最新工业机器人试卷

最新工业机器人试卷

工业机器人

注意事项：

1. 请考生按要求在试卷装订线内填写姓名、学号和年级专业。

2. 请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写答案。

3. 不要在试卷上乱写乱画，不要在装订线内填写无关的内容。

4. 满分100分，考试时间为120分钟。

一：名词解释（每小题4分，共20分）

1、自由度。

2、机器人工作载荷。

3、柔性手。

4、制动器失效抱闸。

5、机器人运动学。

二、简答题（每小题6分，共30分）

1、机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？

2、机器人控制系统的基本单元有哪些？

3、常见的机器人外部传感器有哪些？

4、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？

5、仿人机器人的关键技术有哪些？

三、论述题（每小题10分，共20分）

1、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？

2、试论述工业机器人的应用准则。

四、论述题计算题，需写出计算步骤，无计算步骤不能得分（每小题15分，共30分）

1、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。

2、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

参考答案及评分标准

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。

二、简答题

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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

36.答：二阶系统的特性取决于它的无阻尼自然频率ωn和阻尼比ξ。为了安全起见，我们希望系统具有临界阻尼或过阻尼，即要求系统的阻尼比ξ≥1（注意，系统的位置反馈增益k

p

＞0表示负反馈）。把由二阶系统特征方程标准形式所求得的ωn代入可得：

1

ξ=≥

因而速度反馈增益k v为：

v

a

k≥

取方程等号时，系统为临界阻尼系统；取不等号时，为过阻尼系统。

在确定位置反馈增益k p时，必须考虑操作臂的结构刚性和共振频率，它与操作臂的结构、尺寸、质量分布和制造装配质量有关。

为了不至于激起结构的振盈和系统的共振，Paul于1981年建议：闭环系统无阻尼自然频率ωn 必须限制在关节结构共振频率的一半之内，即：

n r 0.5ωω≤

根据这一要求来调整反馈增益k p ，可以求出：

200a

p a

04ωJ R k k <≤

k p 求出后，相应的速度反馈增益k v 可求得：

v a

k ≥

37.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，具体遵循的准则如下。

(1) 从恶劣工种开始采用机器人 机器人可以在有毒、风尘、噪声、振动、高温、易燃易爆等危险有害的环境中长期稳定地工作。在技术、经济合理的情况下，采用机器人逐步把人从这些工作岗位上代替下来，将从根本上改善劳动条件。

(2) 在生产率和生产质量落后的部门应用机器人

现代化的大生产分工越来越细，操作越来越简单，劳动强度越来越大。机器人可以高效地完成一些简单、重复性的工作，使生产效率、产品质量获得明显的改善。

(3) 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。

(4) 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，但是工厂经理们极关心的是机器人的经济性。在经济方面所考虑的因素包括劳力、材料、生产率、能源、设备和成本等。

可以用偿还期Y 定量地衡量机器人使用的合理性。如果机器人的使用寿命大于其偿还期，使用机器人是有效益的。

(5) 应用机器人时需要人

在应用工业机器人代替工人操作时，要考虑工业机器人的现实能力以及工业机器人技术知识的现状和未来给予预测。用现有的机器人原封不动地取代目前正在工作的所有工人，并接替他们的工作，显然是不可能的。

在平均能力方面，与工人相比，工业机器人显得过于逊色；但在承受环境条件的能力和可靠性方面，工业机器人比人优越。因此要把工业机器人安排在生产线中的恰当位置上，使它成为工人的好助手。

四、计算题：

1、解：建立如图1的参考坐标系，则

10T =1111000000100001c s s c -????????????,21T =2212200000100001c s L s c -????????????,32T =3323300000100001c s L s c -????????????

y

图1

30T =10T 21T 32

T =1231231121212312311212000010

001c s L c L c s c L s L s -+????+?

????

?

??

其中()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++.

2、解：因为：11212

21211212212l s l s

l s l c l c l c θθ---??

=??+??

J 因此，逆雅可比矩阵为：2122121

1121211212122

1

l 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

1212212112121121212221211211222212

1101

rad/s=-2rad/s 0.5

4rad/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 ，2θ=4

rad/s ；手部瞬时速度为1m/s 。

式中：??????

