2025年機器人編程能力測驗備考攻略與秘籍終極版

機器人課程復習工作空間：工業(yè)機器人執(zhí)行任務時，其腕軸剛體自由度：物體可以對坐標系進行獨立運動的數(shù)目機器人工作載荷：機器人在規(guī)定的性能范圍內，機械接口處能承受的最大負載量(包括手部)。機器人正動力學問題已知機器人各關節(jié)驅動力或力矩，求機器人各關節(jié)軌跡或末端執(zhí)行器(位姿)軌跡。機器人逆動力學問題已知機器人各關節(jié)軌跡或末端執(zhí)行器(位姿)軌跡，求機器人各關節(jié)驅動力或力矩。PWM驅動：脈沖寬度調制(PulseWidthModulation)驅動示教是操作人員使用插入機器人手臂內的操作桿，按給定運動次序示教動作內容，機器人自動把次序、位置和時間等詳細數(shù)值記錄在存儲器中。再現(xiàn)時，依次讀出存儲的信息，反復示教的動作過程。間接示教是采用示教盒(或稱示教器)示教。操作者通過示教盒按鍵操縱完畢空間作業(yè)軌跡點及其有關速度等信息的示教，然后用操作盤對機器人語言命令進行顧客工作程序的編輯，并存儲在示教數(shù)據(jù)區(qū)。再現(xiàn)時，機器人的計算機控制系統(tǒng)自動逐條取出示教命令與位置數(shù)據(jù)，進行解讀、運算并作出判斷，將多種控制信號送到對PID控制：指按照偏差的比例(P,proportional)、積分(I,integral)、微分(D,derivative)進行控制。脫機編程：指用機器人程序語言預先進行程1、機器人按機構特性可以劃分為(關節(jié)機器人)和__2、機器人系統(tǒng)大體由(驅動系統(tǒng))(機械系統(tǒng))(感知系統(tǒng))和(人機交互系統(tǒng)、機器-環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分構成。3、機器人的反復定位精度是指(機器人末端執(zhí)行器為反復抵達同一目的位置(理想位置)而實際抵達位置之_4、齊次坐標[0010]表達的內容是z方向_6、假如機器人相鄰兩關節(jié)軸線相交，則聯(lián)接這兩個關節(jié)的連桿長度為零98、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(shù)。(1)三個相鄰關節(jié)軸交于一點(2)三個相鄰關節(jié)軸互相平行三、選擇題(4選1)8.6維力與力矩傳感器重要用于(D)四、判斷題(回答Y/N)1、國內外機器人技術的發(fā)展有何特點?答：1、傳感器智能機器人發(fā)展較快2、新型智能技術的概念和應用研究正醞釀著新的突破3、采用模塊化設計技術4、機器人工程系統(tǒng)呈上升趨勢5、微型機器人的研究有所突破6、應用領域向非制造業(yè)和服務業(yè)擴展7、行走機器人研究引起重視8、開發(fā)敏捷制造生產(chǎn)系統(tǒng)9、軍事機器人將裝2、有哪幾種機器人分類措施?與否尚有其他的分類措施?答：1、按機械手的幾何構造來分2、按機器人的控制方式分3、按機器人控制器的信息輸入方式分4、按機器人的智能程度分5、按機器人的移動性分6、按機器人的用途分3.什么叫“機器人的三守則”?它的重要意義是什么?1)機器人必須不危害人類，也不允許它眼看人類將受傷害而袖手旁觀3)機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者人類命令它做出犧牲等意義：給機器人社會附以新的倫理性，并且機器人概念更加通俗化，更易于為人類社會所接受，至今，它仍為機器人研究人員、設計制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導方針。工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。5、智能機器人的含義是什么?來。由此也可知，智能機器人至少要具有三個要素6、分析一種空間激光切割機械手至少需要多少自由度?規(guī)定能使激光束的焦點定位，并可切割任意曲面。7、機器人的靈活度、自由度和冗余度的概念及其互相關系是什么?自由度：機器人末端運動體系所需要的獨立靈活度=自由度+冗余度8、為了將圓柱形的零件放在平板上，機器人至少應具有幾種自由度?答：3個9、機器人的精度、反復精度及空間辨別度的含義及其區(qū)別?精度是一種位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際抵達位置與所需要抵達的理想位置之間的差11、機器人運動分析的一般過程是什么?