2023年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)操作員技術(shù)及理論知識(shí)競(jìng)賽試題庫(kù)(附含答案)

2023年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)操作員技術(shù)及理論知識(shí)競(jìng)賽試題庫(kù)（附含

答案）

一、單選題（在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)最符合題目

要求的選項(xiàng)）

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

才可以解算出接收器的位置。（C）

A2B3C4D6

2.在伺服電機(jī)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(gè)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)

3.操作機(jī)手持粉筆在黑板上寫(xiě)字，在（C）方向只有力的約束而

無(wú)速度約束？

AX軸BY軸CZ軸DR軸

4.如果末端裝置、工具或周?chē)h(huán)境的剛性很高，那么機(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（A）。

A柔順控制BPID控制C模糊控制D

最優(yōu)控制

5.示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是（B）。

A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大B占用生產(chǎn)時(shí)間

C操作人員安全問(wèn)題D容易產(chǎn)生廢品

6.模擬通信系統(tǒng)與數(shù)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(hào)不一樣

C調(diào)制方式不一樣D編碼方式不一樣

7.CCD（ChargeCoupledDevice）攝像頭輸出信號(hào)為（B）幀/秒。

A20B25C30D50

8.CCD攝像頭采用電視PAL標(biāo)準(zhǔn)，每幀圖像由（B）場(chǎng)構(gòu)成。

AlB2C3D4

9.工作范圍是指機(jī)器人（）或手腕中心所能到達(dá)的點(diǎn)的集合。

（B）

A機(jī)械手B手臂末端C手臂D行走部分。

10.機(jī)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(dòng)誤差B關(guān)節(jié)間隙C機(jī)械誤差D連桿機(jī)

構(gòu)的撓性

11.滾轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)360°無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用（）

來(lái)標(biāo)記。（A）

ARBWCBDL

12.RRR型手腕是（）自由度手腕。（C）

A1B2C3D4

13.真空吸盤(pán)要求工件表面（）、干燥清潔，同時(shí)氣密性好。

（D）

A粗糙B凸凹不平C平緩?fù)黄餌平整光滑

14.同步帶傳動(dòng)屬于（）傳動(dòng)，適合于在電動(dòng)機(jī)和高速比減

速器之間使用。（B）

A高慣性B低慣性C高速比D大轉(zhuǎn)矩

15.機(jī)器人外部傳感器不包括（）傳感器。（D）

A力或力矩B接近覺(jué)C觸覺(jué)D位置

16.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。

17.機(jī)器人的精度主要依存于（）、控制算法誤差與分辯率

系統(tǒng)誤差。（C）

A傳動(dòng)誤差B關(guān)節(jié)間隙C機(jī)械誤差D連桿機(jī)構(gòu)的

撓性

18.機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和（）。（C）

A點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制B點(diǎn)到點(diǎn)控制C連續(xù)軌跡控制D

任意位置控制

26.傳感器在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)所能辨別的被測(cè)量的最小變化量，

或者所能辨別的不同被測(cè)量的個(gè)數(shù)，被稱之為傳感器的

（）

A精度B重復(fù)性C分辨率D靈敏度

27.諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是（）。（A）

A扭轉(zhuǎn)剛度低B傳動(dòng)側(cè)隙小C慣量低D精度高

28.機(jī)器人三原則是由誰(shuí)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

29.當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）

A工業(yè)機(jī)器人B軍用機(jī)器人C服務(wù)機(jī)器人D特

種機(jī)器人

30.手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）

A位置與速度B姿態(tài)與位置C位置與運(yùn)行狀態(tài)

D姿態(tài)與速度

31.用于檢測(cè)物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：

（C）

A接近覺(jué)傳感器B接觸覺(jué)傳感器C滑動(dòng)覺(jué)傳感器

I）壓覺(jué)傳感器

32.示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是：（B）

A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大B占用生產(chǎn)時(shí)間

C操作人員安全問(wèn)題D容易產(chǎn)生廢品

33.下面哪個(gè)國(guó)家被稱為“機(jī)器人王國(guó)”？(C)

A中國(guó)B英國(guó)C日本D美國(guó)

