机器人复习题及参考答案

1、二、简答题：机器人学导论机器人学主要包含哪些研究内容？机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？机器人控制系统的基本单元有哪些？直流电机的额定值有哪些？常见的机器人外部传感器有哪些？简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？请简述模糊控制器的组成与各组成部分的用途。从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？：试论述机器人技术的发展趋势。试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。试论述机器人静力学、动力

2、学、运动学的关系。机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？试论述工业机器人的应用准则。（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分：1.u7,3,2u（1）z轴旋90（2y903x4y轴平移-3z7 t 各点的齐次坐标。L2L3dL2L3d23L11ztvwOyxu二、简答题：1. 答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1(22. 答：目前常用的有如下几种形式：(1)手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。(2)具有占地面积小而工作范围大的特点。(3)道移动，以扩大其活动范围。(4)3.答：拉格朗日运动方程式一般表示为：d L L dt qq式中，q是广义力。

3、L是拉格朗日算子，表示为K是动能；P是位能。L K P4.答：构成机器人控制系统的基本要素包括： (1)(2)(3)(6)5.答：直流电动机的额定值有以下几项：(1)额定功率，是指按照规定的工作方功率，单位为。(2)额定电压，是电动机电枢绕组能够安全工作的最大外加电V(3A(46. 与视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。7.来的回波延迟时间tR为：R v t / 2如果空气温度为（)，则声速v可由下式求得：v0.607T8. 答：(1)要可以选用不同的计算机与其外设来满足机器人视觉信息处理与其机器人控制的需要；(5)9. 答：预处理的主要目的是清楚原始图像中各种噪声等无用的信息，

4、改进图像的换和锐化等。10. 4模糊化。(1)(3)(4)11. 答：机器人编程语言可分为：(1) 动作级：以机器人末端执行器的动作为中心(2)(3)只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思考一边工作。12. 答：(1(2)划和轨迹跟踪；(3)(4三、论述题：1.答：科学技术水平是机器人技术的基础，科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面：(1)(2)(3)感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算(4)(6)术的一场革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微型机器人技术的研究

5、主要集中在系统结构、运动方式、控制方，法、传感技术、通信技术以与行走技术等方面。(8) 软机器人技术。主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是友好的。(9) 仿人和仿生技术。这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某些方面进行一些基础研究。2. 答：精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。是在一平均值附近变化，该平均值代表精度，而变化的幅度代表重复精度。

6、和命令所能够设定的位置之间的差距。位和缓冲等因素。精度。3. 答：轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人，在相对平坦的地面行走在不平地面和松软地面上的运动速度较高，能耗较少。4. F与驱从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系。会产生怎样的关节位置 、关节速度 、关节加速度 ，处理这种关系称为动力学（。对于动力连杆的质量中心与关节轴的距离有关。运动学、静力学和动力学中各变量的关系如下图所示。图中用虚线表示的关系可通过实线关系的组合表示，这些也可作为动力学的问题来处理。5.答：设计和应用工业机器人时，应全面考虑和均衡机器人的通用性、环境的适应性、耐久性、可靠性和经济性等因素，具体遵循的

7、准则如下。从恶劣工种开始采用机器人作岗位上代替下来，将从根本上改善劳动条件。在生产率和生产质量落后的部门应用机器人改善。要估计长远需要一般来讲，人的寿命比机械的寿命长，不过，如果经常对机械进行保养和维修，对易换件进行补充和更换，有可能使机械寿命超过人。另外；工人会由于其自身的意志而放弃某些工作，造成辞职或停工，而工业机器人没有自己的意愿， 因此机器人的使用不会在工作中途因故障以外的原因停止工作，能够持续从事所交给的工作，直至其机械寿命完结。机器人的投入和使用成本虽说机器人可以使人类摆脱很脏、很危险或很繁重的劳动，但是工厂经理们能源、设备和成本等。可以用偿还期Y于其偿还期，使用机器人是有效益的。

8、在工作的所有工人，并接替他们的工作，显然是不可能的。线中的恰当位置上，使它成为工人的好助手。四、计算题：1.解：点u7,3,2,Tv=(z,90)u0 1 0 0730 0 03 7 0 01 02 20 0 0 1 001 032w=(y,90)v01 0 0 77 0 0 230 00 1 1 t=(43,7)w0 10 00 0042 60 37 4 1730 1 1 6.解：建立如图的坐标系，则各连杆的参数为：x1x2xx1x2x3y1z2z3z0y0L2x0连杆转角n偏距dn扭角i1杆长ai11110020d290033L200由连杆齐次坐标变换递推公式0ai1s cd ii1ii1i1ii1iisii1dici1 0001有00000 00s00001d s00 11 ， 222 ，331 010100 3 01 00010001 001故c1s3sc1s3s sc0L1001s 13131 （2）31 2 3 300sin1 cos1三连杆操作臂的逆运动学方程：第一组解：由几何关系得x L2 cos2 L3 cos(2 3 ) （1）y L2 sin 2 L3 sin(2 3 )（2） 将（1）式平方加（2）式平方得x2 y2 L2 L2 2L L cos由此式可