机器人学导论期末作业
(完整word版)机器人学导论复习题及参考答案(word文档良心出品)
西安高学考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题：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：6.机器人动力学：7.虚功原理：8.PWM驱动：9.电机无自转：10.直流伺服电机的调节特性：11.直流伺服电机的调速精度：12.PID控制：13.压电元件：14.图像锐化：15.隶属函数：16.BP网络：17.脱机编程：18.AUV：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。
xyzOuvwt2.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。
机器人学导论考试
机器人学导论考试一、机器人学简介机器人学是一门融合了物理、电子、计算机、机械、控制、自动化、系统科学等多学科的交叉学科，主要研究机器人的设计、制造、控制、算法、应用和实现的技术。
机器人学的发展是以机器人的技术进步为基础的，机器人技术的发展是以现代计算机技术为基础的。
机器人学的发展目标是使机器人获得自主性、智能性和可靠性，从而使机器人能够完成更复杂的任务。
机器人学的主要研究内容包括机器人的结构设计、运动学和动力学、机器人控制、机器人感知、机器人导航、机器人仿真、机器人系统建模、任务规划、机器人程序设计等。
二、机器人结构设计机器人结构设计是机器人学的基础，是构建机器人的基础，是实现机器人功能的基础，是机器人技术的重要内容。
机器人结构设计的目的是构建能够完成特定任务的机器人系统，考虑机器人的功能、结构、尺寸、重量、强度、精度和稳定性等因素，设计出能够完成特定任务的机器人系统结构。
机器人结构设计的关键是机器人的运动学和动力学，它们可以帮助设计者更好地理解机器人的运动特性，从而设计出更加合理的机器人结构。
三、机器人运动学和动力学机器人运动学和动力学是机器人学的重要研究内容，是研究机器人的运动的学科。
机器人运动学的主要内容是机器人的运动学分析，即研究机器人的运动轨迹、位置、速度和加速度等。
机器人动力学的主要内容是研究机器人的动力学特性，即研究机器人的动力学模型、力学特性、力学参数等。
机器人运动学和动力学的研究可以帮助设计者更好地理解机器人的运动特性，从而设计出更加合理的机器人结构。
四、机器人控制机器人控制是机器人学的重要研究内容，是指通过控制机器人的运动来完成特定任务的技术。
机器人控制的主要内容包括机器人的运动控制、机器人的位置控制、机器人的力控制、机器人的视觉控制、机器人的任务控制等。
机器人控制的目标是控制机器人完成特定任务，从而实现机器人的自主性、智能性和可靠性。
五、机器人感知机器人感知是机器人学的重要研究内容，是指机器人感知环境的技术。
机器人期末测试含部分答案
机器人期末测试含部分答案work Information Technology Company.2020YEAR工业机器人期末测试一、 机器人运动学1. 关节型机器人结构如图所示。
已知关节变量值12345690,0,90,90θθθθθθ======，22431.8,149.09,a mm d mm ==46433.07,56.25d mm d mm ==。
求各关节运动变换的齐次变换矩阵i T 。
解（1）：D-H 坐标系的建立按D-H 方法建立各连杆坐标系，如图所示。
忽略机器人高度的影响，将 {0o} 系设在关节1的轴线上，{0o}与{01}重合,o0x0代表机器人的横方向，初始位置与肩关节轴线相同，o0y0 代表机器人手臂的正前方，o0z0 代表机器人身高方向。
o1x1 轴在水平面内，o2x2 轴沿大臂轴线方向，o3x3 轴与小臂轴线垂直，o4x4∥o5x5∥o6x6。
坐标原点o2、o3与o4、o5重合。
o6x6y6z6为终端坐标系，该坐标系考虑了工具长度d6。
(2)确定各连杆的D-H 参数（3） 求两杆之间的位姿矩阵Ti1101010100-1000001c s s c T -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦2222220222020010001c s a c s c a s T d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦33030303001000001c s s c T ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦44404040400-100001c s s c T d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦55050505000100001c s s c T ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦666600660********c s s c T d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦2.如图二自由度平面机械手，已知手部中心坐标值为(),x y。
11求该机械手运动方程的逆解θ及1d。
1二、机器人动力学1.如图二自由度平面机械手，已知杆长120.5l l m==，相关参数如下表所示。
《机器人概论》期末试卷及答案
《机器人概论》期末试卷一、填空题1、（1959）年，第一台工业机器人在（美国）诞生。
2、喷漆机器人主要由机器人（本体）、（计算机）和（控制系统）组成。
3、哈尔滨工业大学、沈阳自动化研究所和中国第一汽车集团公司（合作研制的（HT-100A）点焊机器人于1999年7月正式通过了验收。
4、日本的（雅马哈）、（本田）、（铃木）等摩托车的主要结构件全部采用焊接机器人作业。
5、1998年6月，（法国、意大利、日本）三国共同研制了一种名为Robokid的焊接机器人，它能用激光三角测量法“看”到焊缝，并且可以随时调整焊炬的路线，保证对准焊缝。
6、（2005）年，韩国大宇造船和海事工程公司（DSME）研制成功的（船体真空喷丸机器人）可以自动喷丸船体的外表面。
这项发明可以提高生产力，防止污染，减少工人因作业疲劳导致的肌骨骼失调，全面改进船舶的建造质量。
7、日本最早开发的核工业机器人是（单轨的），活动范围很窄，只能对某些核设备进行定向的巡检。
8、在工业机器人产业化的过程中，世界形成了三种不同的发展模式，即（日本模式）、（欧洲模式）和（美国模式）。
9、（阿西布朗勃法瑞集团（ABB））在世界上率先研发出了电力驱动工业机器人和工业喷漆机器人。
10、（1969）年，日本早稻田大学的加藤一郎研发出了世界上第一台以双脚走路的机器人，因此被尊称为（仿人机器人之父）。
11、现代的仿人机器人种类繁多，主要包括（高仿人）形机器人、（多功能人）形机器人、（生化）机器人、（场地）机器人等类型。
12、世界上最早的聊天机器人诞生于（20世纪80年代），这款机器人名为（阿尔贝特），用（BASIC语言）编写而成。
13、在北京航空航天大学机器人研究所中，一条长（0.8 m）的机器鱼在一项全新的仿生学研究成果，波动推进的支持下，顺利实现了不用螺旋桨的设想。
14、美国第一代侦察机器人是在海军陆战队的支持下，由（海洋系统中心）研制的。
15、微型无人机的种类分为（有固定翼）微型无人机、（旋翼）微型无人机和（扑翼式）微型无人机三种。
机器人学导论复习试题和参考答案解析
西安高学考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题：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：6.机器人动力学：7.虚功原理：8.PWM驱动：9.电机无自转：10.直流伺服电机的调节特性：11.直流伺服电机的调速精度：12.PID控制：13.压电元件：14.图像锐化：15.隶属函数：16.BP网络：17.脱机编程：18.AUV：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。
