机器人技术考试复习题
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。
答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
1.机器人的动作结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。
2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3.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。
4.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的干预。
0.2工业机器人与数控机床有什么区别？
答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链；
2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统；
3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。
4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。
0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。
重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。
工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。
工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为
手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
0.6什么叫冗余自由度机器人？
答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
1.1 点矢量v为
x
y
z
O
u
v
w
t，相对参考系作如下齐次坐标变换：
A=
θ1
θ2
L 2
L 1
x
y
P
写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
解：v ，
=Av=
τ1
L 2
x
y
P
L 1
τ2
F A F B 0y f ????
??
0x f ??
????
????????????100.3000.2000.10=?????
?
??????13932.1966.9 属于复合变换：
旋转算子Rot （Z ，30）=
θ3
d 2
θ1
L 1
L 2L 3
平移算子Trans （11.0，-3.0，
9.0）=?
?
???
????
???-10000.91000.30100.11001 1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z 0 轴转45，再绕其X 0轴转30，最后绕其Y 0轴转60，试求该齐次坐标变换矩阵。
解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y ，60）Rot （X ，30）Rot(Z ，45）
=
??
???
???????-???????
??
???-?????????
???-100
010000707.0707.000707.0707
.010000866
.05.0005.0866.0000
011000
05.00866.000100866.005.0=
??
???
????
???----100
0433.0436.0436.005.0612
.0612.00750.0047.0660.0 1.3 坐标系{B}起初与固定坐标系{O}相重合，现坐标系{B}绕Z B 旋转30，然后绕旋转后的动坐标系的X B 轴旋转45，试写出该坐标系{B}的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。
解：起始矩阵：B=O=?
?
???
????
???100001000010
0001 最后矩阵：B′=Rot(Z ，30）B Rot （X ，45）=?
?
????
???
???--100
00707.0707.000612.0612.05
.000
353.0866
.0 1.4 坐标系{A}及{B}在固定坐标系{O}中的矩阵表达式为
{A}=??
????
?
??
???--10000.20866.0500.0000.00.10500.0866
.0000.00.0000.0000.0000.1 {B}=??
???
??
??
???----10
00
0.3866.0433.0250.00.3500.0750
.0433.00.3000.0500
.0866.0 画出它们在{O}坐标系中的位置和姿势；
A=Trans （0.0，10.0，-20.0）Rot （X ，30）
O
B=Trans(-3.0，-3.0，3.0）Rot(X ，30）Rot （Z ，30）O
1.5 写出齐次变换阵H A
B ，它表示坐标系{B}连续相对固定坐标系{A}作以下变换： （1）绕A Z 轴旋转90。 （2）绕A X 轴旋转-90。 （3）移动[]T
973。
解：
H A B
=Trans （3，7，9）Rot （X ，-90）Rot （Z ，90）
=?
?
?????
??
???-???????
??
???-????????????1000010
00001001
01000001
00100000
11000910070103001=??
???
??
??
???-?????????
???-1000010
00001001
0100090107100300
1=??
???
??
??
???--1000900171003010 1.6 写出齐次变换矩阵H B
B ，它表示坐标系{B}连续相对自身运动坐标系{B}作以下变换： （1）移动[]T
973
。
（2）绕B X 轴旋转90。. （3）绕B Z 轴转-90。.
H B B
=Trans （3，7，9）Rot （X ，90）Rot （Z ，90）=
?
?
???
??
??
???-???????
??
???-????????????1000
0100
0001001010000010
010000
01
1000910070103001=
x 0
y 0
O
x 1
y 1x 2
y 2
x 3
y
3
1.8 如题1.8图所示的二自由度平面机械手，关节1为转动关节，关节变量为θ1；关节2为移动关节， 关节变量为d 2。试：
（1）建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。 （2）按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。
解：建立如图所示的坐标系 参数和关节变量
连杆 θ α а d 1
θ1 0 0 0 2
d 2
?
?
??????????-==1000
00000000),(11
1111θθ
θθθC S S C Z Rot A ?
?
???
?
??????==100001000010001
)0,0,(222d d Trans A 机械手的运动方程式：
θ1 0 30 60 90 d 2/m
0.50
0.80
1.00
0.70
=?=2
12A A T ?
?
???
?
?
?????-1000
0100sin 0cos sin cos 0sin cos 12111211θθθθθθd d 当θ1=0 ， d 2=0.5时：
手部中心位置值?
?
???
????
???=1000
00000010
5.0001
B 当θ1=30 ， d 2=0.8时
手部中心位置值 ?
????
??
??
???-=1000
00004.00866.05.0433.005
.0866.0B
当θ1=60 ， d 2=1.0时
手部中心位置值?
?
???
????
???-=100
0000866.005.0866
.05.00
866.05.0B 当θ1=90 ， d 2=0.7时
手部中心位置值??
???
??
??
???-=100
000007.000
100
1
0B 1.11 题1.11图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为1m ，试建立各杆件坐标系，
求出1A ，2A 的变换矩阵。
解：建立如图所示的坐标系 参数和关节变量
连杆 θ α а d 1
1θ
1 0 0 2
2θ-
1
A 1=Rot(Z , θ1) Trans(1,0,0) Rot(X , 0o)=??
???????
???-100001000cos sin 0sin cos 11
1
111θθθ
θθθs c A 2= Rot(Z , -θ2)Trans(l, 0, 0)Rot(X , 90o)?????
????
???-=100
00000
0002
2
22θθθθc c s s 1.13 有一台如题1.13图所示的三自由度机械手的机构，各关节转角正向均由箭头所示方向指定，请标出各连杆的D-H 坐标系，然后求各变换矩阵1A ，2A ，。
解：D-H 坐标系的建立
按D-H 方法建立各连杆坐标系 参数和关节变量
连杆 θ
α
a d
1 θ1 90 0
1L +2L
2 θ2
0 3L 0 3
θ3
4L
1A =??
???
?
???
???+-10
0100cos 0sin 0
sin 0cos 211
1
11L L θθ
θθ 2A =
????????????-10000100sin 0cos sin cos 0sin cos
23222322θθθθθθL L 3A =?
?
???
??