11

1212s θ=sin θs =sin(θ+θ)

最新工业机器人考试题库(1)

《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，填补了国内空白。（）

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，使得图像效果清晰和颜色分明。

（Y）

二、填空题

1.按坐标形式分类，机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节坐标型

四种基本类型。

2.作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是控制系统、传感系统和机械系统。

3.机器人主要技术参数一般有自由度、定位精度、工作范围、重复定位精度、分

辨率、承载能力及最大速度等。

4.自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的的数目，不包括末端操作器的开合自

由度。

5.机器人分辨率分为编程分辨率和控制分辨率，统称为系统分辨率。

6.重复定位精度是关于精度的统计数据。

7.根据真空产生的原理真空式吸盘可分为真空吸盘、气流负压吸盘和挤气负压吸

盘等三种基本类型。

8.8、机器人运动轨迹的生成方式有示教再现运动、关节空间运动、空间直线运动和

空间曲线运动。

9.9、机器人传感器的主要性能指标有灵敏度、线性度、测量范围、重复性、

精度、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。

10.自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。

11.机器人的重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令下，机器人连

续重复运动若干次时，其位置分散情况。

12.机器人的驱动方式主要有液压驱、气压驱动和电气驱动三种。

13.机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。

14.机器人控制系统按其控制方式可以分为力控制方式、轨迹控制方式和示教控制

方式。

15.按几何结构分划分机器人分为：串联机器人、并联机器人。

16.机器人是指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械。

17.在机器人的正面作业与机器人保持300mm 以上的距离。

18.手动速度分为：微动、低速、中速、高速。

19.机器人的三种动作模式分为：示教模式、再现模式、远程模式。

20.机器人的坐标系的种类为：关节坐标系、直角坐标系、圆柱坐标系、工具坐标系、用户坐标

系。

21.设定关节坐标系时，机器人的S、L、U、R、B、T 各轴分别运动。

22.设定为直角坐标系时，机器人控制点沿X、Y、Z 轴平行移动。

23.用关节插补示教机器人轴时，移动命令为MOVJ 。经过以示教点为圆心、以75mm 为半

径的圆内的任一点即视为达到。

24.机器人的腕部轴为R，B，T ，本体轴为S，L，U 。

25.机器人示教是指：将工作内容告知产业用机器人的作业。

26.机器人轨迹支持四种插补方式，分别是关节插补，直线插补，圆弧插补，自由曲线插补，

插补命令分别是MOVJ，MOVL，MOVC

27.机器人按机构特性可以划分为关节机器人和非关节机器人两大类。

28.机器人系统大致由驱动系统、机械系统、人机交互系统和控制系统、感知系

统、机器-环境交互系统等部分组成。

29.机器人的重复定位精度是指机器人末端执行器为重复到达同一目标位置而实际到达位置之

间的接近程度。

30.机器人的运动学是研究机器人末端执行器位姿和运动与关节空间之间的关系。

31.常用的建立机器人动力学方程的方法有牛顿和拉格朗日。

32.6自由度机器人有解析逆解的条件是机器人操作手的独立关节变量多于末端执行器的运动自

由度数。

33.机器人的驱动方式主要有液压、气动和电动三种。

34.机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。

35.机器人控制系统按其控制方式可以分为程序控制方式、适应性控制方式和人工智

能控制方式。

三、选择题

1.工作范围是指机器人（）或手腕中心所能到达的点的集合。（B）

A 机械手

B 手臂末端

C 手臂

D 行走部分。

2.机器人的精度主要依存于（）、控制算法误差与分辨率系统误差。（C）

A传动误差 B 关节间隙C机械误差 D 连杆机构的挠性

3.滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用（）来标记。（A）

A R

B W

C B

D L

4.RRR型手腕是（）自由度手腕。（C）

A 1

B 2

C 3

D 4

5.真空吸盘要求工件表面（）、干燥清洁，同时气密性好。（D）

A 粗糙

B 凸凹不平

C 平缓突起D平整光滑

6.同步带传动属于（）传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。（B）

A 高惯性

B 低惯性

C 高速比

D 大转矩

7.机器人外部传感器不包括（）传感器。（D）

A 力或力矩

B 接近觉

C 触觉

D 位置

8.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 释放

D 触摸。

9.机器人的精度主要依存于（）、控制算法误差与分辨率系统误差。（C）

A传动误差 B 关节间隙C机械误差 D 连杆机构的挠性