34.對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，作為示教人員必須事先接受過(guò)專門(mén)的

培訓(xùn)才行。與示教作業(yè)人員一起進(jìn)行作業(yè)的監(jiān)護(hù)人員，處在機(jī)

器人可動(dòng)范圍外時(shí)，(B),可進(jìn)行共同作業(yè)。

A不需要事先接受過(guò)專門(mén)的培訓(xùn)B必須事先接受過(guò)專門(mén)

的培訓(xùn)

C沒(méi)有事先接受過(guò)專門(mén)的培訓(xùn)也可以

35.使用焊槍示教前，檢查焊槍的均壓裝置是否良好，動(dòng)作是否

正常，同時(shí)對(duì)電極頭的要求是(A)o

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

36.通常對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教編程時(shí)，要求最初程序點(diǎn)與最終程序

點(diǎn)的位置(A),可提高工作效率。

A相同B不同C無(wú)所謂D分離越大越

好

37.為了確保安全，用示教編程器手動(dòng)運(yùn)行機(jī)器人時(shí)，機(jī)器人的

最高速度限制為(B)o

A50mm/sB250mm/sC800mm/s

D1600mm/s

38.正常聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)時(shí)，機(jī)器人示教編程器上安全模式不應(yīng)該打到

(C)位置上。

A操作模式B編輯模式C管理模式

39.示教編程器上安全開(kāi)關(guān)握緊為ON,松開(kāi)為OFF狀態(tài)，作為

進(jìn)而追加的功能，當(dāng)握緊力過(guò)大時(shí)，為(C)狀態(tài)。

A不變BONCOFF

40.對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，模式旋鈕打到示教模式后，在此模式

中，外部設(shè)備發(fā)出的啟動(dòng)信號(hào)(A)o

A無(wú)效B有效C延時(shí)后有效

41.位置等級(jí)是指機(jī)器人經(jīng)過(guò)示教的位置時(shí)的接近程度，設(shè)定了

合適的位置等級(jí)時(shí)，可使機(jī)器人運(yùn)行出與周?chē)鸂顩r和工件相適

應(yīng)的軌跡，其中位置等(A)o

APL值越小，運(yùn)行軌跡越精準(zhǔn)BPL值大小，與運(yùn)行

軌跡關(guān)系不大

CPL值越大，運(yùn)行軌跡越精準(zhǔn)

42.試運(yùn)行是指在不改變示教模式的前提下執(zhí)行模擬再現(xiàn)動(dòng)作的

功能，機(jī)器人動(dòng)作速度超過(guò)示教最高速度時(shí)，以(B)o

A程序給定的速度運(yùn)行B示教最高速度來(lái)

限制運(yùn)行

C示教最低速度來(lái)運(yùn)行

43.機(jī)器人經(jīng)常使用的程序可以設(shè)置為主程序，每臺(tái)機(jī)器人可以

設(shè)置(C)主程序。

A3個(gè)B5個(gè)C1個(gè)D

無(wú)限制

44.機(jī)器人三原則是由(D)提出的。

A.森政弘B.約瑟夫?英格伯格C.托莫

維奇D.阿西莫夫

45.當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為(A)o

A.工業(yè)機(jī)器人B.軍用機(jī)器人C.服務(wù)機(jī)器

人D.特種機(jī)器人

46.手部的位姿是由(B)構(gòu)成的。

A.位置與速度B.姿態(tài)與位置C.位置與運(yùn)行狀

態(tài)D.姿態(tài)與速度

47.運(yùn)動(dòng)學(xué)主要是研究機(jī)器人的(B)o

A.動(dòng)力源是什么B.運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的關(guān)系C.動(dòng)力的傳遞與

轉(zhuǎn)換D.運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

48.動(dòng)力學(xué)主要是研究機(jī)器人的(C)o

A.動(dòng)力源是什么B.運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的關(guān)系C.動(dòng)力的傳遞

與轉(zhuǎn)換D.動(dòng)力的應(yīng)用

49.傳感器的輸出信號(hào)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，輸出信號(hào)變化與輸入信號(hào)變

