2023工業(yè)機器人考試題庫附含答案

2023最新工業(yè)機器人考試題庫附含答案

一、選擇題

1.機器人的控制方式分為點位控制和（）o（C）

A點對點控制

B點到點控制

C連續(xù)軌跡控制

D任意位置控制

2.工作范圍是指機器人（）或手腕中心所能到達的點的集合。（B）

A機械手

B手臂末端

C手臂

D行走部分。

3.機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傳動誤差B關節(jié)間隙

C機械誤差D連桿機構的撓性

4滾轉能實現360。無障礙旋轉的關節(jié)運動，通常用（）來標記。

（A）

ARBWCBDL

5.RRR型手腕是（）自由度手腕。（C）

AlB2C3D4

6.真空吸盤要求工件表面（）、干燥清潔，同時氣密性好。（D）

A粗糙B凸凹不平

C平緩突起D平整光滑

7.同步帶傳動屬于（）傳動，適合于在電動機和高速比減速器之間

使甩（B）

A高慣性B低慣性

C高速比D大轉矩

8.機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

9.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。

10.機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傳動誤差B關節(jié)間隙C機械誤差D連桿機構的撓性

焊接機器人的焊接作業(yè)主要包括（

1L）0（A）

A點焊和弧焊B間斷焊和連續(xù)焊C平焊和豎焊D氣體保護

焊和瀛弧焊

12.作業(yè)路徑通常用（）坐標系相對于工件坐標系的運動來描述。

（D）

A手爪B固定C運動D工具

13.當代機器人主要源于以下兩個分支：（C）

A計算機與數控機床B遙操作機與計算機

C遙操作機與數控機床D計算機與人工智能

14.對于轉動關節(jié)而言,關節(jié)變量是D-H參數中的（A）

A關節(jié)角B桿件長度C橫距D扭轉角

15.動力學的研究內容是將機器人的—聯系起來。（A）

A運動與控制B傳感器與控制C結構與運動D傳感系統(tǒng)與運

動

16.所謂無姿態(tài)插補，即保持第一個示教點時的姿態(tài)，在大多數情況下

是機器人沿_運動時出現。（B）

A平面圓弧B直線C平面曲線D空間曲線

17.應用通常的物理定律構成的傳感器稱之為（）

A物性型B結構型C一次儀表D二次儀表

18.傳感器在整個測量范圍內所能辨別的被測量的最小變化量，或者所

能辨別的不同被測量的個數，被稱之為傳感器的0（）

A精度B重復性C分辨率D靈敏度

19.諧波傳動的缺點是（）。（A）

A扭轉剛度低B傳動側隙小C慣量低D精度高

20.機器人三原則是由誰提出的。（D）

A森政弘B約瑟夫?英格伯格C托莫維奇D阿西莫夫

21.當代機器人大軍中最主要的機器人為：（A）

A工業(yè)機器人B軍用機器人C服務機器人D特種機器人

22.手部的位姿是由哪兩部分變量構成的？（B）

A位置與速度B姿態(tài)與位置C位置與運行狀態(tài)D姿態(tài)

與速度

23.用于檢測物體接觸面之間相對運動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滑動覺傳感器D壓覺傳

感器

24.示教-再現控制為一種在線編程方式，它的最大問題是：（B）

A操作人員勞動強度大B占用生產時間

C操作人員安全問題D容易產生廢品

25.下面哪個國家被稱為〃機器人王國〃？（C）

A中國B英國C日本D美國

26.對機器人進行示教時，作為示教人員必須事先接受過專門的培訓才

行。與示教作業(yè)人員一起進行作業(yè)的監(jiān)護人員，處在機器人可動范

圍外時，（B）,可進行共同作業(yè).

A不需要事先接受過專門的培訓B必須事先接受過專門的培訓

C沒有事先接受過專門的培訓也可以

27.使用焊槍示教前，檢查焊槍的均壓裝置是否良好，動作是否正常，

同時對電極頭的要求是（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

28.通常對機器人進行示教編程時，要求最初程序點與最終程序點的位

置（A）,可提高工作效率°

A相同B不同C無所謂D分離越大越好

29.為了確保安全，用示教編程器手動運行機器人時，機器人的最高速

度限制為（B）。

A50mm/sB250mm/sC800mm/s

D1600mm/s

30.正常聯動生產時，機器人示教編程器上安全模式不應該打到（C）

位置上。

A操作模式B編里模式C管理模式

31.示教編程器上安全開關握緊為ON,松開為OFF狀態(tài)，作為進而

追加的功能，當握緊力過大時，為（C）狀態(tài)。

A不變BONCOFF

32.對機器人進行示教時，模式旋鈕打到示教模式后，在此模式中，外

部設備發(fā)出的啟動信號（A）。

A無效B有效C延時后有效

33.位置等級是指機器人經過示教的位置時的接近程度，設定了合適的

位置等級時，可使機器人運行出與周圍狀況和工件相適應的軌跡，

其中位置等（A）。

APL值越小，運行軌跡越精準BPL值大小，與運行軌跡關系

不大

CPL值越大,運行軌跡越精準

34.試運行是指在不改變示教模式的前提下執(zhí)行模擬再現動作的功能，

機器人動作速度超過示教最高速度時，以（B）.