?????-1000
010
0sin 0cos
sin cos 0sin cos
343
33433θθθθθθL L
3.1 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。 答：机器人的轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点位移，速度和加速度。 轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干个点，将其经运动学反解映射到关节空间，对关节空
间中的相应点建立运动方程，然后按这些运动方程对关节进行插值，从而实现作业空间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划。
（1）示教—再现运动。这种运动由人手把手示教机器人，定时记录各关节变量，得到沿路径运动时各关节的位移时间函数q(t)；再现时，按内存中记录的各点的值产生序列动作。 （2）关节空间运动。这种运动直接在关节空间里进行。由于动力学参数及其极限值直接在关节空间里描述，所以用这种方式求最短时间运动很方便。
（3）空间直线运动。这是一种直角空间里的运动，它便于描述空间操作，计算量小，适宜简单的作业。
（4）空间曲线运动。这是一种在描述空间中用明确的函数表达的运动。
3.2 设一机器人具有6个转动关节，其关节运动均按三次多项式规划，要求经过两个中间路径点后停在一个目标位置。试问欲描述该机器人关节的运动，共需要多少个独立的三次多项式?要确定这些三次多项式，需要多少个系数? 答：共需要3个独立的三次多项式； 需要72个系数。
3.3 单连杆机器人的转动关节，从q = –5°静止开始运动，要想在4 s 内使该关节平滑地运动到q =+80°的位置停止。试按下述要求确定运动轨迹： (1)关节运动依三次多项式插值方式规划。
(2)关节运动按抛物线过渡的线性插值方式规划。
解：（1）采用三次多项式插值函数规划其运动。已知,4,80,50s t f f ==-=
θθ代入可得系数为66.2,94.15,0,53210-===-=a a a a 运动轨迹：
()()()t
t t t t t t t 96.1588.3198.788.3166.294.155232-=-=-+-=???
θθθ
（2）运动按抛物线过渡的线性插值方式规划：
,4,80,50s t f f ==-= θθ
根据题意，定出加速度的取值范围：
225.2116
854s =?≥?
?θ
如果选2
42s
=?
?θ，算出过渡时间1a t ，
1a t =[42
285
4244422422???-?-]=0.594s
计算过渡域终了时的关节位置1a θ和关节速度?
1θ，得
1a θ= 4.2)594.0422
1
(52=??+-
s s a s t 95.24)594.042(111=?==?
??θθ
4.1 机器人本体主要包括哪几部分？以关节型机器人为例说明机器人本体的基本结构和主要特点。
答：机器人本体：(1)传动部件 (2)机身及行走机构
(3)机身及行走机构 （4)腕部 (5)手部
基本结构：机座结构、腰部关节转动装置、大臂结构、大臂关节转动装置、小臂结 构、小臂关节转动装置、手腕结构、手腕关节转动装置、末端执行器。
主要特点：(1) 一般可以简化成各连杆首尾相接、末端无约束的开式连杆系，连杆 系末端自由且无支承，这决定了机器人的结构刚度不高，并随连杆 系在空间位姿的变化而变化。
(2) 开式连杆系中的每根连杆都具有独立的驱动器，属于主动连杆系， 连杆的运动各自独立，不同连杆的运动之间没有依从关系，运动灵 活。
(3) 连杆驱动扭矩的瞬态过程在时域中的变化非常复杂，且和执行器反
馈信号有关。连杆的驱动属于伺服控制型，因而对机械传动系统的刚 度、间隙和运动精度都有较高的要求。
(4) 连杆系的受力状态、刚度条件和动态性能都是随位姿的变化而变化 的，因此，极容易发生振动或出现其他不稳定现象。
一、机器人的定义
一种拟人功能的机械电子装置。
A mechantronic device to imitate some human functions 。 二、机器人三原则
1.机器人不应伤害人类；
2.机器人应遵守人类的命令，与第一条相抵触的命令除外；
3.机器人应能保护自己，与第二条相抵触者除外。 三、解释机器人的“通用性”和“适应性”
“通用性”：在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工
作。包括机械系统的机动性与控制系统的灵活性。
“适应性”:能自动执行这些未经完全指定的任务，而不管任务执行过程中所发生
的没有预测到的环境变化。
四、什么叫：基准坐标系？构件坐标系？
基准坐标系称为参考坐标系。在变换中是不动的坐标系。
构件坐标系其固接在物体或机器人上。其变换后相对参考坐标系发生位姿改变。
五、求点 621u i j k =++
①绕z 轴旋转90°后的坐标，②再绕y 轴旋转90°后的
坐标
90900060100629090002100026001010010110
0011000111900900200100100601009009001100000011c s s c v c s s c ω?-?--??????????
?????????????
?????????===???????????
?????????????????????-????????????=
=????-??-?
??????? 216612000111-??????????????????=??????????????????
六、有机器人各杆件的参数如下表，请推导出各个杆件的A 矩阵
?????
???????--=10
0010000011111c s s c A ?
?????
??????-=10
201000002
2
222d c s s c A
?
????
?
??????=1000100001000
0133
d A
连杆 变量
扭转角α 公垂线长
a 连杆间距离
d cos α sin α 1 1θ
-90° 0
0 -1 2 2θ
90° 0 2d 0 1 3 3d
0° 0 3d
1 0 4 4θ -90° 0 0 0 -1 5 5θ 90° 0 0 0 1 6
6θ
0°
1
?????
???????--=10
0010000044
444c s s c A ?????
???????-=10
001000005
5
555c s s c A ?????
???????-=10
0100000066666c s s c A
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案
二、简答题：
1.机器人学主要包含哪些研究内容？
2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？
3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？
4.机器人控制系统的基本单元有哪些？
5.直流电机的额定值有哪些？
6.常见的机器人外部传感器有哪些？
7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。 8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？
9.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？ 10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。
11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？ 12.仿人机器人的关键技术有哪些？ 三、论述题：
1.试论述机器人技术的发展趋势。
2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
3.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。
4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
5.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？
6.试论述工业机器人的应用准则。 四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：
1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。
x
y
z
O
u
v
w
t
2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。
θ1
θ2
θ3
L 2
L 1
L 3
x 0
y 0
O
3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1
和θ2.
θ1
θ2
L 2
L 1
x
y
P
4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ
A 和τ
B 。
τ1
L 2
x
y
P L 1
τ2F A F B 0y f ??
????
0x f ??????
5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长
l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅
可比矩阵为
1121221211212
212l s l s l s l c l c l c θθ---??
=?
?+??
J θ1
-θ2
l 2
l 1
x 0
y 0
O
x 3
y 3v 3
6.如图所示的三自由度机械手（两个旋转关节加一个平移关节，简称RPR机械手），求末端机械手的
运动学方程。
L2L3
d2
θ3
θ1
L1
参考答案
一、名词解释题：
1. 自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。
2. 机器人工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。
3. 柔性手：可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。
4. 制动器失效抱闸：指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。
5. 机器人运动学：从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。
6. 机器人动力学：机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系，
即机器人机械系统的运动方程。
7. 虚功原理：约束力不作功的力学系统实现平衡的必要且充分条件是对结构上允许的任意位移（虚位移）
施力所作功之和为零。
8. PWM 驱动：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ）驱动。 9. 电机无自转：控制电压降到零时，伺服电动机能立即自行停转。
10. 直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。
11. 直流伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之差，与给
定转速之比。
12. PID 控制：指按照偏差的比例（P, proportional ）、积分（I, integral ）、微分（D, derivative ）进
行控制。
13. 压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。 14. 图像锐化：突出图像中的高频成分，使轮廓增强。
15. 隶属函数：表示论域U 中的元素u 属于模糊子集A 的程度，在[0, 1]闭区间内可连续取值。 16. BP 网络：BP (Back Propagation)神经网络是基于误差反向传播算法的人工神经网络。 17. 脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。 18. AUV ：Autonomous Underwater Vehicle 无缆自治水下机器人，或自动海底车。 二、简答题：
1.答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(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。
2.答：目前常用的有如下几种形式：(1)横梁式。机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。(2)立柱式。多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大的特点。(3)机座式。可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。(4)屈伸式。臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。
3.答：拉格朗日运动方程式一般表示为：
d d L L
τt q q ????-
= ?????