化的比值代表傳感器的(D)參數(shù)。

A.抗干擾能力B.精度C.線性度D.靈

敏度

50.六維力與力矩傳感器主要用于(D)。

A.精密加工B.精密測(cè)量C.精密計(jì)算D.精密

裝配

51.機(jī)器人軌跡控制過(guò)程需要通過(guò)求解(B)獲得各個(gè)關(guān)節(jié)角的

位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值。

A.運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題B.運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題C.動(dòng)力學(xué)正

問(wèn)題D.動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題

52.日本日立公司研制的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)機(jī)器人裝配系統(tǒng)采用觸覺(jué)傳感

器來(lái)有效地反映裝配情況。其觸覺(jué)傳感器屬于下列(C)傳感

器。

A.接觸覺(jué)B接近覺(jué)C力/力矩覺(jué)

D壓覺(jué)

53.機(jī)器人的定義中，突出強(qiáng)調(diào)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(qiáng)

54.當(dāng)代機(jī)器人主要源于以下兩個(gè)分支(C)。

A計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床B遙操作機(jī)與計(jì)算

機(jī)

C遙操作機(jī)與數(shù)控機(jī)床D計(jì)算機(jī)與人工智能

55.一個(gè)剛體在空間運(yùn)動(dòng)具有(D)自由度。

A3個(gè)B4個(gè)C5個(gè)D6個(gè)

56.對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是DTI參數(shù)中的(A)o

A關(guān)節(jié)角B桿件長(zhǎng)度C橫距D扭轉(zhuǎn)角

57.對(duì)于移動(dòng)(平動(dòng))關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是D-H參數(shù)中的

(C)0

A關(guān)節(jié)角B桿件長(zhǎng)度C橫距D扭轉(zhuǎn)角

58.運(yùn)動(dòng)正問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)如下變換(A)o

A從關(guān)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(guān)節(jié)空間的變換D從操作空間到關(guān)

節(jié)空間的變換

59.運(yùn)動(dòng)逆問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)如下變換(C)o

A從關(guān)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(guān)節(jié)空間的變換D從操作空間到任

務(wù)空間的變換

60.動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的（A）聯(lián)系起來(lái)。

A運(yùn)動(dòng)與控制B傳感器與控制C結(jié)構(gòu)與運(yùn)

動(dòng)D傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)

61.機(jī)器人終端效應(yīng)器（手）的力量來(lái)自（D）。

A機(jī)器人的全部關(guān)節(jié)B機(jī)器

人手部的關(guān)節(jié)

C決定機(jī)器人手部位置的各關(guān)節(jié)D決定機(jī)器人手部

位姿的各個(gè)關(guān)節(jié)

62.在6—r操作機(jī)動(dòng)力學(xué)方程中，其主要作用的是（D）。

A哥氏項(xiàng)和重力項(xiàng)B重力項(xiàng)和向心項(xiàng)C慣性項(xiàng)和哥氏項(xiàng)

D慣性項(xiàng)和重力項(xiàng)

63.對(duì)于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個(gè)特征點(diǎn)，計(jì)算機(jī)就能利用

（D）獲得中間點(diǎn)的坐標(biāo)。

A優(yōu)化算法B平滑算法C預(yù)測(cè)算法D

插補(bǔ)算法

64.機(jī)器人軌跡控制過(guò)程需要通過(guò)求解(B)獲得各個(gè)關(guān)節(jié)角的

位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值。

A運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題B運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題C動(dòng)力學(xué)正問(wèn)題

D動(dòng)力學(xué)逆問(wèn)題

65.所謂無(wú)姿態(tài)插補(bǔ)，即保持第一個(gè)示教點(diǎn)時(shí)的姿態(tài)，在大多數(shù)

情況下是機(jī)器人沿(B)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)。

A平面圓弧B直線C平面曲線

D空間曲線

66.定時(shí)插補(bǔ)的時(shí)間間隔下限的主要決定因素是(B)o

A完成一次正向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的時(shí)間B完成一次逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)

計(jì)算的時(shí)間

C完成一次正向動(dòng)力學(xué)計(jì)算的時(shí)間D完成一次逆向動(dòng)力學(xué)