A程序給定的速度運行B示教最高速度來限制運行

C示教最低速度來運行

35.機器人經常使用的程序可以設置為主程序，每臺機器人可以設置

（C）主程序。

A3個B5個C1個D無限制

36.機器人三原則是由（D）提出的。

A.森政弘B.約瑟夫?英格伯格C.狂莫維奇D邛可

西莫夫

37.當代機器人大軍中最主要的機器人為（A）。

A.工業(yè)機器人B.軍用機器人C.服務機器人D.特

種機器人

38.手部的位姿是由（B）構成的。

A.位置與速度B.姿態(tài)與位置C.位置與運行狀態(tài)D.姿

態(tài)與速度

39.運動學主要是研究機器人的（B）。

A,動力源是什么B.運動和時間的關系C,動力的傳遞與轉換D.

運動的應用

40.動力學主要是研究機器人的（C）。

A.動力源是什么B.運動和時間的關系C.動力的傳遞與轉換D.

動力的應用

41.傳感器的輸出信號達到穩(wěn)定時，輸出信號變化與輸入信號變化的比

值代表傳感器的（D）參數。

A.抗干擾能力B,精度C.線性度D.靈敏度

42.六維力與力矩傳感器主要用于（D）。

A.精密加工B.精密測量C.精密計算D.精密裝配

43.機器人軌跡控制過程需要通過求解（B）獲得各個關節(jié)角的位置控

制系統(tǒng)的設定值。

A.運動學正問題B.運動學逆問題C.動力學正問題D.

動力學逆問題

44.日本日立公司研制的經驗學習機器人裝配系統(tǒng)采用觸覺傳感器來有

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

45.機器人的定義中，突出強調的是（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

46.當代機器人主要源于以下兩個分支（C）°

A計算機與數控機床B遙操作機與計算機

C遙操作機與數控機床D計算機與人工智能

47.一個剛體在空間運動具有（D）自由度。

A3個B4個C5個D6個

48.對于轉動關節(jié)而言，關節(jié)變量是D-H參數中的（A）。

A關節(jié)角B桿件長度C橫距D扭轉角

49.對于移動（平動）關節(jié)而言，關節(jié)變量是D-H參數中的（C）,

A關節(jié)角B桿件長度C橫距D扭轉角

50.運動正問題是實現如下變換（A）0

A從關節(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從迪卡爾空間到關節(jié)空間的變換D從操作空間到關節(jié)空間

的變換

51.運動逆問題是實現如下變換（C）.

A從關節(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從迪卡爾空間到關節(jié)空間的變換D從操作空間到任務空間

的變換

52.動力學的研究內容是將機器人的（A）聯系起來。

A運動與控制B傳感器與控制C結構與運動D傳

感系統(tǒng)與運動

53.機器人終端效應器（手）的力量來自（D）,

A機器人的全部關節(jié)B機器人手部的關節(jié)

C決定機器人手部位置的各關節(jié)D決定機器人手部位姿的

各個關節(jié)

54.在仇”操作機動力學方程中,其主要作用的是（D）。

A哥氏項和重力項B重力項和向心項C慣性項和哥氏項D慣性

項和重力項

55.對于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個特征點，計算機就能利用（D）獲

得中間點的坐標。

A優(yōu)化算法B平滑算法C預測算法D插補算法

56.機器人軌跡控制過程需要通過求解（B）獲得各個關節(jié)角的位置控

制系統(tǒng)的設定值。

A運動學正問題B運動學逆問題C動力學正問題D動力

學逆問題

57.所謂無姿態(tài)插補，即保持第一個示教點時的姿態(tài)，在大多數情況下

是機器人沿（B）運動時出現。

A平面圓弧B直線C平面曲線D空間曲線

58.定時插補的時間間隔下限的主要決定因素是（B）0

A完成一次正向運動學計算的時間B完成一次逆向運動學計算

的時間

C完成一次正向動力學計算的時間D完成一次逆向動力學計算

的時間

59.為了獲得非常平穩(wěn)的加工過程，希望作業(yè)啟動（位置為零）時：

（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

60.應用通常的物理定律構成的傳感器稱之為（B）6

A物性型B結構型C一次儀表D二次儀表

61.GPS全球定位系統(tǒng)，只有同時接收到一顆衛(wèi)星發(fā)射的信號，才可

以解算出接收器的位置。（C）

A2B3C4D6

62.在伺服電機的伺服控制器中，為了獲得高性能的控制效果，一般具

有3個反饋回路，分別是：（BDE）

A電壓環(huán)B電流環(huán)C功率環(huán)D速度環(huán)E位置環(huán)F加速度環(huán)

