机器人技术试习题答案

1、精心整理第 1 章绪论- -来源网络1 1、国际标准化组织（ISOISO）对机器人的定义是什么？国际标准化组织（ISOISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵 义为：机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能；机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变；机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学 习等；机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人 类的干预。2 2、工业机器人是如何定义的？工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复 编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、 工件或操持工具，用以完成各

2、种作业。且这种操作机可以固定在! j.j、* i一个地方，也可以在往复运动的小车上。3 3、按几何结构，机器人可分为那几种？直角坐标型圆柱坐标型球坐标型关节坐标型4 4、机器人的参考坐标系有哪些？全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系5 5、什么是机器人的自由度和工作空间？机器人的自由度（DegreeofFreedom,DOFDegreeofFreedom,DOF）是指其末端执行器相对 于参精心整理- -来源网络考坐标系能够独立运动的数目，但并不包括末端执行器的开 合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标，它是由机器人 的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适 应的动作。

3、机器人的工作空间（WorkingSpaceWorkingSpace）是指机器人末端上参考点所I.I.能达到的所有空间区域。由于末端执行器的形状尺寸是多种多样 的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不安装末端执 行器时的工作区域。第 2 2 章1 1、机器人系统由哪三部分组成？ 答：操作机、驱动器、控制系统2 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节） 连接在一起的空间开链机构，主要由手部、腕部、臂部和机座构 成。3 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用 于抓取和握紧（或吸附）

4、工件或操持专用工具（如喷枪、扳手、 砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作的功能， 并安装于机器人手臂的最前端。分类：1.1.机械夹持式手 2.2.吸附式手 3.3.专用手 4.4.灵巧手4 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类： 它分精心整理- -来源网络为直线式和圆弧式两种。典型机构：a a 齿轮齿条式 b b 螺母丝杠式 c c 凸轮式 d d 平行连杆式. .回转型典型: :a a 楔块杠杆式 b b 滑槽杠 杆式 c c连杆杠杆式 d d 齿轮齿条式 e e 自重杠杆式5 5、机器人吸附式手

5、分为哪两种？各有何特点？答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式 ，磁吸式（1 1）气吸式：气吸式手是利用吸盘内的压力与外界大气压之间形成的 压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a a 挤压排气式 b b 气流负压式 c c 真空抽气式（2 2）磁吸式: :磁吸式手是利用磁 场产生的磁吸力来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过 723723C时就会失去磁性），另外，对 不允许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。根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为：a a 永磁式 b b励磁式6 6、什么是机器人的换接器？有何作用？答：换接

6、器一般由两部分组成：换接器插座和接器插头，它们分 别装在机器人的手部和机器人的腕部，能够使机器人快速自动的 更换手部。7 7、机器人腕部的作用是什么？有哪些典型机构？答：作用：改变或调整机器人手部在空间的姿态 （方向），并连接 机器人的手部和臂部。2 2）自由度：分别为回转（x x）俯仰（y y）偏 摆（z z）由三个回转关节组合而成。典型机构：1 1）液压摆动缸 2 2） 轮系机构一2 2 自由度（诱导运动）、轮系机构一 2 2 自由度（差动式）、 轮系机构精心整理- -来源网络一 3 3 自由度（正交、斜交）8 8、机器人柔顺腕部结构的作用是什么？柔顺装配有那两种方法？如何实现？答：作用：

7、消除机器人在进行装配作业时的装配误差， 装配误差：角度误差位置误差实现：主动柔顺边检测，边修正。被动柔顺角度误差回转运动- -回转机构位置误差 平移运动- -平移机构9 9、机器人臂部的作用是什么？实现两种运动方式的典型机构有哪些？答：作用：改变机器人手在空间的位置。（2 2）关节类型：平移关 节和回转关节。机器人臂部的伸缩、升降和纵（横）向的移动均 属于平移运动，其实现的典型机构主要有：（1 1）活塞油缸、活塞 气缸（2 2）齿轮齿条机构（3 3）丝杠螺母机构（4 4）曲柄滑块机构（5 5） 凸轮机构机器人臂部回转运动常用的典型机构有：（1 1）油马达、 气马达、摆动液压缸（2 2）各种轮系