計(jì)算的時(shí)間

67.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)：(A)o

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

68.應(yīng)用通常的物理定律構(gòu)成的傳感器稱之為(B)o

A物性型B結(jié)構(gòu)型C一次儀表D

二次儀表

二、判斷題

1.機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。(Y)

2.完成某一特定作業(yè)時(shí)具有多余自由度的機(jī)器人稱為冗余自由度

機(jī)器人。(Y)

3.關(guān)節(jié)空間是由全部關(guān)節(jié)參數(shù)構(gòu)成的。(Y)

4,任何復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)都可以分解為由多個(gè)平移和繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的簡(jiǎn)單運(yùn)

動(dòng)的合成。(Y)

5.關(guān)節(jié)，的坐標(biāo)系放在關(guān)節(jié)的末端。(N)

6.手臂解有解的必要條件是串聯(lián)關(guān)節(jié)鏈中的自由度數(shù)等于或小于

6o(N)

7.對(duì)于具有外力作用的非保守機(jī)械系統(tǒng)，其拉格朗日動(dòng)力函數(shù)L

可定義為系統(tǒng)總動(dòng)能與系統(tǒng)總勢(shì)能之和。(N)

8.由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。(Y)

9.激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。(Y)

10.運(yùn)動(dòng)控制的電子齒輪模式是一種主動(dòng)軸與從動(dòng)軸保持一種靈

活傳動(dòng)比的隨動(dòng)系統(tǒng)。(Y)

11.工業(yè)機(jī)器人工作站是由一臺(tái)或兩臺(tái)機(jī)器人所構(gòu)成的生產(chǎn)體系。

()

12.機(jī)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(fù)合運(yùn)動(dòng)齊次矩陣的建立是由全部簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)齊次矩陣求知所

形成的。()

15.關(guān)節(jié)i的效應(yīng)表現(xiàn)在i關(guān)節(jié)的末端。()

16.并聯(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。()

17.機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所走過(guò)的路徑。()

18.空間直線插補(bǔ)是在已知該直線始點(diǎn)、末點(diǎn)和中點(diǎn)的位置用姿

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)。

()

19.示教編程用于示教一再現(xiàn)型機(jī)器人中。(Y)

20.機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)

動(dòng)點(diǎn)的位移、速度和加速度。(Y)

21.關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。(N)

22.到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。(N)

23.磁力吸盤(pán)能夠吸住所有金屬材料制成的工件。(N)

24.諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移

呈近似于余弦波形的變化。(N)

25.由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。(Y)

26.激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。(Y)

27.機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。(Y)

28.諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)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(gòu)成接觸型傳感器。()

30.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。()

31.計(jì)算機(jī)視覺(jué)學(xué)科中絕大多數(shù)問(wèn)題為病態(tài)問(wèn)題，既難以求解或

解不唯一。()

32.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)。()

33.東大牛機(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。()

34.圖像恢復(fù)指是的光學(xué)鏡頭幾何形變的矯正，補(bǔ)償由于光學(xué)鏡

頭所帶來(lái)的圖像畸變。()

35.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。()

36.軌跡插補(bǔ)運(yùn)算是伴隨著軌跡控制過(guò)程一步步完成的，而不是

在得到示教點(diǎn)之后，一次完成，再提交給再現(xiàn)過(guò)程的。(Y)

37.格林(格雷)碼被大量用在相對(duì)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2。(N)

39.圖像增強(qiáng)是調(diào)整圖像的色度、亮度、飽和度、對(duì)比度和分辨

率，使得圖像效果清晰和顏色分明。(Y)

三、填空題

1.按坐標(biāo)形式分類(lèi)，機(jī)器人可分為直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)

型、球坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)坐標(biāo)型四種基本類(lèi)型。

2?作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是一控制系統(tǒng)、

傳感系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)°

3.機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有自由度、定位精度、工

作范圍、重復(fù)定位精度、分辨率、承載能力及最大速

度等。

4.自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的的數(shù)目,

不包括末端操作器的開(kāi)合自由度。

5.機(jī)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(fù)定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤(pán)可分為真空吸盤(pán)、_氫