63.諧波減速器特別適用于工業(yè)機器人的哪幾個軸的傳動？（DEF）

AS軸BL軸CU軸DR軸EB軸FT軸

64.CCD（ChargeCoupledDevice）攝像頭輸出信號為一幀/秒

（fps-----framepersecond）。（B）

A20B25C30D50

65.利用物質本身的某種客觀性質制作的傳感器稱之為（A）。

A物性型B結構型C一次儀表D二次儀表

66.應用電容式傳感器測量微米級的距離，應該采用改變（C）的方式。

A極間物質介電系數B極板面積C極板距離D電壓

67.壓電式傳感器，即應用半導體壓電效應可以測量（C）e

A電壓B亮度C力和力矩D距離

68.傳感器在整個測量范圍內所能辨別的被測量的最小變化量，或者所

能辨別的不同被測量的個數，被稱之為傳感器的（C）。

A精度B重復性C分辨率D靈敏度

69.增量式光軸編碼器一般應用（C）套光電元件，從而可以實現計數、

測速、鑒向和定位。

A-B二C三D四

70.測速發(fā)電機的輸出信號為（A）。

A模擬量B數字量C開關量D脈沖量

71,用于檢測物體接觸面之間相對運動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滑動覺傳感器D

壓覺傳感器

72.GPS全球定位系統(tǒng)，只有同時接收到（C）顆衛(wèi)星發(fā)射的信號，才

可以解算出接收器的位置。

A2B3C4D6

73.操作機手持粉筆在黑板上寫字，在（C）方向只有力的約束而無速

度約束？

AX軸BY軸CZ軸DR軸

74.如果末端裝置、工具或周圍環(huán)境的剛性很高，那么機械手要執(zhí)行與

某個表面有接觸的操作作業(yè)將會變得相當困難，此時應該考慮

（A）。

A柔順控制BPID控制C模糊控制D最優(yōu)控制

75.示教-再現控制為一種在線編程方式,它的最大問題是（B）。

A操作人員勞動強度大B占用生產時間

C操作人員安全問題D容易產生廢品

76.模擬通信系統(tǒng)與數字通信系統(tǒng)的主要區(qū)別是（B）:

A載波頻率不一樣B信道傳送的信號不一樣

C調制方式不一樣D編碼方式不一樣

77.CCD(ChargeCoupledDevice)攝像頭輸出信號為(B)幀/秒。

A20B25C30D50

78.CCD攝像頭采用電視PAL標準，每幀圖像由(B)場構成。

AlB2C3D4

二，判斷題

1.機械手亦可稱之為機器人。(Y)

2.完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人稱為冗余自由度機器

人。(Y)

3.關節(jié)空間是由全部關節(jié)參數構成的。(Y)

4.任何復雜的運動都可以分解為由多個平移和繞軸轉動的簡單運動的

合成。(Y)

5.關節(jié)/的坐標系放在/-I關節(jié)的末端。(N)

6.手臂解有解的必要條件是串聯關節(jié)鏈中的自由度數等于或小于6。

(N)

7.對于具有外力作用的非保守機械系統(tǒng)，其拉格朗日動力函數L可定

義為系統(tǒng)總動能與系統(tǒng)總勢能之和。(N)

&由電阻應變片組成電橋可以構成測量重量的傳感器。（Y）

9.激光測距儀可以進行散裝物料重量的檢測。（Y）

10.運動控制的電子齒輪模式是一種主動軸與從動軸保持一種靈活傳動

比的隨動系統(tǒng)。（Y）

11.工業(yè)機器人工作站是由一臺或兩臺機器人所構成的生產體系。（）

12.機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。

（）

13.正交變換矩陣R為正交矩陣。（）

14.復合運動齊次矩陣的建立是由全部簡單運動齊次矩陣求和所形成的。

（）

15.關節(jié)i的效應表現在i關節(jié)的末端。（）

16.并聯關節(jié)機器人的正運動學問題求解易，逆運動學問題求解難。（）

17.機器人軌跡泛指工業(yè)機器人在運動過程中所走過的路徑。（）

18.空間直線插補是在已知該直線始點、末點和中點的位置和姿態(tài)的條

件下，進而求出軌跡上各點（插補點）的位置和姿態(tài)。（）

19.示教編程用于示教-再現型機器人中。（Y）

20.機器人軌跡泛指工業(yè)機器人在運動過程中的運動軌跡，即運動點的

位移、速度和加速度。（Y）

21.關節(jié)型機器人主要由立柱、前臂和后臂組成。(N)

22.到目前為止，機器人已發(fā)展到第四代。(N)

23.磁力吸盤能夠吸住所有金屬材料制成的工件。(N)

24.諧波減速機的名稱來源是因為剛輪齒圈上任一點的徑向位移呈近似

于余弦波形的變化。(N)

25.由電阻應變片組成電橋可以構成測量重量的傳感器。(Y)

26.激光測距儀可以進行散裝物料重量的檢測。(Y)

27.機械手亦可稱之為機器人。(Y)

28.諧波減速機的名稱來源是因為剛輪齒圈上任一點的徑向位移呈近似

于余弦波形的變化。(N)

29.借助于電磁波和聲波可以構成接觸型傳感器。()

30.增量式編碼器比起絕對式編碼器加工難、安裝嚴、體積大、價格高。

()

31.計算機視覺學科中絕大多數問題為病態(tài)問題，既難以求解或解不唯

—O()

32.示教-再現控制的給定方式中分直接示教和間接示教。直接示教便

是操作人員通過手動控制盒上的按鍵，編制機器人的動作順序，確

定位置、設定速度或限時。()

33.東大牛機器人足球隊是中國第一支奪得世界杯冠軍的代表隊，填補

了國內空白。（）

34.圖像恢復指是的光學鏡頭幾何形變的矯正，補償由于光學鏡頭所帶

來的圖像畸變。（）

35.變位機的運動數（自由度）主要取決于被加工件的大小。（）

36.軌跡插補運算是伴隨著軌跡控制過程一步步完成的，而不是在得到

示教點之后，一次完成，再提交給再現過程的。（Y）

37.格林（格雷）碼被大量用在相對光軸編碼器中。（N）

38.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20

（N）

39.圖像增強是調整圖像的色度、亮度、飽和度、對比度和分辨率，使

得圖像效果清晰和顏色分明。（Y）

三、填空題

L按坐標形式分類，機器人可分為直角坐標型、圓柱坐標型、

球坐標型和關節(jié)坐標型四種基本類型。

2.作為一個機器人，一般由三個部分組成,分別是控制系統(tǒng)、傳感

系統(tǒng)和機械系統(tǒng).

