)實(shí)線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題來(lái)處理。第20

頁(yè)共30頁(yè)22.機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合

2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。23.機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？答：工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。（1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）：這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)?獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程?線性的，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但?，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。（2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）：圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但?，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。（3）球坐標(biāo)型（2RP）什么?機(jī)器人的內(nèi)部傳感器和外部傳感器？舉例說(shuō)明之。答：內(nèi)部傳感器?用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)（內(nèi)部信息）的機(jī)器人傳感器，如檢測(cè)關(guān)節(jié)位置、速度的光軸編碼器等。?機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)與正常工作所必需的；外部傳感器?用來(lái)感知外部世界、檢測(cè)作業(yè)對(duì)象與作業(yè)環(huán)境狀態(tài)（外部信息）的機(jī)器人傳感器。如視覺、聽覺、觸覺等。?適應(yīng)特定環(huán)境，完成特定任務(wù)所必需的。人手爪有哪些種類，各有什么特點(diǎn)？答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件；（2）磁力吸盤：通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；（3）真空式吸盤：利用真空原理來(lái)抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣密性要好。編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)?什么？答：兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式。增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤的精確位置。工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。答：（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)?功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場(chǎng)合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需第21

頁(yè)共30頁(yè)要增設(shè)氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點(diǎn)位控制機(jī)器人。變位機(jī)對(duì)于焊接機(jī)器人的作用?什么？答：變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)線及焊接柔性加工單元的重要組成部分，其作用?將被焊工件旋轉(zhuǎn)(平移)到最佳的焊接位置。即使機(jī)器人相對(duì)于工件處于最佳的作業(yè)角度，把工件各處的焊縫位置均能變換到最有利于機(jī)器人焊槍找位和焊接的地方。足球機(jī)器人六步推理模型的內(nèi)容?什么？答：（1）輸入信息預(yù)處理，計(jì)算有關(guān)實(shí)體速度、相對(duì)距離、角度等；（2）態(tài)勢(shì)分析與策略選擇；（3）隊(duì)形確定與角色分配；（4）目標(biāo)位置確定；（5）運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；（6）左右輪速確定。常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？答：齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)。在機(jī)器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個(gè)傳動(dòng)（減速）系統(tǒng)？答：因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。機(jī)器人上常用的距離與接近覺傳感器有哪些？。答：超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器按機(jī)器人的用途分類，可以將機(jī)器人分為哪幾大類？試簡(jiǎn)述之。答：（1）工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人：應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。（2）探索機(jī)器人：用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。（3）服務(wù)機(jī)器人：一種半自主或全自主的機(jī)器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設(shè)備工作的更好。（4）軍用機(jī)器人：用于軍事目的，或進(jìn)攻性的，或防御性的。什么?示教再現(xiàn)式機(jī)器人？第22

頁(yè)共30頁(yè)xyOu答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置及其他信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。35.編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)?什么？答：兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式。（1）增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。（2）絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤的精確位置。五、計(jì)算題1.已知點(diǎn)u的坐標(biāo)為[7，3，2]T，對(duì)點(diǎn)u依次進(jìn)行如下的變換：（1）繞z軸旋轉(zhuǎn)90°得到點(diǎn)v；（2）繞y軸旋轉(zhuǎn)90°得到點(diǎn)w；（3）沿x軸平移4個(gè)單位，再沿y軸平移-3個(gè)單位，最后沿z軸平移7個(gè)單位得到點(diǎn)t。求u，v，w，t各點(diǎn)的齊次坐標(biāo)。ztvw第23

頁(yè)共30頁(yè)解：點(diǎn)u的齊次坐標(biāo)為：

7,

3,2,1

Tw

=

Rot(y，90°)v

=0

3

0

1

0

0

7

10

0

3

7

v

=

Rot(z，90°)u

=

0

0 1

0

2

2

0

0

01

1

1

0011

0

3

2

00

0

7

7

0

0

1

0

0

0

0

2

3

1

1

1

0

04

2

6

1

0

3

7

4

t

=Trans(4，-3，7)w=

1

0

0

0

1

7

3

10

0

0

0

1

1

1

θ22.如圖所示為具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的3R機(jī)械手，求末端機(jī)械手在基坐標(biāo)系{x0，y0}下的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。θ3L2L1θ1L3x0y0第24