為何要進行機器人的動力學分析?答：1、建立坐標系2、確定連桿參數(shù)3、寫出各個齊次矩陣4、寫方程根據(jù)有關方程并考慮機器人的外部載荷計算出驅動器也許承受的最大載荷，設計出能提供足夠力及力矩的驅12、簡述建立工業(yè)機器人運動學方程的措施、環(huán)節(jié)。建立各連桿坐標系，確定各連桿D-H參數(shù)，寫出各齊次矩陣(運用式A和D-H參數(shù)計算各連桿之間的D-H矩陣),寫運動學方程(根據(jù)T=A,.…A.…A,建立機器人機構的運動學方程)來體現(xiàn)一組原則正交基與另一組原則正交基之間的關系，也可以用來體現(xiàn)一種向量對于另一組原則正交基的方向余關節(jié)空間和操作空間的方程系數(shù)矩陣(X=J0)15、什么是機器人的奇異狀態(tài)?機器人的雅克比矩陣的行列式等于零時的狀態(tài)，自由度會減少(1)電動驅動器的能源簡樸，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(2)液壓驅動器的長處是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅動的桿件相連，構造緊湊，剛度好，響應快，伺服(3)氣動驅動器的構造簡樸，清潔，動作敏捷，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18、常用的工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)有那些?齒輪傳動，蝸桿傳動，滾珠絲桿出傳動，同步齒形帶傳動，19、在機器人系統(tǒng)中為何往往需要一種傳動(減速)系統(tǒng)?20、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，經(jīng)有效地運用空間，直觀等長處。(2)立柱式。多采用回轉型、俯仰型或礎伸型的運動型式，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)機壁式。可以是獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和報動，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。臂部由大小臂構成，大小腎間有相對運動。稱為屈伸臂，可以實現(xiàn)平21、直流電機的額定值有哪些?答I:直流電動機的穎定值有如下兒項：(D穎定功率，是指按照規(guī)定的工作方式運行時所能提供的輸出功率，對電動機來說，額定功率是指軸上輸出的機械功率，單位為kw.2)額定電壓，是電動機電樞繞組可以安全工作的最大外加電壓或輸出電壓，單位為V.3顏定電流，是指電動機按照規(guī)定的工作方式運行時，電樞繞組容許流過的最大電流，單位為A.(4)顏定轉速，指電動機在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的狀況下運行時，電動機的旋轉速度，單位為rmin.22、機器人上常用的距離與靠近覺傳感器有哪些?。超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器23、常見的機器人外部傳感器有哪些?1答j,常見的外部傳感器包括觸量傳感器，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，靠近量傳感器，以及視覺答r(1)景物和距離傳感器，常用的有攝像機、CCD圖像傳感器、超聲波傳感器和構造光設備等：(2)視頻信號數(shù)字化設備，其任務是把攝像機或者CCD輸出的信轉換成以便計算和分析的數(shù)字信號：(3)視頻信號處理器，視頻信號實時、迅速。并行算法的硬件實現(xiàn)設備：如DSP系統(tǒng)：(4計算機及其設備，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選用不一樣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，答i: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，為了增長驅動力矩何服電動機成交流問服電動機的流經(jīng)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、加連度等參數(shù)。