3.機器人主要技術參數一般有角鼠、定位精度、工作范圍、

重復定位精度、分辨率、承載能力及最大速度等。

4.自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的的數目,不包括

末端操作器的開合自由度。

5.機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。

6.重復定位精度是關于量的統(tǒng)計數據。

7.根據真空產生的原理真空式吸盤可分為真空吸盤、氣流負壓

吸盤和擠氣負壓吸盤等三種基本類型。

&8、機器人運動軌跡的生成方式有示教再現運動、關節(jié)空間運

動_、空間直線運動和空間曲線運動。

9.9、機器人傳感器的主要性能指標有強敏心、線性度、測

量范圍、重復性、精度、分辨率、響應時間和抗干擾能力等。

10.自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數目。

11.機器人的重復定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標動作、

同一命令下，機器人連續(xù)重復運動若干次時，其位置分散情況。

12.機器人的驅動方式主要有液壓驅、氣壓驅動和電氣9區(qū)動

三種。

13.機器人上常用的可以測量轉速的傳感器有和增量

式碼盤。

14.機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為二控制方式、軌跡控

制方式和示教控制方式。

15.按幾何結構分劃分機器人分為：串聯機器人、并聯機器人。

16.機器人是指代替原來由人直接或間接作業(yè)的自動化機械。

17.在機器人的正面作業(yè)與機器人保持出皿以上的距離。

18,手動速度分為：微動、低速、中速、高速。

19.機器人的三種動作模式分為：示教模式、再現模式、遠程模

丸。

20.機器人的坐標系的種類為：關節(jié)坐標系、直角坐標系、圓柱坐標系、

工具坐標系、用戶坐標系。

21.設定關節(jié)坐標系時，機器人的S、L、U、R、B、T各軸分別運

動。

22.設定為直角坐標系時，機器人控制點沿X、Y、Z軸平行移動。

23.用關節(jié)插補示教機器人軸時，移動命令為MOVJ。經過以示教點

為圓心、以75mm為半徑的圓內的任一點即視為達到。

24.機器人的腕部軸為R,B,T,本體軸為S,L,U.

25.機器人示教是指：將工作內容告知產業(yè)用機器人的作業(yè)。

26.機器人軌跡支持四種插補方式，分別是關節(jié)插補,直線插補,圓

弧插補，自由曲線插補，插補命令分別是MOVJ,MOVL,

MOVC

27.機器人按機構特性可以劃分為關節(jié)機器人和非關節(jié)機器人兩

大類。

28.機器人系統(tǒng)大致由驅動系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和

控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機器-環(huán)境交互系統(tǒng)等部分組成。

29,機器人的重復定位精度是指機器人末端執(zhí)行器為重復到達同一目

標位置而實際到達位置之間的接近程度.

30.機器人的運動學是研究機器人末端執(zhí)行器*和當動_與關節(jié)

空間之間的關系。

31.常用的建立機器人動力學方程的方法有田蚊和拉格朗日.

32.6自由度機器人有解析逆解的條件是機器人操作手的獨立關節(jié)變量

多于末端執(zhí)行器的運動自由度數°

33.機器人的驅動方式主要有里氏、氣動和電動三種。

34.機器人上常用的可以測量轉速的傳感器有測速發(fā)電機和增量

式碼盤6

35.機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為里豆控制方式、顏Z性

控制方式和一人工智能控制方式。

四.綜合題

L機器人分為幾類？

答：首先，機器人按應用分類可分為工業(yè)機器人、極限機器人、娛樂

機器人6

（1）工業(yè)機器人有搬運、焊接、裝配、噴漆、檢驗機器人，主要用于

現代化的工廠和柔性加工系統(tǒng)中。（2）極限機器人主要是指用在人們

難以進入的核電站、海底、宇宙空間進行作業(yè)的機器人，包括建筑、

農業(yè)機器人。（3）娛樂機器人包括彈奏機器人、舞蹈機器人、玩具機

器人等°也有根據環(huán)境而改變動作的機器人。其次，按照控制方式機

器人可分為操作機器人、程序機器人、示教機器人、智能機器人和綜

合機器人。

2.機器人由哪幾部分組成？

答：機器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是機械部分、傳感

部分和控制部分。六個子系統(tǒng)是驅動系統(tǒng)、機械結構系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、

機器人一環(huán)境交換系統(tǒng)、人機交換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

3.什么是自由度？

答：人們把構建相對于參考系具有的獨立運動參數的數目稱為自由度。

4.機器人技術參數有哪些？各參數的意義是什么？

答：機器人技術參數有：自由度、精度、工作范圍、速度、承載能力。

（1）自由度：是指機器人所具有的獨立坐標軸的數目，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物體的位置和