10.机器人的控制方式分为点位控制和（）。（C）

A 点对点控制B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制

11.焊接机器人的焊接作业主要包括（）。（A）

A 点焊和弧焊

B 间断焊和连续焊

C 平焊和竖焊D气体保护焊和氩弧焊

12.作业路径通常用（）坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。（D）

A 手爪

B 固定

C 运动D工具

13.当代机器人主要源于以下两个分支：（C）

A计算机与数控机床B遥操作机与计算机

C 遥操作机与数控机床D计算机与人工智能

14.对于转动关节而言，关节变量是D-H参数中的（A）

A 关节角

B 杆件长度

C 横距D扭转角

15.动力学的研究内容是将机器人的_____联系起来。（A）

A运动与控制B传感器与控制 C 结构与运动D传感系统与运动

16.所谓无姿态插补，即保持第一个示教点时的姿态，在大多数情况下是机器人沿______运动时出

现。（B）

A平面圆弧B直线C平面曲线D空间曲线

17.应用通常的物理定律构成的传感器称之为（）

A物性型B结构型C一次仪表D二次仪表

18.传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个

数，被称之为传感器的______。（）

A精度B重复性C分辨率D灵敏度

19.谐波传动的缺点是（）。（A）

A扭转刚度低 B 传动侧隙小C惯量低 D 精度高

20.机器人三原则是由谁提出的。（D）

A 森政弘

B 约瑟夫?英格伯格

C 托莫维奇

D 阿西莫夫

21.当代机器人大军中最主要的机器人为：（A）

A 工业机器人

B 军用机器人

C 服务机器人

D 特种机器人

22.手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B）

A 位置与速度

B 姿态与位置

C 位置与运行状态

D 姿态与速度

23.用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是：（C）

A接近觉传感器B接触觉传感器C滑动觉传感器D压觉传感器

24.示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是：（B）

A操作人员劳动强度大B占用生产时间

C操作人员安全问题D容易产生废品

25.下面哪个国家被称为“机器人王国”？（C）

A 中国

B 英国

C 日本

D 美国

26.对机器人进行示教时，作为示教人员必须事先接受过专门的培训才行。与示教作业人员一起进

行作业的监护人员，处在机器人可动范围外时，（B），可进行共同作业。

A 不需要事先接受过专门的培训

B 必须事先接受过专门的培训

C 没有事先接受过专门的培训也可以

27.使用焊枪示教前，检查焊枪的均压装置是否良好，动作是否正常，同时对电极头的要求是（A）。

A 更换新的电极头

B 使用磨耗量大的电极头

C 新的或旧的都行

28.通常对机器人进行示教编程时，要求最初程序点与最终程序点的位置（A），可提高工作效率。

A相同B不同C无所谓D分离越大越好

29.为了确保安全，用示教编程器手动运行机器人时，机器人的最高速度限制为（B）。

A50mm/s B250mm/s C800mm/s D1600mm/s

30.正常联动生产时，机器人示教编程器上安全模式不应该打到（C）位置上。

A操作模式B编辑模式C管理模式

31.示教编程器上安全开关握紧为ON，松开为OFF 状态，作为进而追加的功能，当握紧力过大

时，为（C）状态。

A不变BON COFF

32.对机器人进行示教时，模式旋钮打到示教模式后，在此模式中，外部设备发出的启动信号（A）。

A无效B有效C延时后有效

33.位置等级是指机器人经过示教的位置时的接近程度，设定了合适的位置等级时，可使机器人运

行出与周围状况和工件相适应的轨迹，其中位置等（A）。

APL 值越小，运行轨迹越精准BPL 值大小，与运行轨迹关系不大

CPL 值越大，运行轨迹越精准

34.试运行是指在不改变示教模式的前提下执行模拟再现动作的功能，机器人动作速度超过示教最

高速度时，以（B）。

A程序给定的速度运行B示教最高速度来限制运行

C示教最低速度来运行

35.机器人经常使用的程序可以设置为主程序，每台机器人可以设置（C）主程序。

A3 个B5 个C1 个D无限制

36.机器人三原则是由（D）提出的。

A. 森政弘

B. 约瑟夫·英格伯格

C. 托莫维奇

D. 阿西莫夫

37.当代机器人大军中最主要的机器人为（A）。

A. 工业机器人

B. 军用机器人

C. 服务机器人

D. 特种机器人

38.手部的位姿是由（B）构成的。

A. 位置与速度

B. 姿态与位置

C. 位置与运行状态

D. 姿态与速度

39.运动学主要是研究机器人的（B）。

A. 动力源是什么

B. 运动和时间的关系

C. 动力的传递与转换

D. 运动的应用

40.动力学主要是研究机器人的（C）。

A. 动力源是什么

B. 运动和时间的关系

C. 动力的传递与转换

D. 动力的应用

41.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（D）参数。

A. 抗干扰能力

B. 精度

C. 线性度

D. 灵敏度

42.六维力与力矩传感器主要用于（D）。

A. 精密加工

B. 精密测量

C. 精密计算

D. 精密装配

43.机器人轨迹控制过程需要通过求解（B）获得各个关节角的位置控制系统的设定值。

A. 运动学正问题

B. 运动学逆问题

C. 动力学正问题

D. 动力学逆问题

