焊接機(jī)器人技術(shù)及自動(dòng)化知到智慧樹章節(jié)測試課后答案2024年秋蘭州理工大學(xué)

焊接機(jī)器人技術(shù)及自動(dòng)化知到智慧樹章節(jié)測試課后答案2024年秋蘭州理工大學(xué)緒論單元測試

通過所學(xué)請說明作為專業(yè)的焊接人員需要具備哪些職業(yè)技能及素質(zhì)？

答案:作為一名專業(yè)的焊接人員，應(yīng)具備以下職業(yè)技能及素質(zhì)：1.熟練掌握多種焊接方法：包括手工電弧焊、氣體保護(hù)焊、氬弧焊、埋弧焊、激光焊等。2.焊接材料知識：了解各種焊接材料的性能，如焊條、焊絲、保護(hù)氣體等，并能正確選用。3.閱讀圖紙與理解規(guī)范：能夠讀懂工程圖紙和技術(shù)規(guī)范，確保焊接工作符合設(shè)計(jì)要求。4.焊接質(zhì)量控制：掌握焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方法，如目視檢查、射線檢測、超聲波檢測等，確保焊接質(zhì)量。5.安全意識：嚴(yán)格遵守焊接安全操作規(guī)程，使用個(gè)人防護(hù)裝備，預(yù)防火災(zāi)、爆炸、中毒等事故。6.良好的體力與手眼協(xié)調(diào)：焊接工作需要長時(shí)間站立和精細(xì)操作，要求有良好的身體條件和手部穩(wěn)定度。7.持續(xù)學(xué)習(xí)與適應(yīng)新技術(shù)：焊接技術(shù)不斷進(jìn)步，需不斷學(xué)習(xí)新工藝、新材料、新設(shè)備的應(yīng)用。8.團(tuán)隊(duì)合作與溝通能力：在團(tuán)隊(duì)中有效溝通，協(xié)作完成大型焊接項(xiàng)目。9.問題解決能力：遇到焊接質(zhì)量問題時(shí)，能夠迅速分析原因并采取措施解決。10.責(zé)任心與細(xì)致：對工作負(fù)責(zé)，注重細(xì)節(jié)，確保每一道焊縫都達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)。

第一章單元測試

根據(jù)所學(xué)請說明焊接機(jī)器人的發(fā)展概況。

答案:焊接機(jī)器人從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展，初期主要用于汽車制造業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，以提高生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。隨著技術(shù)的進(jìn)步，焊接機(jī)器人逐漸向更多行業(yè)擴(kuò)展，如航空、造船、建筑和五金制品等領(lǐng)域。技術(shù)方面，從最初的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，發(fā)展到具有傳感器反饋和自適應(yīng)控制功能的智能機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜路徑規(guī)劃和高精度焊接。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人正朝著更加智能化、靈活化和集成化的方向發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)測與維護(hù)，以及通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化焊接工藝參數(shù)，提高焊接效率和質(zhì)量。根據(jù)所學(xué)，請簡述工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程。

答案:工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程可以概括為以下幾個(gè)階段：1.萌芽期（20世紀(jì)50-60年代）：世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人Unimate被安裝在美國新澤西州的一家汽車工廠，用于搬運(yùn)熱壓鑄件。2.發(fā)展初期（20世紀(jì)70年代）：隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人開始在汽車制造業(yè)大規(guī)模應(yīng)用，這一時(shí)期主要是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。3.快速發(fā)展期（20世紀(jì)80-90年代）：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)迅速進(jìn)步，出現(xiàn)了更高精度、多自由度的機(jī)器人，應(yīng)用領(lǐng)域從汽車業(yè)擴(kuò)展到電子、食品等多個(gè)行業(yè)。4.智能化時(shí)期（21世紀(jì)初至今）：隨著人工智能、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的融合，工業(yè)機(jī)器人向更智能、更靈活、更自主的方向發(fā)展，包括協(xié)作機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人等新型機(jī)器人不斷涌現(xiàn)，廣泛應(yīng)用于智能制造、物流、服務(wù)等領(lǐng)域。請結(jié)合所學(xué)并查閱資料，闡述中國機(jī)器人市場現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r。

