機(jī)器人基礎(chǔ)考試試題重點(diǎn)河南理工大學(xué)資料

1、簡答題1 .智能機(jī)器人的所謂智能的表現(xiàn)形式是什么?答：推理判斷、記憶2 .機(jī)器人分為幾類？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。3 .機(jī)器人由哪幾部分組成？機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三

2、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)。4 .什么是自由度？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。5 .機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有哪些？各參數(shù)的意義是什么？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。1 / 142）精度：工業(yè)機(jī)器人的精度是

3、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

4、包括機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。6 .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。7 .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

5、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 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

6、有幾種？2 / 14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)

7、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。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 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

8、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

9、地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。3 / 142）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)來確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的姿態(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)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞

10、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。11機(jī)器人學(xué)主要包含哪些研究內(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)器人語言。12 .機(jī)器人常用的機(jī)身和臂部

11、的配置型式有哪些？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?4 / 14答：構(gòu)成機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：(1

12、)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

13、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)器人編程語言可分為哪幾類？答：機(jī)器人編

14、程語言可分為：(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 描述各種操作，要在程序中說明每個(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 . MOTOMAN 機(jī)器人示教盤模式旋鈕上有三種模式，分別是哪三種，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)程模式通過外部信號(hào)進(jìn)行的操作，相當(dāng)于遙控。5 / 1418 . MOTOMAN 機(jī)器人上有三種安全模式，分別是哪三種，并寫出三種模式各 自的特點(diǎn)。答案：三種模式

15、分別是：PLAY再現(xiàn)模式、TEACH示教模式、REMOTE遠(yuǎn)程模式。再現(xiàn)模式可以用來對(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)無效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)無效遠(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)按鈕無效。(三)論述題1.試論述機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。答：科學(xué)技術(shù)水平是機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使機(jī)器人技術(shù)提 高

16、到一個(gè)更高的水平。未來機(jī)器人技術(shù)的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個(gè)方面：工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料,進(jìn)一步提高 負(fù)載-自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。(2)機(jī)器人控制技術(shù)。重 點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在 研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。(3)多傳感系統(tǒng)。為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性,多種傳感器 的使用是其問題解決的關(guān)鍵。具研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特 別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。(4)機(jī)器人遙控及監(jiān)捽技術(shù)，機(jī)器人半自

17、主和自主技術(shù)。多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)捽制, 通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)， 在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn) 行遙控等。(5)虛擬機(jī)器人技術(shù)。基干多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感 應(yīng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙控操作和人機(jī)交互。(6)多智能體控制技術(shù)。這是6 / 14 目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通 信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。(7)微型和微小機(jī)器人技術(shù)。這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場(chǎng)革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)

18、的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方，法、傳感技術(shù)、通信 技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。(8)軟機(jī)器人技術(shù)。主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛 樂場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性 材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán) 境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。(9)仿人和仿生技術(shù)。這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。試論述精度、重復(fù)精度與分辨率之間的關(guān)系。答：精度、重復(fù)精度和分辨率用來定義機(jī)器人手部的定位能力。精度是一個(gè)位置量相對(duì)于其參照系的絕對(duì)度量，指機(jī)器人

19、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。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。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)

20、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。3 .試論述輪式行走機(jī)構(gòu)和足式行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和各自適用的場(chǎng)合。答：輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種機(jī)器人，在相對(duì)平坦的地面上， 用車輪移動(dòng)方式行走是相當(dāng)優(yōu)越的。車輪的形狀或結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。在軌道上運(yùn)行的多采用實(shí)心鋼輪， 室外路面行駛的采用充氣輪胎，室內(nèi)平坦地面上的可采用實(shí)心輪胎。足式行走對(duì)崎嶇路面具有很好的適應(yīng)能力，足式運(yùn)動(dòng)方式的立足

21、點(diǎn)是離散的點(diǎn)，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)，而輪式行走工具必須面臨最壞的地形上的幾乎所有點(diǎn)；足式運(yùn)動(dòng)方式還具有主動(dòng)隔震能力，盡管地面高低不平，機(jī)身的運(yùn)動(dòng)仍然可以相當(dāng)平穩(wěn)；足式行走在不平地面和松軟地面上的運(yùn)動(dòng)速度較高，能耗較少。4 .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。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。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7 / 14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

22、除產(chǎn)生怎樣的關(guān)節(jié)位置 。、關(guān)節(jié)速度&、關(guān)節(jié)加速度 與,處理這種關(guān)系稱為動(dòng)力學(xué)（dynamics）。對(duì)于動(dòng)力學(xué)來說，除 了與連桿長度有關(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)系可通過實(shí)線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動(dòng)力學(xué)的問題來處理。.一些裕年（四）計(jì)算題（需寫出計(jì)算步驟，無計(jì)算步驟不能得分）：1.已知點(diǎn)u的坐標(biāo)為7,3,2T ,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

23、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)。解：點(diǎn)u的齊次坐標(biāo)為:7,3,2,1 T010073v = Rot(z,90、100037)u =001022000111001032w = Rot(y,90 ° )v =0100771000230001118 / 14t = Trans(4,-3,7)w =2.如圖所示為具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)) 下的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。X一OX0/解：建立口圖1的參考包01sl 。c20TSa0 0isTi=,丁2 =00100000 100T3 = 0T11T2其中 C123 C0S 1210042601037400173100

24、 0 0 111、節(jié)的 3R機(jī)械手,求末端機(jī)械手在基坐標(biāo)系x0,y09 3/酎/*702L2:標(biāo)系，則電0L1c3s30L2c2002s3c300,2T3 =01000100010001c123s)23 0 L1G L2c122一&23G230 L1& L2s12丁3 =001000013，si23 sin 123 .9 / 143.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9律口 9 2.解:x Li cos 1 L2 cos 12(Dy L sin 1L2 sin12(2)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2L

25、1L2arctan y x,L2sinarctan L1 L2 cos 2第二組解：由余弦定理,-2l2arccos2L1L2（1）式平方加（2）式平方得2L1L2 cos 22x2 arccos yarctan -2x4.如圖所示兩自由度機(jī)械手在如圖位置時(shí)（91= 0 ,9 2 =淤儂手爪力FA =fx0 T或FB = 0 fy T。求對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力T A 和 T B。10 / 140解：由關(guān)節(jié)角給出如下姿態(tài):L1sin 1L2sin1L| cos 1L2 cos 1L2 sin 1L2 cos 1L2L2L10由靜力學(xué)公式 jtfaJtFaL2 L1fxL2 00L2 fxL2 fxJtFb

26、L2 L10L1 fyL2 0fy0X0軸正向以1.0m/s租=-60 °,求該時(shí)刻的關(guān)11s 112sl212sl212c1211c 112G25.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 的速度移動(dòng)，桿長l1=l2=0.5m。設(shè)在某時(shí)刻 6=30°, 節(jié)速度。已知兩自由度機(jī)械手速度雅可比矩陣為11 / 14解：因?yàn)椋篔12s1211s 112s12Lc因此，逆雅可比矩陣為：J 12 121112s 211c 112G211s2l2 sl2因?yàn)椋?amp; J1v ,且7=1,0T,即 VX=1m/s,VY=0,因此&1&21112s 212c1212sl211c 112c1211s 112sl2c1211s 2