式中，q 是广义坐标；τ是广义力。L 是拉格朗日算子，表示为
L K P =-
这里，K 是动能；P 是位能。
4.答：构成机器人控制系统的基本要素包括： (1) 电动机，提供驱动机器人运动的驱动力。(2) 减速器，为了增加驱动力矩、降低运动速度。(3) 驱动电路，由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电流较大，机器人常采用脉冲宽度调制（PWM ）方式进行驱动。(4) 运动特性检测传感器，用于检测机器人运动的位置、速度、加速度等参数。(5) 控制系统的硬件，以计算机为基础，采用协调级与执行级的二级结构。(6) 控制系统的软件，实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能。
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式运行时所能提供的
输出功率。对电动机来说，额定功率是指轴上输出的机械功率，单位为kW。(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压或输出电压，单位为V。(3)额定电流，是指电动机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最大电流，单位为A。(4)额定转速，指电动机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电动机的旋转速度，单位为r/min。
6.答：常见的外部传感器包括触觉传感器，分为接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。
7.答：在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间Δt，计算出被测物体的距离R，假设空气中的声速为v，则被测物与传感器间的距离R为：
=??
R v t
/2
如果空气温度为T（℃)，则声速v可由下式求得：
()
=+
v T
331.50.607m/s
8.答：(1) 景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等；
(2) 视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号；(3) 视频信号处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统；(4) 计算机及其设备，根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息处理及其机器人控制的需要；(5) 机器人或机械手及其控制器。
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，改进图像的质量，增强兴趣的有用信息的可检测性。从而使得后面的分割、特征抽取和识别处理得以简化，并提高其可靠性。机器视觉常用的预处理包括去噪、灰度变换和锐化等。
10.答：模糊逻辑控制器由4个基本部分组成，即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。(1) 模糊化：将检测输入变量值变换成相应的论域，将输入数据转换成合适的语言值。(2) 知识库：包含应用领域的知识和控制目标，它由数据和模糊语言控制规则组成。(3) 推理算法：从一些模糊前提条件推导出某一结论，这种结论可能存在模糊和确定两种情况。(4) 逆模糊化：将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为系统的输入值。
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来描述各种操作，要在程序中说明每个动作。(2) 对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等，特别适用于组装作业。(3) 任务级：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) 仿人机器人的机构设计；(2) 仿人机器人的运动操作控制，包括实时行走控制、手部操作的最优姿态控制、自身碰撞监测、三维动态仿真、运动规划和轨迹跟踪；(3) 仿人机器人的整体动力学及运动学建模；(4) 仿人机器人控制系统体系结构的研究；(5) 仿人机器人的人机交互研究，包括视觉、语音及情感等方面的交互；(6) 动态行为分析和多传感器信息融合。
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) 工业机器人操作机结构的优化设计技术。
(2) 机器人控制技术。。(3) 多传感系统。(4) 机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术。。(5) 虚拟机器人技术。(6) 多智能体控制技术。。(7) 微型和微小机器人技术。(8) 软机器人技术。(9) 仿人和仿生技术。。
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。
精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实际到达位置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。
重复精度指在相同的运动位置命令下，机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令，它每次走过的距离并不相同，而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。
分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。
工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于
机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。
由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定，通常工业机器人只给出重复精度。
3.答：轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人，在相对平坦的地面上，用车轮移动方式行走是相当优越的。车轮的形状或结构形式取决于地面的性质和车辆的承载能力。在轨道上运行的多采用实心钢轮，室外路面行驶的采用充气轮胎，室内平坦地面上的可采用实心轮胎。足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力，足式运动方式的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，而轮式行走工具必须面临最坏的地形上的几乎所有点；足式运动方式还具有主动隔震能力，尽管地面高低不平，机身的运动仍然可以相当平稳；足式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.答：静力学指在机器人的手爪接触环境时，在静止状态下处理手爪力F 与驱动力τ的关系。动力学研究机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。而运动学研究从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系。 。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。
1.解：点u 的齐次坐标为：[]7,3,2,1T
v = Rot(z,90°)u = 0100731
00037001022000111--??????
???????
?????=??????
????????????
w = Rot(y,90°)v = 00103201
0077100023000111-??????
???????
?????=??????
-???????????? t = Trans(4,-3,7)w = 100
4260
1037400173100
00111????????????-?
?????=??????
??????
??????
2.解：建立如图1的参考坐标系，则
10
T =111
1000000100
001c s s c -????????????,21T =2
212200000100
01c s L s c -?????????
???,32T =3
323300000100
01c s L s c -??
??????
????
x 0
y 0
O
x 1
y 1x 2
y 2
x 3
y 3
图1
30
T =10T 21T 32T =12312311212123
12311212000010
01c s L c L c s
c L s L s -+????+??????
??
其中()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++. 3.解：如图2所示，逆运动学有两组可能的解。
θ1
θ2
x
y
P
θ1'
α
α'
θ2'
图2
第一组解：由几何关系得
()11212cos cos x L L θθθ=++ （1）
()11212sin sin y L L θθθ=++ （2）
（1）式平方加（2）式平方得
222
2121222cos x y L L L L θ+=++
222
212
212arccos 2x y L L L L θ??+--=>= ???
221122sin arctan arctan cos L y x L L θθθ????
=- ? ?+????
第二组解：由余弦定理， ()222
212
12arccos 2x y L L L L α??-+++?
?=????
2
'θπα=+
()1
'arctan 2
y x παθ-??=
+ ?
??
4.解：由关节角给出如下姿态：
()()()
()11212212221
11212212sin sin sin 0cos cos cos L L L L L J L L L L θθθθθθθθθθ--+-+??--??
==?
???+++??????
由静力学公式T
J F τ=
2212200x x T
A A x L f L L f J F L L f τ--??
????===??????--??????
1212000y T
B B y L f L L J F f L τ-????
??===??????-??????
5.解：因为：1121221211212
212l s l s l s l c l c l c θθ---??
=?
?+??