頁(yè)共30頁(yè)O解：建立如圖1的參考坐標(biāo)系，則10T

=110

0

01

，

1T

00

01

c1

s

s1c0

0

0

0

c2

s2

0

L1

c3

s3

0

s

c

0 0

s

c

0=

2

2

，

2T

=

3

3

001

0

2

001 0

3

001L2

0

0

00

01

0

0

13

1

2

32T

=

T

T

T

=01c

c123

sL1c1

L2c12

L

s

L

s

s123

0123

123

0

1

1 2

12

0

0

1

0

0

0

其中：c123

cos

θ1

θ2

θ3

,s123

sin

θ1

θ2

θ3

.3.用齊次矩陣表示如下順序的運(yùn)動(dòng)：（1）繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)90度；（2）繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90度；（3）移動(dòng)（3，7，9）。答：，，4.如圖所示為平面內(nèi)的兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)械手，已知機(jī)器人末端的坐標(biāo)值{x，y}，試求其關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量θ1和θ2。第25

頁(yè)共30頁(yè)θ2L2yL1θ1x解：如圖所示，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩組可能的解。第一組解：由幾何關(guān)系得P（2）x

L1

cosθ1

L2

cos

θ1

θ2

（1）y

L1

sinθ1

L2

sin

θ1

θ2

（1）式平方加（2）式平方得2

2

221

2 1

2x

y

L

L

2L

L

cos

1

2

2

21

22L

L

x2

y2

L2

L2

θ

θ

arccos

1L2

sinθ2θ

arctan

y

arctan

x

L

L

cosθ

1

2 2

2

2第26

頁(yè)共30頁(yè)2

22L1L2

x

y

L

L

第二組解：由余弦定理，α

arccos

1 2

2

12θ'

π

α，θ'

π

α

arctan

y

x

5.如圖所示兩自由度機(jī)械手在如圖位置時(shí)（θ1=0，θ2=π/2），生成手爪力FA

=[fx0

]T

或FB

=[0

fy

]T。求對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力τA和τB。xy

0

第27

頁(yè)共30頁(yè)

FB

f

yPL2τ2τ1

FA

fx

0

L1解：由關(guān)節(jié)角給出如下姿態(tài)：

L2

sin

θ1

θ2

L2

L2

1

1

21

2

L1

sinθ1

L2

sin

θ1

θ2

J

L

cosθ

L

cos

θ

θ

0

L

cos

θ

θ

L

2

1

2

1由靜力學(xué)公式τ

J

T

Fτ

J

T

FA

A

L2

L1

fx

L2

fx

0

0

L

2

L

f

2

x

11

yfL

0

L

τ

J

T

FB

B

L2

L

2

0

0

f

y

6.試對(duì)直流伺服方案和交流伺服方案進(jìn)行比較。答：直流伺服方案采用直流伺服電機(jī)，交流伺服方案采用交流伺服電機(jī)。由于變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，交流調(diào)速的可靠性與經(jīng)濟(jì)性不斷提高，因此交流伺服大有取代直流伺服的趨勢(shì)。直流電機(jī)由于整流子的存在，導(dǎo)致其制造、維護(hù)的困難，除在特殊場(chǎng)合很少使用。交流伺服電動(dòng)機(jī)除了不具有直流伺服電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)外，還具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，能在較寬的速度范圍內(nèi)保持理想的轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。一般同樣體積下，交流電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)高出10%～70%。另外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可做得比直流電動(dòng)機(jī)大，達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速和電壓。目前在機(jī)器人系統(tǒng)中，90%的系統(tǒng)采用交流伺服電動(dòng)機(jī)。

l

cθ

l

c l

c

1

1 2

12 2

12

7.如圖所示的兩自由度機(jī)械手，手部沿固定坐標(biāo)系在手上X0軸正向以1.0m/s的速度移動(dòng)，桿長(zhǎng)l1=l2=0.5m。設(shè)在某時(shí)刻θ1=30°，θ2=-60°，求該時(shí)刻的關(guān)節(jié)速度。已知兩自由度機(jī)械手速度雅可比矩陣為J

l1sθ1

l2

s12

l2

s12

θ1-θ2l2l1x0y0Ox3y3v3

l

cθ

l

c l

c

1

1 2

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解：因?yàn)椋?/p>

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