流負(fù)壓吸盤(pán)和擠氣負(fù)壓吸盤(pán)等三種基本類(lèi)型。

8.8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有示教再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、關(guān)節(jié)

空間運(yùn)動(dòng)、空間直線運(yùn)動(dòng)和空間曲線運(yùn)動(dòng)。

9.9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有靈敏度、線性

度—、測(cè)量范圍、重復(fù)性、精度、分辨率、響應(yīng)

時(shí)間和抗干擾能力等。

10.自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。

11.機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一

目標(biāo)動(dòng)作、同一命令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次時(shí)，其位

置分散情況。

12.機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)、氣壓驅(qū)動(dòng)

和電氣驅(qū)動(dòng)三種。

13.機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有測(cè)速發(fā)電機(jī)

和增量式碼盤(pán)。

14.機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為控制方式、

軌跡控制方式和示教控制方式。

15.按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為：串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器

人O

16.機(jī)器人是一指代替原來(lái)由人直接或間接作業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械。

17.在機(jī)器人的正面作業(yè)與機(jī)器人保持300mm以上的距離。

18.手動(dòng)速度分為：微動(dòng)、低速、中速、高速。

19.機(jī)器人的三種動(dòng)作模式分為：示教模式、再現(xiàn)模

式、遠(yuǎn)程模式。

20.機(jī)器人的坐標(biāo)系的種類(lèi)為：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、圓

柱坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系。

21.設(shè)定關(guān)節(jié)坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人的S、L、U、R、B、T各軸分

別運(yùn)動(dòng)。

22.設(shè)定為直角坐標(biāo)系時(shí)，機(jī)器人控制點(diǎn)沿X、Y、Z軸平行

移動(dòng)。

23.用關(guān)節(jié)插補(bǔ)示教機(jī)器人軸時(shí)，移動(dòng)命令為MOVJ。經(jīng)過(guò)以

示教點(diǎn)為圓心、以75mm為半徑的圓內(nèi)的任一點(diǎn)即視為達(dá)至心

24.機(jī)器人的腕部軸為R,B,T,本體軸為S,L,U。

25.機(jī)器人示教是指：將工作內(nèi)容告知產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人的作業(yè)。

26.機(jī)器人軌跡支持四種插補(bǔ)方式，分別是關(guān)節(jié)插補(bǔ)，直線

插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，自由曲線插補(bǔ)，插補(bǔ)命令分別

是MOVL,MOVC

27.機(jī)器人按機(jī)構(gòu)特性可以劃分為關(guān)節(jié)機(jī)器人和非關(guān)節(jié)機(jī)

器人兩大類(lèi)。

28.機(jī)器人系統(tǒng)大致由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、人機(jī)交

互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器-環(huán)境交互系

統(tǒng)等部分組成。

29.機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指機(jī)器人末端執(zhí)行器為重復(fù)到達(dá)

同一目標(biāo)位置而實(shí)際到達(dá)位置之間的接近程度。

30.機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究機(jī)器人末端執(zhí)行器位姿和運(yùn)動(dòng)

與關(guān)節(jié)空間之叵的關(guān)系。

31.常用的建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的方法有牛頓和拉格朗

B0

32.6自由度機(jī)器人有解析逆解的條件是機(jī)器人操作手的獨(dú)立關(guān)

節(jié)變量多于末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)0

33.機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)

三種。

34.機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有測(cè)速發(fā)電機(jī)

和增量式碼盤(pán)0

35.機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為程序控制方式、

適應(yīng)性控制方式和人工智能控制方式。

四、綜合題

1.機(jī)器人分為幾類(lèi)？

答：首先，機(jī)器人按應(yīng)用分類(lèi)可分為工業(yè)機(jī)器人、極限機(jī)器人、

娛樂(lè)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(lè)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。

2.機(jī)器人由哪幾部分組成？

答：機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是機(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)。

3.什么是自由度？

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。

4.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(kāi)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。（2）精度：工業(yè)機(jī)器人的精度是指定位精度和重復(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(lái)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(jiàn)，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,

而且還包括機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。

5.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(lái)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。