44.日本日立公司研制的经验学习机器人装配系统采用触觉传感器来有效地反映装配情况。其触觉

传感器属于下列（C）传感器。

A ．接触觉B接近觉C力/力矩觉D压觉

45.机器人的定义中，突出强调的是（C）。

A具有人的形象B模仿人的功能C像人一样思维D感知能力很强

46.当代机器人主要源于以下两个分支（C）。

A计算机与数控机床B遥操作机与计算机

C遥操作机与数控机床D计算机与人工智能

47.一个刚体在空间运动具有（D）自由度。

A3个B4个C5个D6个

48.对于转动关节而言，关节变量是D-H参数中的（A）。

A关节角B杆件长度C横距D扭转角

49.对于移动（平动）关节而言，关节变量是D-H参数中的（C）。

A关节角B杆件长度C横距D扭转角

50.运动正问题是实现如下变换（A）。

A从关节空间到操作空间的变换B从操作空间到迪卡尔空间的变换

C从迪卡尔空间到关节空间的变换D从操作空间到关节空间的变换

51.运动逆问题是实现如下变换（C）。

A从关节空间到操作空间的变换B从操作空间到迪卡尔空间的变换

C从迪卡尔空间到关节空间的变换D从操作空间到任务空间的变换

52.动力学的研究内容是将机器人的（A）联系起来。

A运动与控制B传感器与控制C结构与运动D传感系统与运动53.机器人终端效应器（手）的力量来自（D）。

A机器人的全部关节B机器人手部的关节

C决定机器人手部位置的各关节D决定机器人手部位姿的各个关节

54.在 --r操作机动力学方程中，其主要作用的是（D）。

A哥氏项和重力项B重力项和向心项C惯性项和哥氏项D惯性项和重力项

55.对于有规律的轨迹，仅示教几个特征点，计算机就能利用（D）获得中间点的坐标。

A优化算法B平滑算法C预测算法D插补算法

56.机器人轨迹控制过程需要通过求解（B）获得各个关节角的位置控制系统的设定值。

A运动学正问题B运动学逆问题C动力学正问题D动力学逆问题

57.所谓无姿态插补，即保持第一个示教点时的姿态，在大多数情况下是机器人沿（B）运动时出

现。

A平面圆弧B直线C平面曲线D空间曲线

58.定时插补的时间间隔下限的主要决定因素是（B）。

A完成一次正向运动学计算的时间B完成一次逆向运动学计算的时间

C完成一次正向动力学计算的时间D完成一次逆向动力学计算的时间

59.为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时：（A）。

A速度为零，加速度为零B速度为零，加速度恒定

C速度恒定，加速度为零D速度恒定，加速度恒定

60.应用通常的物理定律构成的传感器称之为（B）。

A物性型B结构型C一次仪表D二次仪表

61.GPS全球定位系统，只有同时接收到____颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置。（C）

A 2 B3 C 4 D 6

62.在伺服电机的伺服控制器中，为了获得高性能的控制效果，一般具有3个反馈回路，分别是：

（BDE）

A电压环B电流环C功率环D速度环 E 位置环F加速度环

63.谐波减速器特别适用于工业机器人的哪几个轴的传动？（DEF）

A S轴

B L轴

C U轴

D R轴

E B轴

F T轴

https://www.360docs.net/doc/9515339137.html,D（Charge Coupled Device）摄像头输出信号为____帧/秒(fps——frame per second)。（B）

A 20

B 25

C 30

D 50

65.利用物质本身的某种客观性质制作的传感器称之为（A）。

A物性型B结构型C一次仪表D二次仪表

66.应用电容式传感器测量微米级的距离，应该采用改变（C）的方式。

A极间物质介电系数B极板面积C极板距离D电压

67.压电式传感器，即应用半导体压电效应可以测量（C）。

A电压B亮度C力和力矩D距离

68.传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个

数，被称之为传感器的（C）。

A精度B重复性C分辨率D灵敏度

69.增量式光轴编码器一般应用（C）套光电元件，从而可以实现计数、测速、鉴向和定位。

A一B二C三D四

70.测速发电机的输出信号为（A）。

A模拟量B数字量C开关量D脉冲量

71.用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是（C）。

A接近觉传感器B接触觉传感器C滑动觉传感器D压觉传感器

72.GPS全球定位系统，只有同时接收到（C）颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置。

A2 B3 C4 D6

73.操作机手持粉笔在黑板上写字，在（C）方向只有力的约束而无速度约束？

A X轴

B Y轴

C Z轴

D R轴

74.如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业

将会变得相当困难。此时应该考虑（A）。

A柔顺控制 B PID控制C模糊控制D最优控制

75.示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是（B）。

A操作人员劳动强度大B占用生产时间

C操作人员安全问题D容易产生废品

76.模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是（B）。

A载波频率不一样B信道传送的信号不一样

C调制方式不一样D编码方式不一样

https://www.360docs.net/doc/9515339137.html,D（Charge Coupled Device）摄像头输出信号为（B）帧/秒。

