机器人课程考试复习大纲及答案(终极版)

1、机器人课程述评一、名词解释工作空间：当工业机器人执行一项任务时，其腕轴的交点可以在空间活动的范围内。刚体的自由度：一个物体可以在坐标系中独立运动的次数机器人的自由度：机器人末端成员独立运动的次数。机器人工作载荷：在规定的性能范围内，机器人在机械接口处能承受的最大载荷(包括手)。机器人运动学的正反问题：机器人的正动力学问题知道机器人每个关节的驱动力或扭矩，并且计算机器人每个关节的轨迹或末端执行器(姿态)的轨迹。机器人的逆动力学问题知道机器人每个关节的轨迹或末端执行器(姿态)的轨迹，并计算机器人每个关节的驱动力或扭矩。雅可比矩阵：研究机器人操作空间速度和关节空间速度之间的线性映射关系，即雅可比矩阵

2、机器人运动学：从几何学的角度处理手指位置和关节变量之间的关系称为运动学。机器人动力学：机器人的每个关节变量相对于时间的一阶导数和二阶导数与每个致动器的驱动力或力矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。脉宽调制驱动：脉宽调制驱动DC伺服电机的调节特性：指当转矩恒定时，电机转速与控制电压之间的关系。DC伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与额定负载下的实际角速度之差，以及给定转速之比。教学再现：一种机器人，可以重复再现由教学编程存储的作业程序。有两种教学方法：直接教学和间接教学。直接示教是指操作者根据给定的运动顺序，使用插入机器人手臂的操作杆来示教动作内容，机器人自动将顺序、位置和时

3、间等具体值记录在存储器中。在再现过程中，存储的信息按顺序读出，并重复示教过程。间接教学通过使用教学盒(或教学设备)来教授。操作员通过示教盒的按键操作完成空间操作轨迹点及其速度等相关信息的示教，然后使用操作面板用机器人语言命令编辑用户的工作程序，并将其存储在示教数据区。在再现过程中，机器人的计算机控制系统自动逐个获取教学命令和位置数据，进行解释、计算和判断，并向相应的驱动系统或端口发送各种控制信号，使机器人忠实地再现教学动作。PID控制：指根据偏差(P，比例)、积分(I，积分)和微分(D，导数)的比例进行控制。离线编程：指预先用机器人编程语言编程，而不是用教学方法。第二，填空1.根据机械特性，机

4、器人可分为(关节型机器人)和(非关节型机器人)。2.机器人系统由(驱动系统)、(机械系统)、(感知系统)和(人机交互系统、机器-环境交互系统、控制系统等组成。)。3.机器人的重复定位精度是指机器人末端执行器为了重复到达相同的目标位置(理想位置)而实际到达的位置之间的接近度。4.齐次坐标001 T表示Z方向。5.机器人运动学是研究机器人末端执行器的位姿和运动与关节空间之间的关系。6.如果机器人两个相邻关节的轴相交，连接两个关节的连杆长度为零。7.牛顿法和拉格朗日法是建立机器人动力学方程的常用方法。8或6自由度机器人具有解析逆解的条件是机器人操纵器的独立关节变量大于末端执行器的运动自由度。9.机器

5、人的驱动方式主要有(液压的)、(气动的)和(电动的)。10.机器人中常用来测量转速的传感器包括测速发电机和增量编码器。11.机器人控制系统根据其控制模式可分为程序控制模式、自适应控制模式和人工智能控制模式。三、选择题(4选1)1.谁提出了机器人的三个原则？(四)(a)森郑弘(b)约瑟夫英格博格(c)托莫维奇(d)阿西莫夫2.当代机器人大军中的主要机器人有：(一)(a)工业机器人(b)军事机器人(c)服务机器人(d)特殊机器人3.哪两个变量构成了手的姿势？(二)(a)位置和速度(b)姿态和位置(c)位置和操作状态(d)姿态和速度4.运动学主要研究机器人：(b)(a)什么是动力源，(b)运动和时间

