機器人技術(shù)試題答案

1、機器人技術(shù)試題答案第1章 緒論1、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對機器人的定義是什么？國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）給出的機器人定義較為全面和準(zhǔn)確，其涵義為：機器人的動作機構(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； 機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變；機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；機器人具有獨立性，完整的機器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人類的干預(yù)。2、工業(yè)機器人是如何定義的？工業(yè)機器人是指在工業(yè)中應(yīng)用的一種能進行自動控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，能搬運材料、工件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。且這種操作機可以固定在一個

2、地方，也可以在往復(fù)運動的小車上。3、按幾何結(jié)構(gòu)，機器人可分為那幾種？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、什么是機器人的自由度和工作空間？機器人的自由度（Degree of Freedom, DOF）是指其末端執(zhí)行器相對于參考坐標(biāo)系能夠獨立運動的數(shù)目，但并不包括末端執(zhí)行器的開合自由度。自由度是機器人的一個重要技術(shù)指標(biāo)，它是由機器人的結(jié)構(gòu)決定的，并直接影響到機器人是否能完成與目標(biāo)作業(yè)相適應(yīng)的動作。 機器人的工作空間（Working Space）是指機器人末端上參考點所能達到的所有空間區(qū)域。由于末端執(zhí)行器的形狀尺寸

3、是多種多樣的，為真實反映機器人的特征參數(shù)，工作空間是指不安裝末端執(zhí)行器時的工作區(qū)域。第2章1、機器人系統(tǒng)由哪三部分組成？答：操作機、驅(qū)動器、控制系統(tǒng)2、什么是機器人的操作機？分為哪幾部分？答：機器人的操作機就是通過活動關(guān)節(jié)（轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)或移動關(guān)節(jié)）連接在一起的空間開鏈機構(gòu)，主要由手部、腕部、臂部和機座構(gòu)成。3、簡述機器人手部的作用，其分為哪幾類？答：作用：機器人的手部又稱為末端執(zhí)行器，它是機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）進行操作的部件，它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的最前端。分類：1.機械夾持式手2.吸附式手3.專用手4.靈巧手4、機

4、器人機械夾持式手按手爪的運動方式分為哪兩種？各有何典型機構(gòu)？答：按手爪的運動方式分為回轉(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、機器人吸附式手分為哪兩種？各有何特點？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

5、起作用（鋼、鐵等材料在溫度超過723時就會失去磁性），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勵磁式6、什么是機器人的換接器？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，它們分別裝在機器人的手部和機器人的腕部，能夠使機器人快速自動的更換手部。7、機器人腕部的作用是什么？有哪些典型機構(gòu)？答：作用：改變或調(diào)整機器人手部在空間的姿態(tài)(方向)，并連接機器人的手部和臂部。2）自由度：分別為回轉(zhuǎn)（x）俯仰（y）偏擺（z）由三個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組合而成。典型機構(gòu)：1）液壓擺動缸2）輪系機構(gòu)2自由度（誘導(dǎo)運動）、輪系機構(gòu)

6、2自由度（差動式）、輪系機構(gòu)3自由度 (正交、斜交）8、機器人柔順腕部結(jié)構(gòu)的作用是什么？柔順裝配有那兩種方法？如何實現(xiàn)？答：作用：消除機器人在進行裝配作業(yè)時的裝配誤差，裝配誤差：角度誤差 位置誤差 實現(xiàn)：主動柔順邊檢測，邊修正。被動柔順 角度誤差回轉(zhuǎn)運動-回轉(zhuǎn)機構(gòu)位置誤差平移運動-平移機構(gòu)9、機器人臂部的作用是什么？實現(xiàn)兩種運動方式的典型機構(gòu)有哪些？答：作用：改變機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)。 機器人臂部的伸縮、升降和縱（橫）向的移動均屬于平移運動，其實現(xiàn)的典型機構(gòu)主要有：（1）活塞油缸、活塞氣缸（2）齒輪齒條機構(gòu)（3）絲杠螺母機構(gòu)（4）曲柄滑塊機構(gòu)（5）凸輪機構(gòu)

7、機器人臂部回轉(zhuǎn)運動常用的典型機構(gòu)有：（1）油馬達、氣馬達、擺動液壓缸（2）各種輪系機構(gòu)（3）齒條齒輪機構(gòu)（4）滑塊曲柄機構(gòu)（5）活塞缸加連桿機構(gòu)（機器人臂部的俯仰運動）10、機器人機座的作用是什么？可分為哪兩類？答：作用：支承著機器人自身重量及作業(yè)時的負載。 分類：固定式和移動式11、機器人的機構(gòu)簡圖如何繪制？ 機器人的機構(gòu)運動簡圖是為了用簡潔的線條和符號來表達機器人的各種運動及結(jié)構(gòu)特征。在國標(biāo)GB/T12643-90中規(guī)定了機器人有關(guān)的各種運動功能的圖形符號。55頁5612、機器人常見的驅(qū)動器有哪些？答：驅(qū)動器是用來驅(qū)動機器人操作機工作的動力裝置。常見的驅(qū)動器主要有電動驅(qū)動器、液壓驅(qū)動器和氣

8、動驅(qū)動器。13、機器人電動驅(qū)動器有哪幾種？答：電動驅(qū)動器是利用電能來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動器，常見主要有：步進電機（stepping motor) 、直流（DC）伺服電機、交流（AC）伺服電機、直接驅(qū)動電機14、直接驅(qū)動（DD）電機有何特點？有幾種類型？答：DD電機沒有減速器，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機器人、自動裝配機、加工機械、檢測機器及印刷機械等。 DD電機的類型： 轉(zhuǎn)動型DD電機（分為：HB型轉(zhuǎn)動DD電機和VR型轉(zhuǎn)動DD電機）、直線型DD電機、平面型DD電機15、機器人控制系統(tǒng)的組成包括哪些部分？答：機器人的控制系統(tǒng)主要是由硬件系統(tǒng)、控制軟件