J 因此，逆雅可比矩阵为：212212
1
1121211212122
1l c l s l c l c l s l s l l s θθθ-?
?=
??----??
J
因为，1
-= J v θ
，且v =[1, 0]T ，即v X =1m/s ，v Y =0，因此
1
21221211212112121222121
121122
2212
1101rad/s=-2rad/s 0.54rad/s l c l s l c l c l s l s l l s c l s c c
l s l s θθθθθθθθθθθ??????=??????----????????
===--= （算出最后结果2分）
因此，在该瞬时两关节的位置分别为， θ1=30°，θ2=-60°；速度分别为1θ =-2rad/s ，2
θ =4 rad/s ；手部瞬时速度为1m/s 。
式中：??????
11
1212s θ=sin θs =sin(θ+θ)
6.解：建立如图的坐标系，则各连杆的DH 参数为：
L 2x 1y 1
z 1
z 2
x 2z 3
y 3
x 3
y 0
z 0
x 0
连杆 转角n θ 偏距n d 扭角1i α-
杆长1i a -
1 1θ
1L 0 0 2 0
2d 90° 0 3
3θ
2L
由连杆齐次坐标变换递推公式
1
1
1111
11
1100
1i
i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s a s c c c s d s T s s c s c d c θθθαθαααθαθααα-----------??
??--??=??
????
有
11110
1
100000010
01c s s c T L θθθθ-??????=??????，212
100
000101000001d T ????--??=??
????
，333
32320
00000100
01c s s c T L θθθθ-??????=??
???? 故
机器人基础考试试题重点
（二）简答题 1.智能机器人的所谓智能的表现形式是什么？ 答:推理判断、记忆 2.机器人分为几类？ 答:首先，机器人按应用分类可分为工业机器人、极限机器人、娱乐机器人。 1)工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人，主要用于现代化的工厂和柔性加工系统中。 2)极限机器人主要是指用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间进行作业的机器人，包括建筑、农业机器人。 3)娱乐机器人包括弹奏机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等。也有根据环境而改变动作的机器人。 其次，按照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示教机器人、智能机器人和综合机器人。 3. 机器人由哪几部分组成？ 机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 4. 什么是自由度？ 答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。 5. 机器人技术参数有哪些？各参数的意义是什么？ 答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力 1）自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，也可能小于六个自由度，也可能大于六个自由度。
2）精度：工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。 3）工作范围：是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 4）速度；速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。 5)承载能力：是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅取决于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常，承载能力不仅指负载，而且还包括机器人末端操作器的质量。 6. 机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。 答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。 7. 机器人机座有几种？试述每种机座结构。 答：机器人几座有固定式和行走时2种 1)固定式机器人的级左右直接接地地面基础上，也可以固定在机身上 2)移动式机器人有可分为轮车机器人，有3组轮子组成的轮系四轮机器人三角论系统，全方位移动机器人，2足步行式机器人，履带行走机器人 8. 试述机器人视觉的结构及工作原理 答:机器人视觉由视觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成原理：由视觉传感器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器，同时光源控制器和32 摄像机控制器把把光线，距离颜色光源方向等等参数传递给图像处理器，图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器存储和处理。 9. 工业机器人控制方式有几种？
第二学期工业机器人基础技术期末试卷AB
福建工贸学校泉州校区泉州闽南工贸学校 2017—2018学年度第二学期 《工业机器人》A试卷数控大、中印80份满分：100分成绩： 一、填空题28%（每一格1分） 1、机器人的英文名称是：。它是的机器装置，既可以接受人类的指挥，又可以程序，也可以根据技术制定的原则纲领行动。 2、国际标准组织（ISO）为机器人下的定义是：机器人是一种、位置可控的、具有能力的多功能操作机。 3、工业机器人是机器人的一种，是面向工业领域的多关节 或的机器装置。 4、工业机器人按用途可分为机器人、机器人、机器人、机器人等多种。 5、1954年，美国最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。 6、智能机器人不仅具备了能力，而且还具 有，并具有记忆、的能力，因而能够完成更加复杂的动作。 7、工业机器人的机械结构主要由四大部分构成，分别 是、、和。 8、工业机器人的手不仅是一个的机构，它还应 该具有的功能，这就是我们通常所说的“触觉”。 9、夹持式取料手分为三种：、和。 10、夹钳式取料手一般由、、和 支架组成。 11、机器人的手腕是连接和的部件，它的
主要作用是确定手部的作业方向。 二、判断题20%（每题2分） 1、工业机器人是一种能自动控制，可以重复编程，多功能、 多自由度的操作机。（） 2、直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占用空间小等优点， 是目前工业机器人大多采用的结构形式。（） 3、工业关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。（） 4、球面关节允许两边杆之间有三个独立的相对轴动，这种关 节具有三个自由度。（） 5、机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点所能达到 的所有空间区域，以及手部本身所能到达的区域。（）6、钩拖式手部主要是靠夹紧力来夹持工件。（）7、手腕按驱动方式，可分为直接驱动手腕和间接驱动手腕。 （） 8、目前，大部分工业机器人的手部只有2个手指，而且手指 上一般没有关节。（） 9、为安全考虑，规定在低速运行时所能抓取的工件重量做为 承载能力载荷（） 10、分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最 小转动角度。（） 三、选择题20%（每题2分） 1、型机器人具有三个相互垂直的移动轴线，通过手臂 的上下、左右移动和前后伸缩构成坐标系。
工业机器人考试卷试题套题一B.doc