6、的关系，(c)动力的传递和转换，(d)运动的应用5.动力学主要与机器人有关：(c)(a)什么是动力源，(b)运动和时间的关系，(c)动力的传递和转换，以及(d)动力的应用6.传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易于测量的小信号进行转换，使传感器的信号输出满足特定工业系统的要求。一般来说：(一)(甲)420mA、5 5V(乙)020mA、05V(丙)-20mA20mA、5 5V(丁)-20mA20mA、05V7.当传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值代表传感器的_ _ _ _ _ _参数。(四)(a)抗干扰能力(b)准确度(c)线性度(d)灵敏度8.6维力和力矩传感器主

7、要用于(d)(a)精密加工(b)精密测量(c)精密计算(d)精密装配9.机器人轨迹控制过程需要通过求解_ _ _ _ _ _获得每个关节角度的位置控制系统的设定值。(二)(a)正向运动学(b)反向运动学(c)正向动力学(d)反向动力学模拟通信系统和数字通信系统的主要区别是什么？(二)(a)不同的载波频率，(b)信道传输的不同信号，(c)不同的调制方法，以及(d)不同的编码方法4.真或假(回答是/否)1.机械手也可以称为机器人。Y2.完成特定操作时具有冗余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。Y3.关节空间由所有关节参数组成。Y4.任何复杂的运动都可以分解成简单的绕轴平移和旋转运动的组合。Y5.关

8、节1的坐标系位于关节1-1的末端。N6.臂解有解的必要条件是串联链中的自由度等于或小于6。N7.对于具有外力的非保守力学系统，拉格朗日动力函数L可以定义为系统总动能和总势能之和。N8.由电阻应变计组成电桥可以构成测量重量的传感器。Y9.激光测距仪可以探测散装材料的重量。Y10.运动控制的电子齿轮模式是一个随动系统，其中主动轴和从动轴保持灵活的传动比。Y11.谐波减速器的名字来源于这样一个事实，即刚性轮齿圈上任何一点的径向位移近似为余弦波形。NV.短文问题1.国内外机器人技术发展的特点是什么？回答：1。传感器智能机器人发展迅速。新智能技术的概念和应用研究正在酝酿新的突破。模块化设计技术。机器人工

9、程系统正在兴起。对微型机器人的研究取得了突破。应用领域正在向非制造业和服务业扩展。对步行机器人的研究正引起人们的注意。敏捷制造生产系统。军事机器人将配备部队。2.机器人有哪些分类方法？还有其他分类方法吗？回答：1。根据机械手的几何结构，2。根据机器人的控制方式，3。根据机器人控制器的信息输入模式，4。根据机器人的智能程度，5。根据机器人的机动性，6。根据机器人的用途3.什么是“机器人的三大规则”？它的意义是什么？4.工业机器人和智能机器人的定义是什么？工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。工业机器人是一种自动执行工作的机器设备。它是一种依靠自身的动力和控制能力实现各种功能的机

10、器。它可以接受人类的命令，也可以根据预先编制的程序运行。现代工业机器人也可以根据人工智能技术制定的原则和程序行动。迄今为止，世界上还没有智能机器人的统一定义。大多数专家认为，智能机器人至少应该具备以下三个要素：第一，感官要素，用于了解周围环境的状态；第二是运动元素，它对外界做出反应性的动作；第三是思维因素，根据感官因素获得的信息，思考出应该采取什么样的行动。5.智能机器人是什么意思？智能机器人有各种内部和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉和嗅觉。除了受体，它还有效应器作为作用于周围环境的手段。这是肌肉，或自定步调的马达，它移动手、脚、长鼻子、触须等。由此可见，智能机器人必须至少有三个要素：感官

11、要素、运动要素和思维要素。6.空间激光切割机械手需要多少自由度？要求能够定位激光束的焦点，并且能够切割任何曲面。定位需要三个自由度，切割曲面需要三个自由度，总共六个自由度7.机器人的灵活性、自由度和冗余度的概念及其相互关系是什么？灵活性=自由度冗余8.为了将圆柱形零件放置在平板上，机器人应该至少有几个自由度。答：总共需要5个：3个用于定位，2个用于调平9.机器人精度、重复精度和空间分辨率的含义和区别是什么？答：精度、重复精度和分辨率用于定义机械手的定位能力。精度是相对于其参照系的位置的绝对度量，它指的是机器人手的实际到达位置和期望的到达位置之间的差异。机器人的精度取决于机械精度和电气精度。重复