姿態(tài)需要六個自由度。但是，工業(yè)機器人的自由度是根據其用途而設

計的，也可能小于六個自由度，也可能大于六個自由度。（2）精度：

工業(yè)機器人的精度是指定位精度和重復定位精度。定位精度是指機器

人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。重復定位精度是指機器

人重復定位其手部于同一目標位置的能力，可以用標準偏差這個統(tǒng)計

量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度（即重復度）。（3）工作范

圍：是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫

工作區(qū)域。（4）速度；速度和加速度是表明機器人運動特性的主要指

標。（5）承載能力：是指機器人在工作范圍內的任何位姿上所能承受

的最大質量。承載能力不僅取決于負載的質量，而且還與機器人運行

的速度和加速度的大小和方向有關。為了安全起見，承載能力這一技

術指標是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅指負載，而

且還包括機器人末端操作器的質量。

5.機器人手腕有幾種？試述每種手腕結構。

答：機器人的手臂按結構形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手

臂的運動形式區(qū)分，手臂有直線運動的。如手臂的伸縮，升降及橫向

移動，有回轉運動的如手臂的左右回轉上下擺動有復合運動如直線運

動和回轉運動的組合。2直線運動的組合2回轉運動的組合。手臂回

轉運動機構，實現機器人手臂回轉運動的機構形式是多種多樣的，常

用的有葉片是回轉缸，齒輪轉動機構，鏈輪傳動和連桿機構手臂俯仰

運動機構，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機構聯用來實現手臂復合

運動機構，多數用于動作程度固定不變的專用機器人。

6.機器人機座有幾種？試述每種機座結構。

答：機器人幾座有固定式和行走時2種。（1）固定式機器人的級左右

直接接地地面基礎上，也可以固定在機身上。（2）移動式機器人有可

分為輪車機器人，有3組輪子組成的輪系四輪機器人三角論系統(tǒng)，全

方位移動機器人，2足步行式機器人，履帶行走機器人。

7.PWM調速特點有哪些？

答：簡單，便于計算機實現，節(jié)能，調速范圍大；非線性嚴重，引入

高頻干擾和損耗。

8.試述機器人視覺的結構及工作原理

答：機器人視覺由視覺傳感器攝像機和光源控制計算器和圖像處理機

組成原理：由視覺傳感器講景物的光信號轉換成電信號經過A/D轉換

成數字信號傳遞給圖像處理器，同時光源控制器和32攝像機控制器把

把光線，距離顏色光源方向等等參數傳遞給圖像處理器，圖像處理器

對圖像數據做一些簡單的處理將數據傳遞給計算機最后由計算器存儲

和處理。

9.工業(yè)機器人控制方式有幾種？

答：工業(yè)機器人的控制方式多種多樣，根據作業(yè)任務的不同，主要分

為點位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控

制方式。（1）點位控制方式（PTP）:這種控制方式的特點是只控制工

業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點上的位姿?？刂?/p>

時只要求工業(yè)機器人快速、準確地實現相鄰各點之間的運動，而對達

到目標點的運動軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術指標

是定位精度和運動所需的時間。（2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）:這種

控制方式的特點是連續(xù)的控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位

姿，要求其嚴格按照預定的軌跡和速度在一定的精度范圍內運動，而

且速度可控，軌跡光滑，運動平穩(wěn)，以完成工作任務。（3）力（力矩）

控制方式：在完成裝配、抓放物體等工作時，除要準確定位外，還要

求使用適度的力或力矩進行工作，這時就要利用力（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，而是力（力矩）信號，因此系統(tǒng)中必須有力

（力矩）傳感器。有時也利用接近、滑動等傳感功能進行自適應式控

制。（4）智能控制方式：機器人的智能控制時通過傳感器獲得周圍環(huán)

境的知識，并根據自身內部的知識庫做出相應的決策。采用智能控制

技術，使機器人具有了較強的適應性及自學習功能。智能控制技術的

發(fā)展有賴于近年來人工神經網絡、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.機器人參數坐標系有哪些？各參數坐標系有何作用？

答：工業(yè)機器人的坐標形式有直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、

關節(jié)坐標型和平面關節(jié)型。（1）直角坐標/笛卡兒坐標/臺架型（3P）:

這種機器人由三個線性關節(jié)組成，這三個關節(jié)用來確定末端操作器的

位置，通常還帶有附加道德旋轉關節(jié)，用來確定末端操作器的姿態(tài)。

這種機器人在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理,

目方程是線性的，因此，很容易通過計算機實現；它可以兩端支撐，

對于給定的結構長度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場

合而變化，容易達到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同

時又向相反的方向伸出，即妨礙工作，目占地面積大，運動速度低，

密封性不好。(2)圓柱坐標型(R3P):圓柱坐標機器人由兩個滑動關

節(jié)和一個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉關節(jié)來確定部

件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉一個角，工作范圍可以擴大,

且計算簡單；直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力；能夠伸

入型腔式機器內部。但是，它的手臂可以到達的空間受到限制，不能

到達近立柱或近地面的空間；直線驅動器部分難以密封、防塵；后臂

工作時，手臂后端會碰到工作范圍內的其它物體。(3)球坐標型

(2RP):球坐標機器人采用球坐標系，它用一個滑動關節(jié)和兩個旋轉

關節(jié)來確定部件的位置，再用一個附加的旋轉關節(jié)確定部件的姿態(tài)。

這種機器人可以繞中心軸旋轉，中心支架附近的工作范圍大，兩個轉

動驅動裝置容易密封，覆蓋工作空間較大。但該坐標復雜，難于控制,

且直線驅動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。(4)關節(jié)坐標型/擬人

型(3R):關節(jié)機器人的關節(jié)全都是旋轉的，類似于人的手臂，是工業(yè)