答案:中國機(jī)器人市場現(xiàn)階段發(fā)展?fàn)顩r如下：1.快速增長：中國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場，需求持續(xù)快速增長，特別是在汽車制造、電子、金屬加工等行業(yè)。2.政策支持：政府出臺多項(xiàng)政策鼓勵(lì)本土機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括資金支持、稅收優(yōu)惠等，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級和智能制造。3.技術(shù)進(jìn)步：國內(nèi)企業(yè)在機(jī)器人核心技術(shù)研發(fā)上取得突破，如伺服電機(jī)、減速器、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化率提升。4.應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展：從傳統(tǒng)的制造業(yè)向醫(yī)療、服務(wù)、物流、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域不斷拓展，特種機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人市場快速發(fā)展。5.國產(chǎn)替代趨勢：隨著技術(shù)成熟和成本降低，國產(chǎn)機(jī)器人品牌市場份額逐漸增加，與國際品牌的競爭加劇。6.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活躍：眾多初創(chuàng)企業(yè)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)涌現(xiàn)，特別是在人工智能、機(jī)器視覺、人機(jī)交互技術(shù)等方面展現(xiàn)出創(chuàng)新能力。7.教育與人才培養(yǎng)：高等教育和職業(yè)教育加大對機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的投入，培養(yǎng)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用方面的人才，以滿足行業(yè)需求。8.智能化升級：結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，推動(dòng)機(jī)器人向更智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能制造和智慧服務(wù)。9.市場競爭格局：市場中既有國際知名品牌穩(wěn)固地位，也有國內(nèi)新興企業(yè)迅速崛起，形成多元化競爭格局。10.面臨挑戰(zhàn)：盡管發(fā)展迅速，但依然面臨高端市場被外資占據(jù)、核心技術(shù)依賴進(jìn)口、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)待完善等挑戰(zhàn)。機(jī)器人三定律是什么?

答案:0現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的定義是什么？

答案:現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人是指一種可重復(fù)編程的多自由度自動(dòng)控制機(jī)械裝置，能夠自動(dòng)完成各種復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)，通過各種傳感器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的感知、決策與執(zhí)行功能，并能夠在制造業(yè)及其它領(lǐng)域中替代人類進(jìn)行高效、精確、可靠的工作。

第二章單元測試

請說明工業(yè)機(jī)器人的分類與特點(diǎn)。

答案:工業(yè)機(jī)器人的分類主要包括以下幾種：1.**按作業(yè)性質(zhì)分類**：-**搬運(yùn)機(jī)器人**：用于物料的取放、搬運(yùn)和堆垛。-**焊接機(jī)器人**：專門用于各種焊接作業(yè)，如弧焊、點(diǎn)焊等。-**裝配機(jī)器人**：適用于零件組裝、螺絲鎖緊、粘合等精密裝配工作。-**噴涂機(jī)器人**：用于表面噴漆、涂膠等處理。-**碼垛機(jī)器人**：專門處理包裝箱、袋裝物品等的堆疊和搬運(yùn)。-**檢測機(jī)器人**：進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測、尺寸測量等。2.**按結(jié)構(gòu)形式分類**：-**直角坐標(biāo)機(jī)器人**：運(yùn)動(dòng)沿三個(gè)直角坐標(biāo)軸進(jìn)行。-**圓柱坐標(biāo)機(jī)器人**：基于一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和平移的直線軸組合。-**球坐標(biāo)機(jī)器人**：使用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和一個(gè)直線軸構(gòu)成球面運(yùn)動(dòng)。-**關(guān)節(jié)型機(jī)器人**（SCARA、6軸機(jī)器人等）：具有多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，靈活性高。-**并聯(lián)機(jī)器人**（Delta機(jī)器人）：通過一組平行的連桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的定位。3.**按控制方式分類**：-**固定程序控制機(jī)器人**：預(yù)先設(shè)定好動(dòng)作序列，重復(fù)執(zhí)行。-**可編程控制機(jī)器人**：用戶可以根據(jù)需要編寫或修改程序。-**智能機(jī)器人**：具備一定程度的自主決策和學(xué)習(xí)能力。工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)包括：-**高精度與重復(fù)性**：能夠精確執(zhí)行任務(wù)，重復(fù)精度高。-**靈活性與可編程性**：能夠適應(yīng)多種任務(wù)需求，通過編程調(diào)整工作流程。-**高效性**：提高生產(chǎn)效率，減少人工成本和錯(cuò)誤率。-**工作環(huán)境適應(yīng)性**：能在高溫、有毒、危險(xiǎn)等不適合人類工作的環(huán)境中操作。-**長時(shí)間運(yùn)行**：可連續(xù)工作，無需休息。-**易于集成**：易于與現(xiàn)有生產(chǎn)線和其他自動(dòng)化設(shè)備集成，形成自動(dòng)化系統(tǒng)。請說明工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成與特點(diǎn)。