6.機(jī)器人機(jī)座有幾種？試述每種機(jī)座結(jié)構(gòu)。

答：機(jī)器人幾座有固定式和行走時(shí)2種0(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(chē)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。

7.PWM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。

8.試述機(jī)器人視覺(jué)的結(jié)構(gòu)及工作原理

答：機(jī)器人視覺(jué)由視覺(jué)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(jué)傳感器講景物的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)

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(jiǎn)畢的處理將數(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)器人控制方式有幾種？

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)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(guò)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(guò)傳感器獲

得周?chē)h(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)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(zhǎng)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，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。(2)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(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)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(jiǎn)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(lái)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(wèn)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(lèi)似于人的手臂，是工業(yè)機(jī)器人中最常見(jiàn)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?jī)?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(yǔ)言。

12.機(jī)器人常用的機(jī)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(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？

答：構(gòu)成機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：（1）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(jiàn)的機(jī)器人外部傳感器有哪些？

答：常見(jiàn)的外部傳感器包括觸覺(jué)傳感器，分為接觸覺(jué)傳感器、壓

覺(jué)傳感器、滑覺(jué)傳感器和力覺(jué)傳感器。羽離傳感器，包括超聲波

傳感器，接近覺(jué)傳感器，以及視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳

感器、味覺(jué)傳感器等。

15.機(jī)器人視覺(jué)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(lái)滿足機(jī)器人視覺(jué)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(yǔ)言可分為哪幾類(lèi)？

答：機(jī)器人編程語(yǔ)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(lái)描述各種操作，要在程序中說(shuō)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。

17.什么是位置運(yùn)動(dòng)學(xué)、正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)？

答：位置運(yùn)動(dòng)學(xué)僅考慮運(yùn)動(dòng)中的幾何學(xué)問(wèn)題，即不考慮運(yùn)動(dòng)與時(shí)

間的關(guān)系。已知關(guān)節(jié)空間的關(guān)節(jié)變量，計(jì)算操作機(jī)在操作空間的

手部位姿，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題。反之，已知操作機(jī)在操作空間

的手部位姿，求各關(guān)節(jié)變量的反變換，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題，也

叫求手臂解。

18.MOTOMAN機(jī)器人示教盤(pán)模式旋鈕上有三種模式，分別是哪三

種，并寫(xiě)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(guò)外部信號(hào)進(jìn)行的操作，相當(dāng)于

遙控。

19.MOTOMAN機(jī)器人上有三種安全模式，分別是哪三種，并寫(xiě)出

三種模式各自的特點(diǎn)°

答案：三種模式分別是：PLAY再現(xiàn)模式、TEACH示教模式、

REMOTE遠(yuǎn)程模式。91再現(xiàn)模式可以用來(lái)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(wú)效。（2）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)。（3）

無(wú)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(kāi)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(pán)上的啟動(dòng)按鈕無(wú)效。

20.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(lái)定義機(jī)器人手部的定位能力。

（1）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。（2）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(guò)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，而變化的幅度代袤重

復(fù)精度。（3）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)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。

21.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

爪力尸與驅(qū)動(dòng)力T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(lái)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)力丁會(huì)產(chǎn)

生怎樣的關(guān)節(jié)位置〃、關(guān)節(jié)速度。、關(guān)節(jié)加速度處理這種關(guān)系

稱為動(dòng)力學(xué)(dynamics)0對(duì)于動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，除了與連桿長(zhǎng)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(guò)實(shí)線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動(dòng)力學(xué)

的問(wèn)題來(lái)處理。

22.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(lái)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。

23.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(lái)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(lái)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(guò)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(zhǎng)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，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。(2)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(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)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(jiǎn)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0(3)球坐

標(biāo)型(2RP)

24.什么是機(jī)器人的內(nèi)部傳感器和外部傳感器？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Q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。

25.人手爪有哪些種類(lèi)，各有什么特點(diǎn)？

答：（1）機(jī)械手八：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件；（2）磁力吸盤(pán):

通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類(lèi)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(pán)：利用真

空原理來(lái)抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣

密性要好。

26.編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？

答：兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式。增量式：用來(lái)測(cè)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(shí)際值。在所

有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始

運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)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(guò)這特征，在