8、机构（3 3）齿条齿轮机构（4 4） 滑块曲柄机构（5 5）活塞缸加连杆机构（机器人臂部的俯仰运动）1010、机器人机座的作用是什么？可分为哪两类？答：作用：支承着机器人自身重量及作业时的负载。分类：固定 式和移动式1111、机器人的机构简图如何绘制？ 机器人的机构运动简图是为了 用简洁的线条和符号来表达机器人的各种运动及结构特征。在国 标GB/T12643-90GB/T12643-90 中规定了机器人有关的各种运动功能的图形符 号。精心整理- -来源网络5555 页 56561212、机器人常见的驱动器有哪些？答：驱动器是用来驱动机器人操作机工作的动力装置。常见的驱 动器主要有电动驱动器、液

9、压驱动器和气动驱动器。1313、机器人电动驱动器有哪几种？答：电动驱动器是利用电能来实现旋转运动的驱动器，常见主要有：步进电机（steppingmotorsteppingmotor）、直流（DCDC 伺服电机、交流（AQAQ 伺服电机、直接驱动电机1414、直接驱动（DDDD 电机有何特点？有几种类型？答：DDDD 电机没有减速器，但要求能提供大输出转矩（推力），可控 性好。它被广泛地应用于装配 SCARSCAR 肌器人、自动装配机、加工 机械、检测机器及印刷机械等。DDDD 电机的类型：转动型 DDDD 电机（分为：HBHB 型转动 DDDD 电机和 VRVR 型转动 DDDD 电机）、直线

10、型 DDDD 电 机、平面型 DDDD 电机1515、机器人控制系统的组成包括哪些部分？答：机器人的控制系统主要是由硬件系统、控制软件、输入/ /输出设备、传感器等构成。硬件包括控制器、执行器、伺服驱动器。软件包括各种控制算法。Ppt86Ppt861616、机器人传感器如何分类？方式和种类有哪些？答：传感器的主要作用就是给机器人输入必要的信息。根据输人 信息源是位于机器人的内部还是外部，传感器可以分为两大类： 一类是为精心整理- -来源网络了感知机器人内部的状况或状态的内部测量传感器（简 称内传感器）。它是在机器人本身的控制中不可缺少的部分，虽 然与作业任务无关，却在机器人制作时将其作为本体一

11、个组成部V：-I丨.分，并进行组装；另一类是为了感知外部环境的状况或状态的外 部测量传感器（简称外传感器）。它是机器人适应外部环境所必 需的传感器，按照机器人作业的内容分别将其安装在机器人的 头部、肩部、腕部、臀部、腿部、足部等。 Ppt8889Ppt88891717、机器人最基本的控制方法有哪些？答：1 1）关节的运动控制及转矩（力）控制 2 2）轨迹控制 3 3）利用 传感器反馈的运动调整1818、机器人轨迹控制的两种方式是什么？ i答：如果要求机器人沿着一定的目标轨迹运动则是轨迹控制。对 于工业生产线上的机械臂，轨迹控制常用示教再现方式。示教再 现分两种：点位控制（PTP）， 用于点焊、

12、 更换刀具等情况；连续路径控制 （CP），用于弧焊、喷漆等作业。如果机器人本 身能够主动地决定运动，那么可经常使用路径规划加在线路径跟 踪方式进行控制。1919、机器人的现代控制方法有哪些？答：1 1）自适应控制自适应控制分为模型参考自适应控制和校正自 适应控制 2 2）智能控制技术智能机器人系统具有以下特征模型 的不确定性；系统的高度非线性；控制任务复杂性。学习控制 是人工智能精心整理- -来源网络技术应用到机器人领域的一种智能控制方法。已提出 多种机器人控制方法，如模糊控制、神经网络控制、基于感知器 的学习控制、基于小脑模型的学习控制等。除了上述控制方法之 外，人们也正在模仿生物体的控制机