答案:工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成主要包括：機(jī)械本體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)和機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)。1.**機(jī)械本體**：是機(jī)器人的實(shí)體部分，包括臂部、腕部、手部（末端執(zhí)行器）及移動(dòng)平臺等，負(fù)責(zé)完成機(jī)器人的各種動(dòng)作。2.**驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)**：為機(jī)器人提供動(dòng)力來源，常見的有電動(dòng)（伺服電機(jī)）、液壓和氣壓驅(qū)動(dòng)等方式，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械本體運(yùn)動(dòng)。3.**控制系統(tǒng)**：是機(jī)器人的大腦，包括硬件（如控制器、計(jì)算機(jī)）和軟件（控制算法、程序），負(fù)責(zé)處理傳感器輸入的信息，根據(jù)預(yù)設(shè)程序或?qū)崟r(shí)計(jì)算的指令控制機(jī)器人動(dòng)作。4.**感知系統(tǒng)**：包括各類傳感器（如視覺傳感器、力覺傳感器、位置傳感器等），使機(jī)器人能夠感知外部環(huán)境和自身狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對作業(yè)對象的有效識別、定位和操作。5.**機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)**：包括機(jī)器人與工作臺、工具交換器（EOAT）及安全防護(hù)裝置等，確保機(jī)器人能安全、高效地與周圍環(huán)境互動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)：-**高精度與重復(fù)定位精度**：能準(zhǔn)確無誤地完成精細(xì)作業(yè)。-**靈活性與可編程性**：通過編程可適應(yīng)多種任務(wù)需求，易于調(diào)整生產(chǎn)流程。-**高強(qiáng)度與耐久性**：能在惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，承擔(dān)重負(fù)載。-**自動(dòng)化與智能化**：減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。-**安全性**：配備有多重安全保護(hù)措施，保障人員和設(shè)備安全。工業(yè)機(jī)器人的主要性能參數(shù)有哪些？

答案:0機(jī)器人的通用性是什么？

答案:機(jī)器人的通用性是指機(jī)器人能夠適應(yīng)多種任務(wù)和環(huán)境，通過重新編程或配置來執(zhí)行不同的功能，而不僅僅是預(yù)設(shè)的單一任務(wù)。這種能力使得機(jī)器人技術(shù)能夠在多個(gè)行業(yè)和應(yīng)用場景中發(fā)揮作用，提高靈活性和利用率。請簡述第三代機(jī)器人的特點(diǎn)及發(fā)展歷程。

答案:第三代機(jī)器人屬于智能型機(jī)器人，其特點(diǎn)是依靠人工智能技術(shù)進(jìn)行決策行動(dòng)。這些機(jī)器人能夠根據(jù)感知到的信息進(jìn)行獨(dú)立思維，做出判斷和決策，并能自主完成復(fù)雜任務(wù)，減少了人工干預(yù)的需求。它們標(biāo)志著從示教再現(xiàn)型和自適應(yīng)型機(jī)器人向更高智能水平的飛躍。發(fā)展歷程簡述：工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷經(jīng)三代。第一代是程序掌握機(jī)器人，即示教再現(xiàn)型機(jī)器人，主要通過預(yù)先編程來重復(fù)特定動(dòng)作。第二代是自適應(yīng)機(jī)器人，能夠在一定程度上適應(yīng)環(huán)境變化，但仍然需要人類編程調(diào)整。第三代，即當(dāng)前的智能型機(jī)器人，融入了高級人工智能，實(shí)現(xiàn)了更高級的自主性和智能化。

第三章單元測試

請簡述機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)容。

答案:機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)裝置主要包括電動(dòng)機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)器、氣壓驅(qū)動(dòng)器等。電動(dòng)機(jī)常見有直流電機(jī)、交流電機(jī)、伺服電機(jī)等，用于轉(zhuǎn)換電能為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)器利用液體壓力傳遞動(dòng)力，可產(chǎn)生大力矩輸出。氣壓驅(qū)動(dòng)器則利用壓縮氣體的膨脹做功，結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作迅速，適用于輕負(fù)載場合。什么是直流電機(jī)？

答案:直流電機(jī)是一種將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或反之將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。它主要由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，通過電磁相互作用實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。在直流電機(jī)中，定子上通常有磁場繞組產(chǎn)生磁場，而轉(zhuǎn)子上則有電樞繞組，當(dāng)電流通過電樞繞組時(shí)，會在磁場中受到力的作用而旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。反之，當(dāng)直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用時(shí)，外部機(jī)械力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在電樞繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢，轉(zhuǎn)換為直流電能輸出。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)是什么？

答案:0什么是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)？

答案:機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是指利用機(jī)械方式傳遞力量和運(yùn)動(dòng)的裝置，通過齒輪、帶、鏈、蝸輪蝸桿、連桿等傳動(dòng)元件將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需的運(yùn)動(dòng)形式，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止、變速、轉(zhuǎn)向等功能。液壓驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)是什么？

答案:液壓驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)包括：效率較低、泄漏問題、對溫度敏感、維護(hù)成本高、初始投資大以及噪聲較大。

第四章單元測試

機(jī)器人軌跡的概念是什么？

答案:機(jī)器人軌跡是指機(jī)器人在其工作空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路徑，包括位置、速度、加速度等隨時(shí)間變化的規(guī)律。軌跡規(guī)劃器的設(shè)定有哪些？