任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

27.工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類(lèi)型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。

答：（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)

動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，

直接驅(qū)動(dòng)比較困難。（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減

速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快,

伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏,

不適合高、低溫及有潔凈要求的場(chǎng)合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于

特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)

器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設(shè)

氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)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(diǎn)

位控制機(jī)器人。

28.變位機(jī)對(duì)于焊接機(jī)器人的作用是什么？

答：變位機(jī)作為機(jī)器人焊接生產(chǎn)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(zhuǎn)（平移）到最佳的焊接位置。即

使機(jī)器人相對(duì)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(jī)器人焊槍找位和焊接的地方。

29.足球機(jī)器人六步推理模型的內(nèi)容是什么？

答：（1）輸入信息預(yù)處理，計(jì)算有關(guān)實(shí)體速度、相對(duì)距離、角度

等；（2）態(tài)勢(shì)分析與策略選擇；（3）隊(duì)形確定與角色分配；（4）

目標(biāo)位置確定；（5）運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；（6）左右輪速確定。

30.常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？

答：齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，

鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)。

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

答：因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)系

統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

32.機(jī)器人上常用的距離與接近覺(jué)傳感器有哪些？。

答：超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

33.按機(jī)器人的用途分類(lèi)，可以將機(jī)器人分為哪幾大類(lèi)？試簡(jiǎn)

述之。

答：(1)工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人：應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要

用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加

工等產(chǎn)業(yè)。(2)探索機(jī)器人：用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用

于地面和地下探索。(3)服務(wù)機(jī)器人：一種半自主或全自主的機(jī)

器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類(lèi)生存的更好，使制造業(yè)以外

的設(shè)備工作的更好。(4)軍用機(jī)器人：用于軍事目的，或進(jìn)攻性

的，或防御性的。

34.什么是示教再現(xiàn)式機(jī)器人？

答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、

位置及其他信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。

35.編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？

答：兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式。(1)增量式：用來(lái)測(cè)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(shí)際值。

在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)

開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。(2)絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)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(guò)這

特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

五、計(jì)算題

1.已知點(diǎn)u的坐標(biāo)為［7,3,2］T,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,

v=Rot(z,90°)uw=Rot(y,

90°)v

-I004'~2~一6一

010-374

t=Trans(4,-3,7)w=—

0017310

000111

2.如圖所示為具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的3R機(jī)械手,求末端機(jī)械手在

基坐標(biāo)系｛x0,y0｝下的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。

解：建立如圖1的參考坐標(biāo)系，則

f0o'c2一520二_$30L2~

*A00SC200「300

°T,=,工二2T=

00100010J0010

00010000001

-

CI23-S1230L)C]+L2cI?

S|23C11230.s']+Ls

07二。7?rjT2l2

0010

0001

其中：c⑵=cos（q+a+4），紅=sm（4+a+a）.

3.用齊次矩陣表示如下順序的運(yùn)動(dòng)：（1）繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)90度;

（2）繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)-90度；（3）移動(dòng)（3,7,9）。

4.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%和

/////

解：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

x=￡1cosg+L,cos(q十(1)

y=sin^)+￡2sin(6^+ft)(2)

(1)式平方加(2)式平方得

22

x+y=L^+L^+2L1L,cos02=>ft=arccos^

2山)

八((L,sinft

q=arctan--arctan-----------

IxJ"+4cos02)

第二組解：由余弦定理，a-arccos

2。4

,八，(江一a)(

0=^+a,0=-------+arctan—

212{x}

5.如圖所示兩自由度機(jī)械手在如圖位置時(shí)（。產(chǎn)0,%二兀/2）,

T

生成手爪力FA二"0]或FB=[0]\求對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力

解：由關(guān)節(jié)角給出如下姿態(tài):

-1^sin-L2sin+O2)-L2sin(^+6^2)-L?

Acos。］十L2cos十。2)L2cos(4+4)0

由靜力學(xué)公式7=

-J4z

-也_L2卬;

FB=

一L,00—L20fy0

6.試對(duì)直流伺服方案和交流伺服方案進(jìn)行比較。

答：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機(jī)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。