西南大学网络与继续教育学院课程考试试卷 专业：机电一体化技术2014年8月 课程名称【编号】：工业机器人【0941】B卷 闭 / 开卷闭卷考试时间：80分钟满分：100分 答案必须做在答题卷上，做在试卷上不予记分。 一、填空（每空 1.5 分，共 18 分） （ 1）机器人是（指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械）（第一章学习单元1） （ 2）在定的直角坐系{A} 中，空任一点P 的位置可用的位置矢量 A P表示，其 左上 A 代表定的参考坐系，P x P y P z是点P在坐系{A}中的三个位置坐 分量。（第二章学元1） 答： 3×1 （3）次坐的表示不是的，我将其各元素同乘一非零因子后，仍然代表同一点。 （第二章学元1） 答：唯一。 （4）斯坦福机器人的手臂有关，且两个关的相交于一点，一个移关，共三个自由度。 （第二章学元 5） 答：两个。 （ 5）在θ和d出后,可以算出斯坦福机器人手部坐系{6} 的和姿n、o、a， 就是斯坦福机器人手部位姿的解，个求解程叫做斯坦福机器人运学正解。（第二章学元 5） 答：位置 p。 （ 6）若定了体上和体在空的姿，个体在空上是完全确定的。 （第二章学元1） 答：某一点的位置。 （ 7）机器人运学逆解的求解主要存在三个：逆解可能不存在、和求解方法的多性。（第二章学元6） 答：逆解的多重性 （ 8）机器人逆运学求解有多种方法，一般分两：封解和。（第二章学元 6） 答：数解（9）“角度定法”就是采用相参考坐系或相运坐系作三次来定姿的 方法。和欧拉角法、 RPY 角法是角度定法中常用的方法。（第二章学元7）答： （10）在工机器人速度分析和以后的静力学分析中都将遇到似的雅可比矩，我称 之工机器人雅可比矩，或称雅可比，一般用符号表示。（第三章学元 1）答：J 。之的关系且 dX 此表示微小位移。 J 反映了关空微小运 dθ与 （11） （第三章学元 1） 答：手部作空微小位移 dX 。 （12）于n个自由度的工机器人，其关量可以用广关量q 表示；当关 关， qi＝ di，当关移关， qi＝di， dq＝[dq1 dq2 ? dqn]T，反映了关 空的。（第三章学元 1） 答：微小运。 二、名解（每 3 分，共 6 分） 1、柔性手（第四章学习单元1） 可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。 2、制动器失效抱闸（第四章学习单元1） 指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。 三、答（每 6 分，共 36 分） 1、简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。（第五章学习单元3） 在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间 t，计算出被测物体的距离R，假设空气中的声速为v，则被测物与传感器间的距离R 为：如果空气温度为T（℃ )，则声速v 可由下式求得： 2、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？（第五章学习单元9） (1)景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等； (2)视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者 CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数 字信号； (3) 视频信号处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统； (4)计算机及其设备，根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息 处理及其机器人控制的需要； (5)机器人或机械手及其控制器。 3、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？（第五章学习单元9） 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，改进图像的质量，增强兴趣的有用信息的可检测性。从而使得后面的分割、特征抽取和识别处理得以简化，并提高其可靠性。机器视觉常用的预处理包括去噪、灰度变换和锐化等。 4、为什么我们说步进电动机是是位置控制中不可缺少的执行装置？他有什么优缺点？（第六章学习单元 6） 因为可以对数字信号直接进行控制，能够很容易地与微型计算机相连接，不需要反馈控制， 电路简单，容易用微型计算机控制，且停止时能保持转矩，维护也比较方便，但工作效率低， 容易引起失歩，有时也有振荡现象产生。
机器人技术基础(课后习题答案)
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结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。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.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。 4.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的干预。 0.2工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 0.6什么叫冗余自由度机器人？ 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
全国青少年机器人技术等级考试试卷B(一级)
全国青少年机器人技术等级考试试卷B（一级） 一、单选题（每题2分，共60分） 1. 下列人物形象中，哪一个是机器人？（） 2.机器人的英文单词是（） A.botre B.boret C.robot D.rebot 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力（）
4.使用滑轮组工作是因为它能（） A.省力但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。 A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆（） A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对 7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 8.日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象为斜面的是（） A.汽车方向盘 B.吊杆 C.盘山公路 D.门把手 9.关于简单机械，下列说法不正确的是（） A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 10.下列图片中，哪个不是机器人（）
11.在下列日常生活中用到的工具中，具有传动链的是（） A.电视机 B.自行车 C.滑板车 D.缝纫机 12.下列简单的机械中，既可以省力，同时又可以改变力的方向的是（） A.定滑轮 B.动滑轮 C.斜面 D滑轮组 13.下列说法不正确的是（） A.利用机械既可以减轻体力劳动，又可以提高工作效率 B.杠杆是一种简单的机械，杆的形状可以使直的，也可以使弯曲的 C.滑轮是属于杠杆变形的一种简单机械 D.以上说法均不正确 14.当代机器人大军中，最主要的机器人为（） A.工业机器人 B.军用机器人 C.服务机器人 D.特种机器人 15.有一对相互啮合传动的齿轮，大齿轮带动小齿轮转动时，此齿轮传动的作用是（） A.升速 B.降速 C.匀速 D.不确定 16.如下图齿轮组所示，齿轮1的直径是20,转速为100rpm，齿轮2的直径是40，齿轮3的直径是10，当齿轮1为主动轮时，齿轮3 的转速为（） A.50 B.100 C.200 D.150 17.下列说法正确的是（） A.只要是利用杠杆原理的，都是省力杠杆。 B.千斤顶利用了杠杆原理，为了省力。 C.推拉货车下边四个小轮子利用了杠杆原理。 D.生活中无费力杠杆。
全国青少年机器人技术等级考试二级模拟试题
全国青少年机器人技术等级考试 二级模拟试题 下列人物中，哪位发明了电灯？ A.牛顿 B.熊大 C.爱迪生 D.爱因斯坦 题型:单选题 答案:C 分数:1 首届机器人世界杯足球赛在哪里举办？ A.日本 B.荷兰 C.美国 D.意大利 题型:单选题 答案:A 分数:1 机器人控制系统从基本原理和系统结构上可以分成哪两类？ A.非伺服型系统和伺服型系统。 B. Windows系统和苹果系统。 C.非仿真型系统和非仿真型系统。 D.大系统和小系统。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列说法正确的是？ A.凸轮机构一般有凸轮、从动件和机架三个构件组成。 B.凸轮机构一般有凸轮、主动从件和机架三个构件组成。 C.凸轮机构一般有凸轮、从动件和主动件三个构件组成。 D.凸轮机构一般有圆轮、从动件和主动件三个构件组成。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列事物中，有曲柄装置的是? A.自行车 B.自动晾衣架 C.电视机 D.以上都有 题型:单选题 答案:A 分数:1
一个人在匀速直线行驶的火车里向上跳起，发现仍落回原地，这是因为？ A.人跳起厚，车厢内空气推着他向前运动。 B.人跳起到落地时间过短，偏后的距离看不出来。 C.人跳起到落地，在水平方向上人与车有相同的速度。 D.人跳起瞬间，地板给人一个向前的力，推着他一起向前运动。 题型:单选题 答案:C 分数:1 在机器人历史上，被称为“工业机器人之父”的是？ A.阿西莫夫 B.英格伯格 C.诺伯特 D.弗里茨 题型:单选题 答案:B 分数:1 下面哪个不是机器人系统的基本结构？ A.机械本体 B.人 C.计算机控制系统 D.传感系统 题型:单选题 答案:B 分数:1 工业机器人出现是在（）世纪。 A. 18 B. 19 C. 20 D. 21 题型:单选题 答案:C 分数:1 （）决定了从动件预定的运动规律。 A.凸轮转速 B.凸轮大小 C.凸轮轮廓曲线 D.凸轮形状 题型:单选题 答案:C 分数:1 一节普通干电池电压是多少伏？ A. 0.8 B. 1.0 C. 1.5
《工业机器人技术与应用》试卷A
