東北大學(xué)機(jī)器人技術(shù)B試卷包含答案

1、東 北 大 學(xué) 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 機(jī)器人技術(shù) 試 卷（作業(yè)考核 線上） B 卷學(xué)習(xí)中心： 院校學(xué)號(hào)： 姓名： （共 4 頁(yè)） 總分題號(hào)一二三四五六七八九十得分一、選擇題（4選1，多于4個(gè)的為多選題；共20分，每小題2分）打Ö1當(dāng)代機(jī)器人主要源于以下兩個(gè)分支：1)計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床 2)遙操作機(jī)與數(shù)控機(jī)床3)遙操作機(jī)與計(jì)算機(jī) Ö 4)計(jì)算機(jī)與人工智能2運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)如下變換： 1)從操作空間到關(guān)節(jié)空間的變換 2)從操作空間到迪卡爾空間的變換 3)從迪卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的變換 4)從關(guān)節(jié)空間到操作空間的變換Ö 3動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的_聯(lián)系起來(lái)。1)傳感

2、器與控制 2)運(yùn)動(dòng)與控制Ö 3)結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng) 4)傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)4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)： 1)速度恒定，加速度為零 2)速度為零，加速度恒定 3)速度為零，加速度為零Ö 4)速度恒定，加速度恒定5應(yīng)用通常的物理定律構(gòu)成的傳感器稱(chēng)之為1)結(jié)構(gòu)型Ö 2)物性型 3)一次儀表 4)二次儀表6測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)為 1)數(shù)字量 2)模擬量Ö 3)開(kāi)關(guān)量 4)脈沖量7GPS全球定位系統(tǒng)，只有同時(shí)接收到_顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，才可以解算出接收器的位置。1)2 2)3 3)4 Ö 4)68如果末端裝置、工具或周?chē)h(huán)境的剛性很高，那

3、么機(jī)械手要執(zhí)行與某個(gè)表面有接觸的操作作業(yè)將會(huì)變得相當(dāng)困難。此時(shí)應(yīng)該考慮： 1)PID控制 2)柔順控制Ö 3)模糊控制 4)最優(yōu)控制9諧波減速器特別適用于工業(yè)機(jī)器人的哪幾個(gè)軸的傳動(dòng)？1)S軸 2)L軸 3)U軸4)R軸Ö 5)B軸 Ö 6)T軸Ö 10集控式足球機(jī)器人的智能主要表現(xiàn)在哪兩個(gè)子系統(tǒng)？ 1). 機(jī)器人小車(chē)子系統(tǒng) 2). 機(jī)器人視覺(jué)子系統(tǒng)Ö3). 機(jī)器人通信子系統(tǒng) 4). 機(jī)器人決策子系統(tǒng)Ö 5). 機(jī)器人總控子系統(tǒng)二、判斷題（回答Y/N，Y表示正確，N表示錯(cuò)誤；共30分，每題2分）1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

4、次矩陣求和所形成的。（N ）2關(guān)節(jié)i的效應(yīng)表現(xiàn)在i 關(guān)節(jié)的末端。（Y ）3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。（N ）4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般作為閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（N ）5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)。（ N ）6格林（格雷）碼被大量用在相對(duì)光軸編碼器中。（ N ）7東大牛牛機(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。（Y ）8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。（N ）9. 機(jī)器人的自由度數(shù)目就是機(jī)器人本體上所具有的轉(zhuǎn)軸數(shù)目。

5、（N ）10齊次變換矩陣的建立過(guò)程，便是在為機(jī)構(gòu)建立運(yùn)動(dòng)模型的過(guò)程。（ Y ）11串聯(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。（Y ）12在機(jī)器人動(dòng)力學(xué)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式中，由于其重力項(xiàng)隨位姿變化很大，常常將其忽略。（ N ）13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)。（N ）14機(jī)器人分辨率分為編程分辨率與控制分辨率，統(tǒng)稱(chēng)為系統(tǒng)分辨率。（Y ）15插補(bǔ)方式分為點(diǎn)位控制（PTP控制）和連續(xù)軌跡控制（CP控制），可是連續(xù)軌跡控制最終還是要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。（ Y ）三、簡(jiǎn)答題（共30分，每題6分） 1什么是機(jī)器人的內(nèi)部傳感器和

6、外部傳感器？舉例說(shuō)明之。答：內(nèi)部傳感器是用來(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。是機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)與正常工作所必需的；外部傳感器是用來(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(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等。是適應(yīng)特定環(huán)境，完成特定任務(wù)所必需的。2PWM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。3按照機(jī)器人的構(gòu)成機(jī)構(gòu)，機(jī)器人是如何進(jìn)行分類(lèi)的？ 答： 直角坐標(biāo)機(jī)器人 圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 極坐標(biāo)機(jī)器人多關(guān)節(jié)型機(jī)器人 串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人 垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人水平關(guān)節(jié)機(jī)器人 并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人 串并聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)

7、器人4應(yīng)用拉格朗日方程（函數(shù)）求解機(jī)器人動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：Lagrange 方程是以能量觀點(diǎn)建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程式，為了列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，只需要從兩個(gè)方面去分析，一個(gè)是表征系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)量系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能，另一個(gè)是表征主動(dòng)力作用的動(dòng)力學(xué)量廣義力。由于理想約束反力不出現(xiàn)在方程組中，因此建立運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)只需分析已知的主動(dòng)力，而不必分析未知的約束反力。5氣動(dòng)馬達(dá)相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別有哪些？答：1)、 單位功率尺寸小，重量輕適用于安裝在位置狹小的場(chǎng)合及手動(dòng)工具上；2)、 馬達(dá)本身的軟特性使之能長(zhǎng)期滿載工作，溫升較小，且有過(guò)載保護(hù)的性能。3)、 換向容易，操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，特別

8、適合頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合；4)、 簡(jiǎn)單的無(wú)級(jí)調(diào)速，從零到最大，操作靈活；5)、 有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能帶載啟動(dòng)；6)、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氣動(dòng)馬達(dá)使用壽命特別長(zhǎng)；7)、 不受外部環(huán)境的影響，甚至在水中、多塵、潮濕、臟污等惡劣環(huán)境中；8)、 安全，防爆。但氣動(dòng)馬達(dá)也具有輸出功率小，耗氣量大，效率低、噪聲大和易產(chǎn)生振動(dòng)等缺點(diǎn)。四、分析與計(jì)算題（共20分，每題10分）1試對(duì)直流伺服方案和交流伺服方案進(jìn)行比較解：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

9、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)。 2機(jī)器人軌跡控制過(guò)程如圖所示。試列出各步的主要內(nèi)容。解： (1）通過(guò)示教過(guò)程得到機(jī)器人軌跡上特征點(diǎn)的位姿。對(duì)于直線需要得到起始點(diǎn)和終點(diǎn)，對(duì)于圓弧需要得到弧上三點(diǎn)； （2）根據(jù)軌跡特征（直線/園弧/其它）和插補(bǔ)策略（定時(shí)/定距/其它）進(jìn)行相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算，求出該插補(bǔ)點(diǎn)的位姿值； （3）根據(jù)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，求出手臂解，即對(duì)應(yīng)于插