(5)控制系統(tǒng)的班性，以計算機為基礎，采用協(xié)調級與執(zhí)行級的二級構造，6)控刺系統(tǒng)的軟性，實現(xiàn)對機器人運動特性的計算、機器人的智能控制和機器人與[答j:模糊迎輯控制器由4個基本部分構成，即模糊化、知識庫、推理算法和逆模糊化。(1)模糊化：將檢測輸入變量值變換成對應的論域，將輸入數(shù)據(jù)轉換成合適的語言值。(2)知識庫：包括應用續(xù)域的知識和控制目的，它由數(shù)據(jù)和模糊語言控制規(guī)則構成。(3)推理算法：從某些梳頻前提條件推導出某一結論，這種結論也許存在模糊和確定兩種狀況。(4)逆模糊化：將推理所得到的模糊值轉換為明確的控制訊號，作為系統(tǒng)的輸入1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多種操作，要在程序中闡明每個動作。(21對象級。容許較粗略地描述操作對象的動作、操作對象之間的關系等，尤其合用于組裝作業(yè)。(3)任務級：只要直接指定操作內容就可以了，為此，機器人必須一邊思索一邊工作，控制器控制器參數(shù)修正機械手動力學系統(tǒng)辨識輸入r(t)可調節(jié)控制器機械手+參考模型要特性。機械手機械手十+自適應算法線性攝動模型標稱機器人模型軌跡規(guī)劃ur十“答：科學技術水平是機器人技術的基礎，科學與技術的發(fā)展將會他機器人技術提離到一種重高的水平，未來機恩人技術的重要研究內容集中在如下幾種方面，a工業(yè)機器人操作機構造的比化設計技術，我來新的高淫度輕圓材料，深入提高負蟻白重比，月步機購向著較塊化、可重構方向發(fā)展。②機器人控制技術重點研究開放武、根塊化控制系統(tǒng)，人機界面愈加友好。酒言、圖師編程界面正在研制之中。機器人控制器的原別化和網(wǎng)絡化以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器己成為研究熱點。3多傳感面統(tǒng)為深入提高在于有效可行的多傳撼潘融合算法，尤其是在非規(guī)性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器驗合算法。④機器人通控及監(jiān)控技術，機添人半自主和自主技術多機器人和操作者之間的協(xié)調控制。通過網(wǎng)路建立大面圍內的機器人通控系統(tǒng)，機交五.(6)多智能體控制技術這是目前機器人研究的一種嫁新觸域。重要對多暫能體的群體體系構道、互相間的通信與磁商機理。感如與學習措施，建梳和城劃、群體行為控制等方面進行研究。②微和微小機路人技術，這品機酒人用究的一種新的城和重發(fā)臟方向，過去的研究在森制城幾平是空自。因此該領故時究的速展將會時起機器人投術的一場革合，并且對社會通步和人類話動的各個力面產(chǎn)生不可結計的納，改機海人技術的研究旅要集中在系統(tǒng)構道、運動方式、控制方，法、他感技術、通信技術以及行走技術等方面，圓軟機器人技術，整用于醫(yī)療、護四，體閑和以樂場所。老式機部人設計未考達與人第密共處，因此其構造材料多為全國或繼性材料，軟機海人技術規(guī)定其構造，控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人袁外地與環(huán)填或人碰握時最安全的，機器人對人是友好的四仿人和仿生技術，這是機器人技術發(fā)展的最高境界。目窗僅在某些方面進行某些基礎研究。答：精度、反復精度和辨別率用來定義機器人手部的定位能力。稀度是一種位置量相對于其參限系的絕對度量，指機器人干部實際抵達位置與所需要抵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。反復精度指在相權的運動位監(jiān)命令下，機器人并飲若干次園動軌之間的誤差度量。敘如機器人反復執(zhí)行基位置給定指令，它每次走過的田商井不相紅，面是在一平均值附云變化，該平均值代表精度，面變化的幅度代表反復精度別半是拍機源人每根軸可以實現(xiàn)的最小移動面商或最小轉動角度。精度和兩鋼率不一定有關，臺設備的運動稀度品指命令設定的運動位置與該設備執(zhí)行此命令后可以到達的動動位置之同的琴距，工業(yè)機酒人的精度、反復精度和辨別豐規(guī)定是根據(jù)其使用規(guī)定確定的。機器人自身所能到達的精度取決于機器人構造的度，運動速度控制和里動方式，定位和沖等顧因由于機福人有轉動關節(jié)。