（）9．离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 《工业机器人技术与应用》试卷（A）（）10．根据车间场 地面积，在有利于提高生产节拍的前提下，搬运机器人工作站可采用 L 型、环 状、“品”字、“一”字等布局。 一、填空（每空1分，共30分）封三、选择（每题2分，共20分） -- 人、1．按 照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 1．通常所说的焊接机器人主要指的是（）。 --- 机器人。 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ ①点焊机器人；②弧焊机器人；③等离子 焊接机器人；④激光焊接机器人 --- __________ 、__________。2．机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、- A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ - --三种基本_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 3．机器人常用的驱动方式主要有2．工业机器人一般具有的 基本特征是（）。 --- 类型。①拟人性；②特定的 机械机构；③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性 ---和工装轴，、 _ 4．一般来说，机器人运动轴按其功能可划分为 __ ____ -A. ①②③④ B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ --- 和工 装轴统称 _______。________ 3．按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。 --- 、、5．从结构形式上看，搬运机器人可分为 __________ __________ 、 __________ ①直角坐标机器人；②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关 节型机--- __________ 和关节式搬运机器人。-器人 ---___ __ 6．码垛 机器人工作站按进出物料方式可分为 __ ___ 、 _____ __ 、A. ① ② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- __ 和四进四出等形式。4．操作机是工业机器人的机械主体，是用于完成各种作 业的执行机构。它主--密___ __ 、__ ___ 7．装配机器人常见的 末端执行器主要有、 _____ __ 要哪由几部分组成？（） - -- 。__ 和①机械臂；②驱动装置；③ 传动单元；④内部传感器 ---和气瓶、送丝机、8．弧 焊系统是完成弧焊作业的核心装备，主要由 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- 等组成。-5．工业机器人 常见的坐标系有（）。 --- 9．目前工业生产应用中较为普遍的涂 装机器人按照手腕构型分主要有两种：①关节坐标系；②直角坐标系；③工具 坐标系；④用户坐标系 ---，手腕涂 装机器人和涂装机器人其中A. ①② B. ①②③ C. ①③④ D. ①②③④ -- -机器人更适合用于涂装作业。-6．对工业机器 人进行作业编程，主要内容包含（）。 --- 2二、判断（每题分，共分）20 ①运动轨迹；②作业条件；③作业顺序；④插补方式 --- ）（ 1）通常设 在喷枪的末端中心处。．涂装机器人的工具中心点（ TCP A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- ）（ 2．一个完整的点焊机器人系统由操作机、 控制系统和点焊焊接系统几部分组成。-．依据压力差不同，可将气吸附分为
机器人技术基础期末考试复习资料
第一章 1机器人组成系统的4大部分： 机构部分、传感器组、控制部分、信息处理部分 2机器人学的主要研究内容：研究机器人的控制与被处理物体间的相互关系 3机器人的驱动方式：液压、气动、电动 4机器人行走机构的基本形式：足式、蛇形式、轮式、履带式 5机器人的定义：由各种外部传感器引导的、带有一个或多个末端执行器、通过可编程运动，在其工作空间内对真实物体进行操作的软件可控的机械装置 6机器人的分类：1工业机器人2极限环境作业机器人3医疗福利机器人 7操作臂工作空间形式：1直角坐标式机器人2圆柱坐标式机器人3球坐标式机器人 4 scara 机器人5关节式机器人 8机器人三原则 第一条：机器人不得伤害人类. 第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。 第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。 第二章 1、什么是位姿：刚体参考点的位置和姿态 2、RPY 角与欧拉角的共同点：绕固定轴旋转的顺序与绕运动轴旋转的顺序相反并且旋转角度相同，能得到相同的变换矩阵，都是用三个变量描述。欧拉角为左乘RPY 角为右乘。 RPY 中绕x 旋转为偏转绕y 旋转为俯仰绕z 旋转为回转 3 、矩阵的左乘与右乘：左乘（变换从右向左）—指明运动相对于固定坐标系 右乘（变换从左向右）—指明运动相对于运动坐标系 4、齐次变换 T A B ：表示同一点相对于不同坐标系{B}和{A}的变换，描述{B}相对于{A}的位姿 5、自由矢量：完全由他的维数、大小、方向，三要素所规定的矢量 6、线矢量：由维数、大小、方向、作用线，四要素所规定的矢量 7、齐次变换矩阵 ?? ????=1000 0B A A B A B P R T 8、其次坐标变换?? ??????????=??????11000 10P P R P B B A A B A R A B 为旋转矩阵0B A P 为{B}的原点相对{A}的位置矢量 9、旋转矩阵：绕x 轴??????????-a a a a cos sin 0sin cos 0001y 轴??????????-a a a a cos 0sin 010sin 0cos z 轴?? ?? ? ?????-1000cos sin 0sin cos a a a a 10、变换矩阵求逆：?? ? ???-=10 0B A T A B T A B B A P R R T 已知B 相对于A 的描述求A 相对于B 的描述
全国青少年机器人技术等级考试(一级)2017年全年真题集及标准答案
全国青少年机器人技术等级考试 （一级）2017年全年真题集 全国青少年机器人技术等级考试（一级 [所属分类]:各种题型测试 1. 下列人物形象中，哪一个是机器人？ A. B. C. D. 答案:D 题型:单选题 分数:2 2.车轮上有凹凸不平的花纹的作用是 A.装饰好看 B.增加摩擦力 C.省油耐用 D.乘坐舒适答案:B 题型:单选题 分数:2 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力 A. B. C. D. 答案:D 题型:单选题 分数:2 4.使用滑轮组工作是因为它能 A.省力当但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 答案:C 题型:单选题 分数:2 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。
A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 答案:C 题型:单选题 分数:2 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆 A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对 答案:B 题型:单选题 分数:2 7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.在山区常见到的盘山公路。修建盘山公路是利用我们所学的哪种简单机械 A.滑轮 B.杠杆 C.斜面 D.轮子 答案:C 题型:单选题 分数:2 9.关于简单机械，下列说法不正确的是 A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 答案:B 题型:单选题 分数:2 10.下列图片中，哪个不是机器人 A. B. C. D. 答案:D
工业机器人考试试题库