12、精度是指在相同的运动位置指令下，连续几次测量机器人轨迹之间的误差。如果机器人在某个位置重复执行给定的命令，它每次行进的距离不是相同的，而是围绕平均值变化，平均值表示精度，变化的幅度表示重复精度。分辨率指的是机器人每条轴可以达到的最小移动距离或旋转角度。准确度和分辨率不一定相关。设备的运动精度是指由命令设置的运动位置和设备在执行命令后能够到达的运动位置之间的差异，而分辨率反映了实际需要的运动位置和命令能够设置的位置之间的差异。工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求根据其使用要求来确定。机器人能够达到的精度取决于机器人结构的刚性、运动速度的控制和驱动方式、定位和缓冲等。由于机器人具有旋转关节，其线

13、性分辨率随着不同的回转半径而变化，这使得很难确定机器人的精度。因为精确度通常很难测量，工业机器人通常只给出重复的精确度。10、机器人学主要包括哪些研究内容？机器人研究的基本内容如下：(1)空间机构；(2)机器人运动学；(3)机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。11.机器人运动分析的一般过程是什么？为什么要对机器人进行动态分析？回答：1。建立坐标系2。确定连杆参数3。写出齐次矩阵4。写方程式机器人动力学研究的目的是建立力、质量和加速度之间的关系，以及力矩、惯性和角速度之间的关系。确定力和力矩，并计算每个驾驶员所需的驱动力，以便在机器人连杆

14、和关节上产生期望的加速度。根据相关方程，考虑机器人的外部载荷，计算出驾驶员可能承受的最大载荷，设计出能够提供足够的力和力矩的驾驶员。研究了机器人各部分之间的关系，合理设计了机器人各部分。12.简述建立工业机器人运动学方程的方法和步骤。建立每个连杆的坐标系，确定每个连杆的D-H参数，写出每个齐次矩阵(用公式和D-H参数计算每个连杆之间的D-H矩阵)，写出运动学方程(根据建立的机器人机构的运动学方程)13.方向余弦矩阵的特征是什么“方向余弦矩阵”是由两组不同的标准正交基的基向量之间的方向余弦形成的矩阵。方向余弦矩阵可以用来表示一组标准正交基和另一组标准正交基之间的关系，也可以用来表示一个向量到另一

15、组标准正交基的方向余弦。方向余弦矩阵是正交矩阵，其中每一列或每一行中元素的平方和是1，并且两个不同列或不同行中对应元素的乘积之和是0。14.机器人的雅可比矩阵是什么意思？联合空间和运算空间的方程系数矩阵()15.机器人的奇怪状态是什么？当机器人的雅可比矩阵的行列式等于零时，自由度将减小，公交车的运动将受到限制。16.简述齐次变换矩阵的物理意义。回答：1。发挥坐标转换的作用。2、代表物体的位置和姿态17.工业机器人通常使用什么类型的驱动器，并简要说明它们的特点。(1)电驱动能源简单，变速范围大，效率高，转动惯量小，速度和位置精度高，但大多与减速装置连接，直接驱动比较困难。(2)液压驱动器具有功率

16、大的优点，不需要减速齿轮就可以直接连接到从动杆上。它结构紧凑，刚性好，响应快，伺服驱动精度高。但是，有必要增加一个液压源，该液压源容易发生液体泄漏，不适合高低温和有清洁要求的场合。因此，液压致动器目前主要用于超高功率操作机器人系统或机器人工程机械。(3)气动驱动器结构简单、清洁、动作灵敏、具有缓冲功能。然而，也有必要增加一个气压源。与液压执行机构相比，它们功率小、刚性差、噪音大、速度控制困难。因此，它们主要用于精度低但要求清洁和防爆的点对点控制机器人。常用的工业机器人的传动系统是什么？齿轮传动、蜗杆传动、滚珠丝杠输出传动、同步齿形带传动、链传动和行星齿轮传动19.为什么机器人系统中经常需要传动(减速)系统？因