機器人中最常見的結構,(5)平面關節(jié)型：這種機器人可看作是關節(jié)

坐標式機器人的特例，它只有平行的肩關節(jié)和肘關節(jié)，關節(jié)軸線共面。

11.機器人學主要包含哪些研究內容？

答：機器人研究的基礎內容有以下幾方面：(1)空間機構學；(2)機器

人運動學；(3)機器人靜力學；(4)機器人動力學;(5)機器人控制技術；

(6)機器人傳感器；(7)機器人語言。

12.機器人常用的機身和臂部的配置型式有哪些？

答：目前常用的有如下幾種形式：(1)橫梁式。機身設計成橫梁式，

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。(2)立柱式。多采用回轉型、俯仰型或屈伸型的運動型式，一般

臂部都可在水平面內回轉，具有占地面積小而工作范圍大的特點。(3)

機座式?？梢允仟毩⒌?、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動。

也可以具有行走機構，如沿地面上的專用軌道移動，以擴大其活動范

圍。(4)屈伸式。臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈

伸臂，可以實現平面運動，也可以作空間運動。

13.機器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？

答：構成機器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：(1)電動機，提供驅動機

器人運動的驅動力。(2)減速器，為了增加驅動力矩、降低運動速度。

（3）驅動電路，由于直流伺服電動機或交流伺服電動機的流經電流較

大，機器人常采用脈沖寬度調制（PWM）方式進行驅動。（4）運動

特性檢測傳感器，用于檢測機器人運動的位置、速度、加速度等參數。

（5）控制系統(tǒng)的硬件，以計算機為基礎，采用協(xié)調級與執(zhí)行級的二級

結構。（6）控制系統(tǒng)的軟件，實現對機器人運動特性的計算、機器人

的智能控制和機器人與人的信息交換等功能。

14.常見的機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、CCD圖像傳感器、

超聲波傳感器和結構光設備等；（2）視頻信號數字化設備，其任務是

把攝像機或者CCD輸出的信號轉換成方便計算和分析的數字信號；

（3）視頻信號處理器，視頻信號實時、快速、并行算法的硬件實現設

備：如DSP系統(tǒng)；（4）計算機及其設備，根據系統(tǒng)的需要可以選用

不同的計算機及其外設來滿足機器人視覺信息處理及其機器人控制的

需要；(5)機器人或機械手及其控制器。

16.從描述操作命令的角度看，機器人編程語言可分為哪幾類？

答：機器人編程語言可分為：(1)動作級：以機器人末端執(zhí)行器的動

作為中心來描述各種操作，要在程序中說明每個動作。(2)對象級：

允許較粗略地描述操作對象的動作、操作對象之間的關系等，特別適

用于組裝作業(yè)。(3)任務級：只要直接指定操作內容就可以了，為此,

機器人必須一邊思考一邊工作。

17.什么是位置運動學.正向運動學和逆向運動學？

答：位置運動學僅考慮運動中的幾何學問題，即不考慮運動與時間的

關系。已知關節(jié)空間的關節(jié)變量，計算操作機在操作空間的手部位姿,

稱之為運動學正問題。反之，已知操作機在操作空間的手部位姿，求

各關節(jié)變量的反變換，稱之為運動學逆問題，也叫求手臂解。

18.MOTOMAN機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。

答案：示教模式：人教機器人稱作示教。再現模式：執(zhí)行程序，機器

人自動運行。遠程模式：通過外部信號進行的操作，相當于遙控。

19.MOTOMAN機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。

答案：三種模式分別是：PLAY再現模式、TEACH示教模式、

REMOTE遠程模式。91再現模式可以用來對示教完的程序進行再現運

行以及各種條件文件的設定、修改或刪除，在此模式下外部設備發(fā)出

的啟動信號無效。（2）示教模式可以用示教編程器進行軸操作和編輯,

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的設

定，在此模式下外部設備發(fā)出的啟動信號。（3）無效遠程模式下機器

人由外部信號進行操作，可以接通伺服電源、啟動、調出主程序、設

定循環(huán)等與開始運行有關的操作，數據傳輸功能有效，此時示教盤上

的啟動按鈕無效。

20.度.重復精度與分辨率之間的關系。

答：精度、重復精度和分辨率用來定義機器人手部的定位能力。（1）

是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際到達位

置與所需要到達的理想位置之間的差距。機器人的精度決定于機械精

度與電氣精度。（2）重復精度指在相同的運動位置命令下，機器人連

續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機器人重復執(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精度。（3）分辨率是指機器人