《工业机器人》复习题 一、判断题 1.机械手亦可称之为机器人。（Y） 2.完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。（Y） 3.关节空间是由全部关节参数构成的。（Y） 4.任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。（Y） 5.关节i的坐标系放在i-1关节的末端。（N） 6.手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。（N） 7.对于具有外力作用的非保守机械系统，其拉格朗日动力函数L可定义为系统总 动能与系统总势能之和。（N） 8.由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。（Y） 9.激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y） 10.运动控制的电子齿轮模式是一种主动轴与从动轴保持一种灵活传动比的随动系 统。（Y） 11.工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。（） 12.机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。（） 13.正交变换矩阵R为正交矩阵。（） 14.复合运动齐次矩阵的建立是由全部简单运动齐次矩阵求和所形成的。（） 15.关节i的效应表现在i 关节的末端。（） 16.并联关节机器人的正运动学问题求解易，逆运动学问题求解难。（） 17.机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中所走过的路径。（） 18.空间直线插补是在已知该直线始点、末点和中点的位置和姿态的条件下，进而 求出轨迹上各点（插补点）的位置和姿态。（） 19.示教编程用于示教－再现型机器人中。（Y） 20.机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点的位移、速度 和加速度。（Y）
21.关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。（N） 22.到目前为止，机器人已发展到第四代。（N） 23.磁力吸盘能够吸住所有金属材料制成的工件。（N） 24.谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形 的变化。（N） 25.由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。（Y） 26.激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y） 27.机械手亦可称之为机器人。（Y） 28.谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形 的变化。（N） 29.借助于电磁波和声波可以构成接触型传感器。（） 30.增量式编码器比起绝对式编码器加工难、安装严、体积大、价格高。（） 31.计算机视觉学科中绝大多数问题为病态问题，既难以求解或解不唯一。（） 32.示教-再现控制的给定方式中分直接示教和间接示教。直接示教便是操作人员 通过手动控制盒上的按键，编制机器人的动作顺序，确定位置、设定速度或限时。（） 33.东大牛机器人足球队是中国第一支夺得世界杯冠军的代表队，填补了国空白。 （） 34.图像恢复指是的光学镜头几何形变的矫正，补偿由于光学镜头所带来的图像畸 变。（） 35.变位机的运动数（自由度）主要取决于被加工件的大小。（） 36.轨迹插补运算是伴随着轨迹控制过程一步步完成的，而不是在得到示教点之 后，一次完成，再提交给再现过程的。（Y） 37.格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（N） 38.图像二值化处理便是将图像中感兴趣的部分置1，背景部分置2。（N） 39.图像增强是调整图像的色度、亮度、饱和度、对比度和分辨率，使得图像效果
机器人技术基础试卷
考试科目:机器人技术基础考试时间：120分钟试卷总分IQG分 题号■一--二二三四五六总分 得分 评卷 教师 一、简答题（本大题共3小题，每小题5分，总计15分） 1?示教再现式机器人 答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。（5分） 2?机器人系统结构由哪几个部分组成 答：通常由四个相互作用的部分组成：机械手、环境、任务和控制器。 3?为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人应具有几个自由度答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。（5分） （10分）下面的坐标系矩阵B移动距离d=（5 , 2, 6）T: Q 1 Q 2 1 Q Q 4 B = 0 0-16 .0 0 。 1 一 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。 解： （5分） -1 0 0 B neW = 0 1 0 0 0 1 .QQQ 5「0 1 0 21 2 1 0 0 4 6 0 0 -1 6 1 一 00 0 1 一（10 分） （10 分）求点P=（2, 3, 0 ~1 6 12 1 4）T绕X轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。
第2页共4页 U T B ,已知: 求：工件相对于基座的描述 B T P 0 10-2 0 0-1-3 -10 0 -9 .0 0 0 1 六、（15分）写出3R 平面机械手的各连杆参数和运动学方程（末端相对于基件三臂长位 l 1 、 I 2 、 l 3 ） O 解：各连杆参数如下: 可^1 H 解：P=ROt （X,45） 3=0 久卫 -0.707 3 = -0.707 0.707 - 4_ I I 4.95 一 （10 分） 四、（15分）写出齐次变换矩阵 {A}作以下变换: 绕Z 轴转90o ;（ b ）再绕X 轴转-90o ；（ C ）最后做移动（3，7，9） 0 -1 0 3 解：AT = 0 0 1 7 -1 0 0 9 - 0 0 1 （15 分） {u}的描述为U T P ,机器人基座相对于参考系的描述为 - 0 1 0 -H U TP = 0 0 -1 2 -1 0 0 0 - 0 1 一 - 1 0 0 们 ，U TB = 0 1 0 5 0 0 1 9 [ 0 0 0 1 一 解： B B U U -1 u T P = T U T P =[ T B ] T P [1 0 0 -1「0 1 1 0 -5 0 0 -1 2 0 I 0 1 -9 —1 0 0 0 0 0 1 一 0 0 0 1 一 （10 分） （5分） 0 0.707 0.707 0 Pl - 2 B T ,它表示相对固定坐标系 （a 五、（15分）设工件相对于参考系
机器人技术基础测试题
学号：姓名： 1. 简述工业机器人的定义和分类方法 P5：工业机器人是在工业中使用的机器人的机器人总称，主要用于完成工业生产者中的某些作业，根据具体应用目的的不同，又常常以其主要用途命名——焊接机器人；装配机器人；喷涂机器人；搬运、上下料、码垛机器人；其他用途机器人等。 2. 已知A坐标空间一点A P = 3i + 4j -5k，若对该点作如下坐标变换： Trans (-1, 2, 3 ) Rot (x, 90o) Rot (z, 45o) 试求出变换后该点在原坐标的位置，并绘制出变换图。 Trans (-1, 2, 3 )——平移变换 Trans（ΔX，ΔY，ΔZ）== Rot (x, 90o) ——旋转变换，绕X转90° Rot (x, θ)= Rot(x, 90o) = Rot (z, 45o)——旋转变换，绕Z转45° Rot (z, θ)= Rot (z, 45o) = A'= Trans (-1, 2, 3 ) Rot (x, 90o) Rot (z, 45o)A= =
3. PUMA250工业机器人结构及连杆参数如图1及表1所示。（1）根据图1及表1，设置并画出各连杆坐标； （2）求出各连杆的齐次变换矩阵A i (i=1,2…,6)； （3）求出该机械手的运动学方程。 表1 PUMA250连杆参数 连杆关节变量α a d 1 θ 190ο0 0 2 θ 20ο8 b b 12 + 3 θ 390ο0 0 4 θ 4-90ο0 8 5 θ 5-90ο0 0 6 θ 60ο0 b 3 图1 PUMA250机器人结构图ai连杆长度（Zi-1和Zi距离） αi连杆扭角（Zi-1和Zi夹角）； di连杆距离（沿着关节i轴线两公垂线距离Xi-1和Xi） θi连杆夹角（垂直关节i轴线两公垂线夹角Zi-1和Xi-1） A i=
机器人技术基础试卷A
一、填空题（共20分，每空格1分） 1.阿西莫夫“机器人三定律”是： （1）________________________________________________ （2）________________________________________________ （3）________________________________________________ 2.按机械结构坐标形式，机器人可分为： ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ 3.完全确定一空间任意物体的位置和姿态，至少需要___________个自由度数 目。 4.手部机构设计分为哪两大类？________________。 5.机器人控制系统的组成分为哪四大部分？__________________________， _____________________，_________________，___________ 6. 一般机器人控制性能要求分为哪四大类？___________，____________，
01050401-1 _______________，___________________。 7．机器人设计的三个阶段是____________，_________________，______________________。 1. （5分）结合人的臂各关节自由度数目，描述机器人自由度的含义。 2. （5分）结合实验室FESTO系统的机器人手爪，机器人实现零件抓取和装配的轨迹如何得到？至少列举两种方法并简要说明。 3. (5分)在安装空间小，要求功率大，而又充满易燃气体的环境中，哪种电机比较 合适，为什么？