不一樣回轉半徑時其直線辨別舉是變化的，因此導致了機圈人的精度難以病定，由于精度一般較難湖定，一般工業(yè)機器人只給出反復精度l答l:設計和成用工業(yè)機器人時，應全面考慮和均衡機器人的通用性，環(huán)境的石府件、耐久性，可靠性和經(jīng)濟性等原因，詳細連冊的準則如下1)從悉務工種開始采用機器人機器人可以在有南，風、吸市，振動，高遇，易燃品爆等危險有害的環(huán)填中長期梅定地工作。在技術、經(jīng)濟合理的狀況下。采用機器人謀麻把人從這工作崗做上的化下來，將從主線上改香勞動(2)在生產(chǎn)率和生產(chǎn)質量落后的部門應用機器人現(xiàn)代化的大生產(chǎn)分工越來越相，操作越來越簡樸，勞動強度越來越大，機器人可以高效地完畢某線簡樸，反復性的工作，使生產(chǎn)效中，產(chǎn)品質量獲得明顯的改善。3要估計長際需要一般來講，人的壽命比機械的壽命長，不過。假如利常對機做進行保存和準臨，對品換作進行補充和更換，有也許使機械者合植過人，此外，工人會由于共自身的魚志而放停工，面工業(yè)機器人沒有自己的意思，因此機器人的使用不會在工作中途因放顧以外的原因停止工作，可以持續(xù)從事所交給的工作，直至其機械壽命完結。(④機器人的投入和使用成本量說機海人可以使人類掙膠很臟、根范驗或裂緊重的勞動，不過工廠經(jīng)理們極關仟的是機器人的經(jīng)濟性。在經(jīng)添方面所考慮可以用償還期Y定量地衡量機器人使用的合理性。假如機器人的使用壽命不小于其償還期。使用機器人是有效的。(5)應用機器人時需要人在應用工業(yè)機器人替代工人操作時，要的遲工業(yè)機酒人的現(xiàn)實能力以及工業(yè)機各人技術知凹的現(xiàn)實狀況和未來子以預測，用既有的機器人原封不動地取代日前正在工作的所有在平均能力方面，與工人相比，工業(yè)機圈人品得過于通色，但在承受環(huán)垃條件的窗力和可靠性方面，工業(yè)機器人比人優(yōu)施，因此要衛(wèi)工業(yè)機格人安排在生產(chǎn)線中的恰當位置上答，齡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x的關系，動力學研究機器人各關節(jié)變量對時間的一新導效，二階導數(shù)與各執(zhí)行器驅動力成力矩人機械系統(tǒng)的運動方程，而運動學研究從幾何學的觀點來處理于指位置與關節(jié)變量的關系在考謝控用時，就要考慮在機器人的動作中，關節(jié)驅動力r會產(chǎn)生怎樣的關節(jié)位置以關節(jié)速度θ.關節(jié)加速皮θ,處理這種關乘稱為動力學dyumes)。對于動力學來說，除了與連桿長度有關之外，還與各迷桿的質量，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，圖中用虛線表達的關系可通過實踐關系的組合表達，這些也可作為動力學的問題米處理。6、試論述輪式行走機構和足式行走機構的特點和各自合用的場所。I答|,輪式行走機添人是機器人中應用最多的一種機器人，在相對平坦的地面上，用車輪移動方式行走是相稱優(yōu)越的。車輪的形狀或構造形式取決于地面的性妖和車輛的承載能力。在軌道上運行的多采用實心鋼搶，室外路面行駛的采用東氣輪胎，室內平坦地面上的可采用實心輪輸，足式行走對峰嶇路面具有視好的適應能力，足式運動方式的立足點是離散的點，可以在也許抵達的地面上選擇最優(yōu)的支撐點，而輪式行走工具必須面臨故環(huán)的地形上的幾乎所有點，足式運動方式還具有積極隔碳能力，盡管地面高下不平，機身的運動仍然可以相稱平穩(wěn)，足式行走在不平地面和松較地面上的運動速度較高，能耗較少要求的位要求的位n個角度位置置、姿態(tài)控制系統(tǒng)軌跡上示教點的位置及姿態(tài)插補算法機器人逆運動學解]:(1)通過示牲過程得到機器人軌跡上特性點的位姿。對于直線酒要得到起始點和終點，對于醫(yī)弧需要得到弧上三點：(2)根據(jù)軌連特性(直線/園弧/其他)和插補方略《定期定距/其絲)進行對應的括補運算，求出該插補點的位姿值：(3)根據(jù)機器人逆運動學原理，求出手哲解，即對應于插補點位姿的所有關節(jié)角(A.….A(4)以求出的關節(jié)角為對應關節(jié)位置控制系統(tǒng)的設定的，分別控制n個關節(jié)驅動電機。(5)和關節(jié)驅動電機應軸連按的光軸碼器給出該關節(jié)日前實際位置值，進行反增，位置控制弱統(tǒng)根據(jù)此位置誤差(設定值一反噴值)實行控制以消除誤差，使機器人到達所綠定的位姿8、機器人學是一門綜合性的學科，(1)試論述機器人學重要的研究內容及其所需要處理的問題(至少3個方面)。