每根軸能夠實現的最小移動距離或最小轉動角度。精度和分辨率不一

定相關。一臺設備的運動精度是指命令設定的運動位置與該設備執(zhí)行

此命令后能夠達到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要

的運動位置和命令所能夠設定的位置之間的差距。

工業(yè)機器人的精度、重復精度和分辨率要求是根據其使用要求確定的。

機器人本身所能達到的精度取決于機器人結構的剛度、運動速度控制

和驅動方式、定位和緩沖等因素。由于機器人有轉動關節(jié)，不同回轉

半徑時其直線分辨率是變化的，因此造成了機器人的精度難以確定。

由于精度一般較難測定，通常工業(yè)機器人只給出重復精度。

21.試論述機器人靜力學、動力學、運動學的關系。

答：靜力學指在機器人的手爪接觸環(huán)境時，在靜止狀態(tài)下處理手爪力F

與驅動力r的關系。動力學研究機器人各關節(jié)變量對時間的一階導數、

二階導數與各執(zhí)行器驅動力或力矩之間的關系，即機器人機械系統(tǒng)的

運動方程。而運動學研究從幾何學的觀點來處理手指位置與關節(jié)變量

的關系。

在考慮控制時，就要考慮在機器人的動作中，關節(jié)驅動力T會產生怎

樣的關節(jié)位置及關節(jié)速度。、關節(jié)加速度〃，處理這種關系稱為動力

學(dynamics)。對于動力學來說,除了與連桿長度有關之外，還與

各連桿的質量，繞質量中心的慣性矩，連桿的質量中心與關節(jié)軸的距

離有關。

運動學、靜力學和動力學中各變量的關系如下圖所示。圖中用虛線表

示的關系可通過實線關系的組合表示，這些也可作為動力學的問題來

處理。

22.機器人手腕有幾種？試述每種手腕結構。

答：機器人的手臂按結構形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手

臂的運動形式區(qū)分，手臂有直線運動的。如手臂的伸縮，升降及橫向

移動，有回轉運動的如手臂的左右回轉上下擺動有復合運動如直線運

動和回轉運動的組合。2直線運動的組合2回轉運動的組合。手臂回

轉運動機構，實現機器人手臂回轉運動的機構形式是多種多樣的，常

用的有葉片是回轉缸，齒輪轉動機構，鏈輪傳動和連桿機構手臂俯仰

運動機構，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機構聯用來實現手臂復合

運動機構，多數用于動作程度固定不變的專用機器人。

23.機器人參數坐標系有哪些？各參數坐標系有何作用？

答：工業(yè)機器人的坐標形式有直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、

關節(jié)坐標型和平面關節(jié)型。（1）直角坐標/笛卡兒坐標/臺架型（3P）:

這種機器人由三個線性關節(jié)組成，這三個關節(jié)用來確定末端操作器的

位置，通常還帶有附加道德旋轉關節(jié)，用來確定末端操作器的姿態(tài)。

這種機器人在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理，

且方程是線性的，因此，很容易通過計算機實現；它可以兩端支撐，

對于給定的結構長度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場

合而變化，容易達到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同

時又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大,運動速度低，

密封性不好。（2）圓柱坐標型（R3P）:圓柱坐標機器人由兩個滑動

關節(jié)和一個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉關節(jié)來確定

部件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉一個角，工作范圍可以擴

大，旦計算簡單；直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力；能

夠伸入型腔式機器內部。但是，它的手臂可以到達的空間受到限制，

不能到達近立柱或近地面的空間；直線驅動器部分難以密封、防塵；

后臂工作時，手臂后端會碰到工作范圍內的其它物體。（3）球坐標型

（2RP）

24.什么是機器人的內部傳感器和外部傳感器？舉例說明之。

答：內部傳感器是用來檢測機器人自身狀態(tài)（內部信息）的機器人傳

感器，如檢測關節(jié)位置、速度的光軸編碼器等6是機器人自身運動與

正常工作所必需的；外部傳感器是用來感知外部世界、檢測作業(yè)對象

與作業(yè)環(huán)境狀態(tài)（外部信息）的機器人傳感器。如視覺、聽覺、觸覺

等。是適應特定環(huán)境，完成特定任務所必需的。

25.人手爪有哪些種類，各有什么特點？

答：（1）機械手爪：依靠傳動機構來抓持工件；（2）磁力吸盤：通

過磁場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

抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時氣密性要好6

26.編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？

答：兩種基本形式：增量式、絕對式。增量式：用來測量角位置和直

線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實際值。在所有利用增

量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進行復

位。絕對式：每個位置都對應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。通過這特征，在任意時刻都可以確定碼