《工业机器人技术基础》课程试卷C卷
xxxxxxxxx职业学院 xxxxxx学年第xx学期期末考试 《工业机器人技术基础》课程试卷C卷 （适用于工业机器人技术专业） 考试形式：闭卷答题时间：90 分钟 一、填空题（1～10题，每空1分，共20分） 1．工业机器人是由、电动机、减速机和组成的，用于从事工业生产，能够自动执行工作指令的机械装置。 2. 目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下和发那 科。欧系中主要有德国的、CLOOS、瑞士的、意大利的COMAU，英国的Autotech Robotics。 3. 按作业任务的不同，工业机器人通常可以分为焊接、、装配、、喷涂等类型机器。4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与之间的关系，而与产生该位姿所需的无关。 5. 在机器人学科里经常用和来描述空间机器人的位姿。 6. 机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的。机器人腕部是臂部和手部的 连接部件，起支承手部和改变手部的作用。 7. 夹钳式是工业机器人最常用的一种手部形式。夹钳式一般由、驱动装置、和支架等组 成。 8. 目前应用于工业机器人的减速器产品主要有三类，分别是、RV减速器和三大类。 9. 机器人控制系统按其控制方式可分为、主从控制系统、。 10. 机器人语言系统包括三个基本状态：、编辑状态、。二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分） 11．（）是指机器人末端执行器的实际位置和目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分组成。 A. 定位精度 B. 作业范围 C. 重复定位精度 D. 承载能力12．下列所述的（）项为水平多关节机器人。 A. Versatran B. SCARA C. Unimate D. PUMA562 13. 刚体在三维空间中的位姿可用（）来描述。 A. 由位置矢量和方向余弦阵组成的3x4矩阵 B. 由位置矢量组成的3x1矩阵 C. 由位置矢量和方向余弦阵组成的4x4矩阵 D. 由方向余弦阵组成的3x3矩阵14．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（）。 A. 若相对固系变换则变换矩阵需依次右乘 B. 若相对动系变换则变换矩阵需依次左乘 C. 相对固系或动系变换其矩阵相乘顺序不变 D. 若相对动系变换则变换矩阵需依次右乘 15. D-H法规定：{n}系变换到{n+1}系的核心变换步骤为：（）。 A. z n转→z n移→x n移→x n转 B. z n转→x n转→z n移→x n移 C. z n移→x n移→z n转→x n转 D. x n转→z n转→z n移→x n移 16. 对选择工业机器人传感器需要考虑的因素表述错误的有（）。 A. 传感器选择需要考虑其灵敏度、线性度 B. 传感器选择仅需要考虑其价格和响应时间 C. 传感器选择需要考虑其分辨率、重复性 D. 传感器选择需要考虑其测量范围、测量精度 17. 假设检测角度精度为0.1，则增量式光电编码器的透光缝隙数不少于（）。 A. 500； B. 1800； C. 3600； D.无法确定。 18. 下列传感器不可归类于机器人外部传感器的有（）。 A. 触觉传感器 B. 应力传感器 C. 接近度传感器 D. 力学传感器 19. 新型机器人控制器应具有不属于（）项所描述的特色。 A. 系统结构开放 B. 模块化设计合理 C. 任务划分有效 D. 实时性少任务要求 20 工业机器人常用的编程方式是：（）。 A. 示教编程和离线编程 B.示教编程和在线编程 C. 在线编程和离线编程 D.示教编程和软件编程
机器人技术基础(课后习题答案)
简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结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。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.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。 4.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的干预。 工业机器人与数控机床有什么区别 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 什么叫冗余自由度机器人 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 题图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
青少年机器人技术等级考试一年级日考试试题理论题
青少年机器人技术等级考试一年级日考试试题理论 题 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
全国青少年机器人技术等级考试 考试试卷（一级） [所属分类]:各种题型测试 1.下列人物形象中，哪一个是机器人？ . . 答案:D 题型:单选题 分数:2 2.车轮上有凹凸不平的花纹的作用是 A.装饰好看 B.增加摩擦力 C.省油耐用 D.乘坐舒适 答案:B 题型:单选题 分数:2 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力 答案:D 题型:单选题 分数:2 4.使用滑轮组工作是因为它能 A.省力当但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 答案:C 题型:单选题 分数:2 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。 A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 答案:C 题型:单选题 分数:2 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆 A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对
答案:B 题型:单选题 分数:2 7.如下图中，动滑轮有（）个。 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.在山区常见到的盘山公路。修建盘山公路是利用我们所学的哪种简单机械 A.滑轮 B.杠杆 C.斜面 D.轮子 答案:C 题型:单选题 分数:2 9.关于简单机械，下列说法不正确的是 A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 答案:B 题型:单选题 分数:2 10.下列图片中，哪个不是机器人 答案:D 题型:单选题 分数:2 11.在下列日常生活中用到的工具中，具有传动链的是 A.电视机 B.自行车 C.滑板车 D.缝纫机 答案:B 题型:单选题 分数:2 12.下列简单的机械中，既可以省力，同时又可以改变力的方向的是 A.定滑轮 B.动滑轮 C.斜面D滑轮组 答案:D 题型:单选题 分数:2 13.下列说法不正确的是
机器人技术基础(课后习题答案)
1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T ，相对参考系作如 下齐次坐标变换： A=???? ? ???? ???--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。 解：v ， =Av=????????? ???--1000 0.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0????????????100.3000.2000.10=? ????? ??????13932.1966.9 属于复合变换： 旋转算子 Rot （Z ，30?）=?? ??? ? ? ?? ???-1000 010000866 .05.0005 .0866.0 平移算子 Trans （11.0，-3.0，9.0）=? ? ??? ???? ???-1000 0.91000.3010 0.11001 1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z 0 轴转45?，再绕其X 0轴转30?，最后绕其Y 0轴转60?，试求该齐次坐标变换矩阵。 解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y ，60?）Rot （X ，30?）Rot(Z ，45?） = ?? ??? ? ??????-??????? ?? ???-????????? ???-1000010000707.0707.000707 .0707.010000866 .05.0005.0866.0000 01100005.00866.000100866.005.0=