能控制軟件等?？梢钥闯鲞@是一種設計精密機械信息傳感技術人工智能措施智能控制以及生物工程等學科的綜合技1、傳感器與感知系統(tǒng)2、驅動、建模與控制3、自動規(guī)劃與調度4、計算機系統(tǒng)5、應用研究9、方向余弦矩陣是進行機器人運動學分析和動力學分析的基礎，試論述方向余弦矩陣的“方向余弦矩陣”是由兩組不一樣的原則正交基的基底向量之間的方向余弦所形成的矩陣。方向余弦矩陣可以方向余弦陣的一些性質(2)當兩個基的基矢量的兩兩方向一致，則它們的F-IA,有(4)方向余弦陣是一正交陣。事實上，作為式(1.3-11)特殊情況，考慮到式(1.3-9)與(1.3-10),有(5)不同基下矢量坐標陣間的關系式為如下圖所示。反解正X畫出一種機器人單關節(jié)的關節(jié)空間控制器和操作空間控制器的控制系統(tǒng)框圖如下q機械手J-1±FKvF49-·11、以多自由度工業(yè)機器人為例，分析討論機器人的控制：器人終端(手爪)沿預定的軌跡運行。此類運動控制的特點是持續(xù)控制工業(yè)機器人手爪(或工具)的位姿軌跡。一般規(guī)定如圖表達PUMA機器人兩級遞階控制的構造圖。貌貌編碼部—LSI-11/12-放天放大機械手關：機P—PUMA00機器人控制系統(tǒng)以機器人作為控制對象，它的設計措施及參數(shù)選擇，仍可參照一般計算機/嵌有的工業(yè)機器人大多采用獨立關節(jié)的PID控制。如圖所示PUMA機器人的控制構造即為一經(jīng)典。由于獨立關節(jié)PID控制未考慮被控對象(機器人)的非線性及關節(jié)間的耦合作用，因而控制精度和速度的提高受到限制。因因ATT電動機軸上等放轉短E白②1反電勢光8微處理機③用。(3)比較關節(jié)空間控制器設計和操作空間控制器設計的不一樣點。七、計算題(需寫出計算環(huán)節(jié))[解]:齊次矩陣為9、求點P=(2,3,4)T繞x軸旋轉45度后相對于參照坐標系的坐標。10、寫出齊次變換矩陣,它表達相對固定坐標系{A]作如下變換：11**、如圖所示為二自由度機械手，已知各桿長度(1)進行機器人運動學分析的環(huán)節(jié)有那些?結合如圖所示的二自由度機械手，通過建立坐標系及坐標變換矩陣T?,'T?等，求出機械手末端O?點的位置和速度(2)對此類平面機器人，求機械手末端O?點的位置和速度方程尚有什么別的措施?(3)求解該機器人的運動學反解。(4)按集中質量，建立其動力學方程式。(1)由題意已知，則：(2)如圖1示逆運動學有兩組也許的解。(1)式平方加(2)式平方得方法一：直接計算方法二：任何一行或一列展開這樣的展開，有6種，結果都是一樣的。[例5-1]2R機械手的運動學反解量(θ?,0?)。1.工業(yè)機器人定義?2.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。1)工業(yè)機器人或產(chǎn)業(yè)機器人應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，重要用在制造業(yè)，進行焊接、噴漆、裝配、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4)軍用機器人用于軍事目的，或攻打性的，或防御性的。4.機器人系統(tǒng)一般有哪些程序功能?(1)運算：可以使機器人自己做出判斷，在下一步把機器手或工具置于何處。(2)決策：機器人系統(tǒng)會根據(jù)輸入信息做出決策，而不必執(zhí)行任何運算。(3)通信：機器人與操作人員之間的通信能力，容許機器人規(guī)定操作人員提供信息，告知操作者下一步該做什么,以及機器人打算下一步做什么。(4)機械手運動：使復雜的多的運動變?yōu)橐苍S；使運動傳感器控制機器手成為也許；能獨立存儲(5)工具指令：可以對機器人進行比較復雜的控制。(6)傳感器數(shù)據(jù)處理：機器人的通用計算機必須與傳感器連接起來，才能發(fā)揮所有作用。5.有哪幾種重要的機器人高層規(guī)劃系統(tǒng)?它們各有什么特點?1)積木世界的機器人規(guī)劃2)基于消解原理的機器人規(guī)劃3)基于專家系統(tǒng)的機器人規(guī)劃4)機器人途徑規(guī)劃(1)機器人傳感器的作用：機器人的通用計算機必須與傳感器連接起來，才能發(fā)揮所有作用。機