盤的精確位置。

27.工業(yè)機器人常用的驅動器有那些類型，并簡要說明其特點。

答：（1）電動驅動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，轉動慣

性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯，直接驅動

比較困難。（2）液壓驅動器的優(yōu)點是功率大，可省去減速裝置而直接

與被驅動的桿件相連，結構緊湊，剛度好，響應快，伺服驅動具有較

高的精度。但需要增設液壓源，易產生液體泄漏，不適合高、低溫及

有潔凈要求的場合。故液壓驅動器目前多用于特大功率的操作機器人

系統(tǒng)或機器人化工程機械。（3）氣動驅動器的結構簡單，清潔，動作

靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設氣壓源，且與液壓驅動器相比，

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、防爆等要求的點位控制機器人。

28.變位機對于焊接機器人的作用是什么？

答：變位機作為機器人焊接生產線及焊接柔性加工單元的重要組成部

分，其作用是將被焊工件旋轉（平移）到最佳的焊接位置。即使機器人相

對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

有利于機器人焊槍找位和焊接的地方。

29.足球機器人六步推理模型的內容是什么？

答：（1）輸入信息預處理，計算有關實體速度、相對距離、角度等；

（2）態(tài)勢分析與策略選擇；（3）隊形確定與角色分配；（4）目標位

置確定；（5）運動軌跡規(guī)劃；（6）左右輪速確定。

30.常用的工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)有那些？

答：齒輪傳動，蝸桿傳動,滾珠絲桿出傳動，同步齒形帶傳動，鏈傳

動和行星齒輪傳動。

31.在機器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個傳動（減速）系統(tǒng)？

答：因為現在的電機一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動系統(tǒng)降

低轉速、提高力矩6

32.機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

33.按機器人的用途分類，可以將機器人分為哪幾大類？試簡述之。

答：（1）工業(yè)機器人或產業(yè)機器人：應用于工農業(yè)生產中，主要用在

制造業(yè)，進行焊接、噴漆、裝配、搬運、檢驗、農產品的加工等產業(yè)。

（2）探索機器人：用于進行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探

索。（3）服務機器人：一種半自主或全自主的機器人，其所從事的服

務工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設備工作的更好。（4）

軍用機器人：用于軍事目的，或進攻性的，或防御性的。

34.什么是示教再現式機器人？

答：先由人驅動操作機，再以示教動作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置

及其他信息存儲起來，然后讓機器人重現這些動作。

35.編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？

答：兩種基本形式：增量式、絕對式。(1)增量式：用來測量角位置

和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實際值。在所有利

用增量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進

行復位.(2)絕對式：每個位置都對應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。通過這特征，在任意時刻都可

以確定碼盤的精確位置。

五、計算題

1已知點u的坐標為[7,3,2]T,對點u依次進行如下的變換：(1)

繞z軸旋轉90。得到點v;(2)繞y軸旋轉90。得到點w;(3)沿x

軸平移4個單位，再沿v軸平移門個單位，最后沿z軸平移7個單位

得到點to求U,V,W,t各點的齊次坐標。

解：點U的齊次坐標為：［7,3,2,『

v=Rot(z,90°)u=w=Rot(y,90°)v=

o

0i

t=Trans(4,-3,7)w

o0

o0

2,如圖所示為具有三個旋轉關節(jié)的3R機械手，求末端機械手在基坐

標系｛xO,yO｝下的運動學方程。

解：建立如圖1的參考坐標系，則

00C,-5,0LjC3-邑0k

00與G00S3c300

10■L00100010

000100010001

。123-§123。+L2cJ2

山23A230L|S|+L2s12

l

°T3=07]T22T3-

0010

0001

其中：%=cos(q+4+團,sl23=sin(^+6,+^).

3.用齊次矩陣表示如下順序的運動：（1）繞Z軸轉動90度；（2）

繞X軸轉動-90度；（3）移動（3,7,9）。

0-1001000

10000010

答：Rot(z^)=,Rot(x-W)=

001(10-100

00010001

003-

0107

Transit79)=

0019

0001

4.如圖所示為平面內的兩旋轉關節(jié)機械手，已知機器人末端的坐標值

{x,y},試求其關節(jié)旋轉變量&和

解：如圖所示，逆運動學有兩組可能的解。第一組解：由幾何關系得

x=￡,8sq+L2cos(1)

yjsinq+&§皿4+4)(2)

(1)式平方加(2)式平方得

入戶Gy]

f+y，=L；+4+2L[Z>2COSft=>^=arccos

2以2)

&sin0

4=arctan2-arctan2

H-LJCOS^)

一任十》2)+「十心

第二組解：由余弦定理,a=arccos

2兒

+arctan2

2,12

x)

5.如圖所示兩自由度機械手在如圖位置時(01=0,e：=n/2),生成

手爪力FA二質0F或FB=或&手求對應的驅動力TA和TBO

解：由關節(jié)角給出如下姿態(tài):

-L.sin4-Lsin十％)-Lisin佃十名)

2—L2-L-

11cosa+乙2cos(a+4)￡285(?]+@2)L0

由靜力學公式3廠F

6.試對直流伺服方案和交流伺服方案進行比較。

答：直流伺服方案采用直流伺服電機，交流伺服方案采用交流伺服電

機。由于變頻技術的迅速發(fā)展，交流調速的可靠性與經濟性不斷提高,

因此交流伺服大有取代直流伺服的趨勢。直流電機由于整流子的存在,

導致其制造、維護的困難?除在特殊場合很少使用。交流伺服電動機

除了不具有直流伺服電動機的缺點外，還具有轉動慣量小，動態(tài)響應

好,能在較寬的速度范圍內保持理想的轉矩，結構簡單,運行可靠等

優(yōu)點。一般同樣體積下，交流電動機的輸出功率可比直流電動機高出

10%~70%。另外，交流電動機的容量可做得比直流電動機大，達到

更高的轉速和電壓。目前在機器人系統(tǒng)中，90%的系