答案:軌跡規(guī)劃器的設(shè)定主要包括：1.**起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)**：確定規(guī)劃的起點(diǎn)與終點(diǎn)。2.**路徑約束**：如路徑的光滑度、連續(xù)性要求，以及避障約束。3.**時(shí)間約束**：運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間、最長時(shí)間限制，或特定時(shí)間點(diǎn)上期望的位置和速度。4.**動(dòng)態(tài)窗口法（DWA）參數(shù)**：如果采用DWA算法，需要設(shè)定最大加速度、最大速度等。5.**避障策略**：包括靜態(tài)障礙物和動(dòng)態(tài)障礙物的避讓規(guī)則。6.**軌跡采樣方法**：如使用隨機(jī)采樣、網(wǎng)格采樣或是模型預(yù)測控制等。7.**路徑優(yōu)化準(zhǔn)則**：如最小化路徑長度、能量消耗或時(shí)間成本。8.**機(jī)器人動(dòng)力學(xué)限制**：考慮機(jī)器人的物理限制，如轉(zhuǎn)角、加速度極限等。9.**安全距離**：確保規(guī)劃的軌跡與障礙物保持一定安全距離。10.**回環(huán)處理**：在需要時(shí)，規(guī)劃閉合路徑或處理路徑中的循環(huán)返回。11.**重規(guī)劃機(jī)制**：遇到未預(yù)見情況時(shí)，調(diào)整規(guī)劃策略的能力。這些設(shè)定根據(jù)具體應(yīng)用和環(huán)境的不同而有所變化。軌跡規(guī)劃的目的是什么？

答案:0軌跡的生成方式是什么？

答案:軌跡的生成方式主要包括：采樣法、函數(shù)逼近法、幾何法、規(guī)劃算法等。常用的插補(bǔ)方式有哪些？

答案:常用的插補(bǔ)方式有：直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、樣條曲線插補(bǔ)等。

第五章單元測試

傳感器的定義和組成是什么？

答案:傳感器的定義：傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并將感受到的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的組成：一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源四部分組成。1.**敏感元件**：直接感受被測量（如溫度、壓力、光強(qiáng)等）并輸出與被測量有確定關(guān)系的物理量（如位移、電量等）的元件。2.**轉(zhuǎn)換元件**：將敏感元件輸出的物理量轉(zhuǎn)換為適于傳輸或測量的電信號的部分。3.**轉(zhuǎn)換電路**：對轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號進(jìn)行放大、調(diào)制、濾波、解調(diào)等處理，以便于信號的進(jìn)一步傳輸、處理、顯示或記錄。4.**輔助電源**：為傳感器中的電子元件提供必要的電能。并非所有傳感器都需要輔助電源，無源傳感器可以直接從被測量中獲取能量。機(jī)器人速度傳感器由哪些構(gòu)成？

答案:編碼器、光電傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、磁性傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器等。位置覺傳感器的分類有哪些？

答案:位置覺傳感器的分類主要包括：1.電位器式傳感器2.霍爾效應(yīng)傳感器3.光電編碼器4.磁致伸縮位移傳感器5.超聲波傳感器6.激光位移傳感器7.電阻式線性傳感器8.電感式接近傳感器9.光柵尺10.RVDT（旋轉(zhuǎn)變壓器）和LVDT（線性可變差動(dòng)變壓器）機(jī)器人視覺主要構(gòu)成部分有哪些？

答案:機(jī)器人視覺的主要構(gòu)成部分包括：攝像頭、圖像傳感器、圖像處理單元、視覺算法和軟件、運(yùn)動(dòng)控制單元。機(jī)器人傳感器的一般要求有哪些？

答案:0

第六章單元測試

焊接傳感器的分類有哪些？

答案:焊接傳感器的分類主要包括以下幾種：1.位置傳感器2.溫度傳感器3.壓力傳感器4.電流/電壓傳感器5.速度/加速度傳感器6.氣體濃度傳感器7.焊縫跟蹤傳感器8.裂紋檢測傳感器9.濕度傳感器10.光電傳感器傳感器與人控制器之間接口分類有哪些？

答案:傳感器與控制器之間的接口分類主要包括以下幾種：1.**模擬接口**：通過連續(xù)電壓或電流信號傳遞傳感器數(shù)據(jù)。2.**數(shù)字接口**：包括串行和并行接口，常見如I2C、SPI、UART、CAN等總線協(xié)議，用于傳輸數(shù)字信號。3.**觸點(diǎn)接口**：簡單開關(guān)狀態(tài)，如干接點(diǎn)或濕接點(diǎn)，常開或常閉信號。4.**無線接口**：如藍(lán)牙、Wi-Fi、Zigbee、LoRa等無線通信技術(shù)，用于非接觸式數(shù)據(jù)傳輸。