13、理，研究仿生型的而非模型 的控制法，目前基于神经振子所生成和引入的节奏模式已经实现 了稳定的四足机器人、双足机器人的步行控制，基于行为的控制 方法已和集中式控制方法相结合，应用到足球机器人的控制系统r中。2020、机器人系统设计的基本原则有哪些？答：机器人系统是一个典型的完整机电一体化系统，是一个包括机械结构、控制系统、传感器等的整体。对于机器人这样一个结- .F*合了机械、电子、控制的系统，在设计时首先要考虑的是机器人 的整体性、整体功能和整体参数，然后再对局部细节进行设计 控制系统设计优先于机械结构设计（理论设计优先于实际设计） 原则：设计机器人之初，首先考虑的是机器人要实现的功能，然后根

14、据 功能要求来设计机器人的性能参数。控制系统的设计更多的是对 现有资源的整合和集成，总体方案设计完成之后，先确定控制系- -来源网络精心整理统的基本方案，在进行理论推导及实验仿真等验证是否满足设计 要求后，根据控制硬件的尺寸才能进行机械结构设计。这一设计原则的缺点是机械设计部分放在最后，机械加工周期影 响了机器人的总体研制进度，总体设计周期比较长。2121、机器人系统设计分为哪三个阶段？答：1 1)总体方案设计 2 2)详细设计 3 3)制造、安装、调试和编写设计文档第三章1,1,什么是齐次坐标？与直角坐标有何区别？303130312 2 齐次变换矩阵的意义是什么？37373,3,联合变换与单

15、步变换的关系是什么？4344454344454 4 已知齐次变换矩阵，如何计算逆变换矩阵？5050-57-575 5 机器人运动学解决什么问题？什么是正问题和逆问题？ 2 26 6 机器人的坐标系有哪些？如何建立？10107 7 建立运动学方程需要确定哪些参数？如何辨别关节变量？66-6866-688 8 第一种和第二种杆件坐标系下，相邻杆件位姿矩阵计算有何区别？ 81-9881-989 9 机器人运动学方程的正解和逆解有何特征？各应用在什么场合？逆解如何计算？ 100100-101-10110-11(141-142)10-11(141-142)第四章- -来源网络1.1.机器人动力学解决什么

16、问题？什么是动力学正问题和逆问题？2-32-3精心整理2 2 什么是牛顿方程？什么是欧拉方程？有何作用？ 11-1411-143 3 什么是惯性张量矩阵？如何计算？4 4 正向递推的作用是什么？分哪几步实现？5 5 反向递推的作用是什么？分哪几步实现？6 6 正向递推和反向递推的初始条件各是什么？当考虑杆件自重或 手部负载为重物时，正向递推初始条件有何变化？V：-I丨.7 7 写出机器人动力学模型，并简述各项的含义 ？ L一8 8（ 8989）第五章1 1、 控制系统的两大功能是什么？ 1 1、示教再现功能 2 2、运动控制 功能2 2、 简述两种控制方式及其技术指标。8-98-93 3、 简

17、述控制系统的组成及各个部分的作用。12-2112-214 4、 示教再现控制如何实现？影响示教和记忆的因素有哪些？2222j.5 5、 运动控制如何实现？可分为哪两步？ 29-3129-316 6、什么是轨迹规划？不同控制方式下各在什么坐标空间进行？33-3433-347 7、点位控制（PTPPTP 下的轨迹规划如何实现？ 3535- -来源网络&连续轨迹控制（CPCP 下的轨迹规划如何实现？ 57579 9、关节运动伺服控制方法有哪些？各有何特点？ 75-80-9075-80-901010、11-11-（ 133133）精心整理第一步：关节运动伺服指令的生成，即将机器人手部在空间的位 姿变化转换为关节变量随时间按某一规律变化的函数。这一步一 般可离线完成。第二步：关节运动的伺服控制，即采用一定的控制算法跟踪执行第一步所生成的关节运动伺服指令，这是在线完成的。5 5、轨迹规划及其实现方法：I（1 1）轨迹规划的概念：机器人关节运动伺服指令的轨迹规划生成方法是指根据作业任务要求的机器人手部在空间的位姿、速度等 运动参数的变化，通过机器人运动学方程的求解和各种插补运算 等数学方法最终生成相应的关节运动伺服指令。* *示教