9、、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)動器。軟件包括各種控制算法。Ppt8616、機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器人輸入必要的信息。根據(jù)輸人信息源是位于機器人的內(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)，卻在機器人制作時將其作為本體一個組成部分，并進行組裝；另一類是為了感知外部環(huán)境的文本預(yù)覽：狀況或狀態(tài)的外部測量傳感器（簡稱外傳感器）。它是機器人適應(yīng)外部環(huán)境所必需的傳感器，按照機器人作業(yè)的內(nèi)容分別將其安裝在機器人

10、的頭部、肩部、腕部、臀部、腿部、足部等。Ppt888917、機器人最基本的控制方法有哪些？答：1）關(guān)節(jié)的運動控制及轉(zhuǎn)矩（力）控制2）軌跡控制3）利用傳感器反饋的運動調(diào)整18、機器人軌跡控制的兩種方式是什么？答：如果要求機器人沿著一定的目標(biāo)軌跡運動則是軌跡控制。對于工業(yè)生產(chǎn)線上的機械臂，軌跡控制常用示教再現(xiàn)方式。示教再現(xiàn)分兩種：點位控制（），用于點焊、更換刀具等情況；連續(xù)路徑控制（），用于弧焊、噴漆等作業(yè)。如果機器人本身能夠主動地決定運動，那么可經(jīng)常使用路徑規(guī)劃加在線路徑跟蹤方式進行控制。19、機器人的現(xiàn)代控制方法有哪些？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

11、能控制技術(shù) 智能機器人系統(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)用到機器人領(lǐng)域的一種智能控制方法。已提出多種機器人控制方法，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)實現(xiàn)了穩(wěn)定的四足機器人、雙足機器人的步行控制，基于行為的控制方法已和集中式控制方法相結(jié)合，應(yīng)用到足球機器人的控制系統(tǒng)中。20、機器人系統(tǒng)設(shè)計的基本原則有哪些？答：機器人系統(tǒng)是一個典型的完整機電一體化系統(tǒng)，是一個包括機械結(jié)構(gòu)

12、、控制系統(tǒng)、傳感器等的整體。對于機器人這樣一個結(jié)合了機械、電子、控制的系統(tǒng)，在設(shè)計時首先要考慮的是機器人的整體性、整體功能和整體參數(shù)，然后再對局部細節(jié)進行設(shè)計. 控制系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)先于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計（理論設(shè)計優(yōu)先于實際設(shè)計）原則：設(shè)計機器人之初，首先考慮的是機器人要實現(xiàn)的功能，然后根據(jù)功能要求來設(shè)計機器人的性能參數(shù)。控制系統(tǒng)的設(shè)計更多的是對現(xiàn)有資源的整合和集成，總體方案設(shè)計完成之后，先確定控制系統(tǒng)的基本方案，在進行理論推導(dǎo)及實驗仿真等驗證是否滿足設(shè)計要求后，根據(jù)控制硬件的尺寸才能進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。這一設(shè)計原則的缺點是機械設(shè)計部分放在最后，機械加工周期影響了機器人的總體研制進度，總體設(shè)計周期比較長。2

13、1、機器人系統(tǒng)設(shè)計分為哪三個階段？答：1）總體方案設(shè)計2）詳細設(shè)計3）制造、安裝、調(diào)試和編寫設(shè)計文檔第三章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，如何計算逆變換矩陣？50-575機器人運動學(xué)解決什么問題?什么是正問題和逆問題？26機器人的坐標(biāo)系有哪些？如何建立？107建立運動學(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算有何區(qū)別？81-989機器人運動學(xué)方程的正解和逆解有何特征？各應(yīng)用在什么場合？逆解如何計算？100-101 10-

14、11(141-142)第四章文本預(yù)覽：1.機器人動力學(xué)解決什么問題？什么是動力學(xué)正問題和逆問題？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？如何計算？4正向遞推的作用是什么?分哪幾步實現(xiàn)？5反向遞推的作用是什么?分哪幾步實現(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載為重物時，正向遞推初始條件有何變化？7寫出機器人動力學(xué)模型，并簡述各項的含義?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、運動控制功能2、簡述兩種控制方式及其技術(shù)指標(biāo)。8-93、簡述控制系統(tǒng)的組成及各個部分的作用。12-214、示教再現(xiàn)控制如何實現(xiàn)？

15、影響示教和記憶的因素有哪些？225、運動控制如何實現(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)空間進行？33-347、點位控制（PTP）下的軌跡規(guī)劃如何實現(xiàn)？358、連續(xù)軌跡控制（CP）下的軌跡規(guī)劃如何實現(xiàn)？579、關(guān)節(jié)運動伺服控制方法有哪些？各有何特點？75-80-9010、11-（133）第一步：關(guān)節(jié)運動伺服指令的生成，即將機器人手部在空間的位姿變化轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)變量隨時間按某一規(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)運動的伺服控制，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)運動伺服指令，這是在線完成的。5、軌跡規(guī)劃及其實現(xiàn)方法：（1）軌跡規(guī)劃的概念: 機器人關(guān)節(jié)運動伺服指令的軌跡規(guī)劃生成方法是指根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的機器人手部在空間的位姿、速度等運動參數(shù)的變化，通過機器人運動學(xué)方程的求解和各種插補運算等數(shù)學(xué)方法最終生成相應(yīng)的關(guān)節(jié)運