A20 B25 C30 D50

https://www.360docs.net/doc/9515339137.html,D摄像头采用电视PAL标准，每帧图像由（B）场构成。

A1 B2 C3 D4

四、综合题

1.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。

2.机器人由哪几部分组成？

答：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。

3.什么是自由度？

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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.PWM调速特点有哪些？

答：简单，便于计算机实现，节能，调速范围大；非线性严重，引入高频干扰和损耗。

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？

答：工业机器人的控制方式多种多样，根据作业任务的不同，主要分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。（1）点位控制方式（PTP）：这种控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动，而对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。（2）连续轨迹控制方式（CP）：这种控制方式的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度

在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成工作任务。（3）力（力矩）控制方式：在完成装配、抓放物体等工作时，除要准确定位外，还要求使用适度的力或力矩进行工作，这时就要利用力（力矩）伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同，只不过输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号，因此系统中必须有力（力矩）传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。（4）智能控制方式：机器人的智能控制时通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库做出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有了较强的适应性及自学习功能。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。

10.机器人参数坐标系有哪些？各参数坐标系有何作用？

答：工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。（1）直角坐标/笛卡儿坐标/台架型（3P）：这种机器人由三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加道德旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在X、Y、Z轴上的运动是独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此，很容易通过计算机实现；它可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大：它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。但是，它的操作范围小，手臂收缩的同时又向相反的方向伸出，即妨碍工作，且占地面积大，运动速度低，密封性不好。（2）圆柱坐标型（R3P）：圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角，工作范围可以扩大，且计算简单；直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力；能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手臂可以到达的空间受到限制，不能到达近立柱或近地面的空间；直线驱动器部分难以密封、防尘；后臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。（3）球坐标型（2RP）：球坐标机器人采用球坐标系，它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转，中心支架附近的工作范围大，两个转动驱动装置容易密封，覆盖工作空间较大。但该坐标复杂，难于控制，且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。（4）关节坐标型/拟人型（3R）：关节机器人的关节全都是旋转的，类似于人的手臂，是工业机器人中最常见的结构。（5）平面关节型：这种机器人可看作是关节坐标式机器人的特例，它只有平行的肩关节和肘关节，关节轴线共面。

11.机器人学主要包含哪些研究内容？

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。

12.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？

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。

13.机器人控制系统的基本单元有哪些？

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。

14.常见的机器人外部传感器有哪些？

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。

15.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？

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。

16.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？

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。

17.什么是位置运动学、正向运动学和逆向运动学？

答：位置运动学仅考虑运动中的几何学问题，即不考虑运动与时间的关系。已知关节空间的关节变量，计算操作机在操作空间的手部位姿，称之为运动学正问题。反之，已知操作机在操作空间的手部位姿，求各关节变量的反变换，称之为运动学逆问题，也叫求手臂解。

18.MOTOMAN 机器人示教盘模式旋钮上有三种模式，分别是哪三种，并写出三种模式各自的特

点。

答案：示教模式：人教机器人称作示教。再现模式：执行程序，机器人自动运行。远程模式：通过外部信号进行的操作，相当于遥控。

19.MOTOMAN 机器人上有三种安全模式，分别是哪三种，并写出三种模式各自的特点。

答案：三种模式分别是：PLAY再现模式、TEACH示教模式、REMOTE远程模式。91再现模式可以用来对示教完的程序进行再现运行以及各种条件文件的设定、修改或删除，在此模式下外部设备发出的启动信号无效。（2）示教模式可以用示教编程器进行轴操作和编辑，编辑、示教程序，修改已登录的程序，以及各种特性文件和参数的设定，在此模式下外部设备发出的启动信号。（3）无效远程模式下机器人由外部信号进行操作，可以接通伺服电源、启动、调出主程序、设定循环等与开始运行有关的操作，数据传输功能有效，此时示教盘上的启动按钮无效。

20.度、重复精度与分辨率之间的关系。

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。（1）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。（2）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。（3）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。

21.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。