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。
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.P4.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 。
机器人学导论复习试题和参考答案解析
机器人学导论一、名词解释题：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：6.机器人动力学：7.虚功原理：驱动：9.电机无自转：10.直流伺服电机的调节特性：11.直流伺服电机的调速精度：控制：13.压电元件：14.图像锐化：15.隶属函数：网络：17.脱机编程：：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。
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{x0,y0}下的运动学方程。
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.P4.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 x0 ]T或F B= [ 0f y ]T。
机器人学导论作业答案
机器人学导论作业答案作业一一、问答题1．答：机器人的主要应用场合有：(1) 恶劣的工作环境和危险工作；(2) 在特殊作业场合进行极限作业；(3) 自动化生产领域；(4) 农业生产；(5) 军事应用。
2．答：工业机器人（英语：industrial robot。
简称IR）是广泛适用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。
它们在必要情况下配备有传感器，其动作步骤包括灵活的转动都是可编程控制的（即在工作过程中，无需任何外力的干预）。
它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
3．答：科幻作家阿西莫夫机器人三原则：(1) 不伤害人类；(2) 在原则下服从人给出的命令；(3) 在与上两个原则不矛盾的前提下保护自身。
我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
4．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。
5．答：按几何结构分：(1) 直角坐标式机器人；(2) 圆柱坐标式机器人；(3) 球面坐标式机器人；(4) 关节式球面坐标机器人。
6．答：通常由四个相互作用的部分组成：执行机构、驱动单元、控制系统、智能系统。
7．答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。
8．答：机器人的主要特点有通用性、适应性。
决定通用性有两方面因素：机器人自由度；末端执行器的结构和操作能力。
9．答：工业机器人的手部是用来握持工件或工具的部件。
大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的。
机器人概论期末试卷(A)
C. 动力的传递与转换D. 动力的应用13.传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易测量小信号进行变换，使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。
一般为（）。
A. 4～20mA、–5～5VB. 0～20mA、0～5VC. -20mA～20mA、–5～5VD. -20mA～20mA、0～5V14.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。
A. 抗干扰能力B. 精度C. 线性度D. 灵敏度15.力矩传感器主要用于（）。
A. 精密加工B. 精密测量C. 精密计算D. 精密装配16. 机器人轨迹控制过程需要通过求解（）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17. 模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是（）。
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18．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（）传感器。
A ．接触觉 B．接近觉C．力/力矩觉 D．压觉19．机器人的定义中，突出强调的是（）。
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20．当代机器人主要源于以下两个分支（）。
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．计算机与人工智能三、判断题。
对的打√，错的打X。
（每题1分。
共10分。
）1．机械手亦可称之为机器人。
（）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。
（）3、关节空间是由全部关节参数构成的。
（）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。
（）5．由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。
（）6．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。
（）7．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。
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机器人学导论期末作业
题目：
（图说明，图中的圆柱是只沿特定的转轴方向转动的转动副，不是空间圆柱副，没有沿轴线方向的移动）
要求：应用螺旋理论方法求解该机构运动的自由度以及受到的约束。
过程求解：
1、 首先先求解每个分支运动链的运动螺旋系。
分析1分支运动系：
(1) 11R 的分析。
首先该转动副的轴线方向与x 轴相同，所以我将取它的(10
0)s =,
1111
11()r x y z =, 求解011
111111111111(0)10
0i j k s r s x y z z j y k z y ⎛⎫
⎪
=⨯==-=- ⎪ ⎪⎝
⎭
，
所以运动螺旋111111(100;0)R z y =-
(2) 因为12R 、13R 的轴线方向与11R 相同，都是平行于x 轴，所以它们的s 是相同的，均为
(100)s =，只是相对于坐标原点的位置不同，向量r 不同，所以最终求得各自的运
动螺旋为121212(10
0;0)R z y =-，131313(100;0)R z y =-。
(3) 综上可得，分支运动链1的运动螺旋系为：1111111212
1213
1313(100;0)(100;0)(100;0)
R z y R z y R z
y =-⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩，根据
互矩为0，可以求出该分支的约束螺旋系111213
(100;000)(000;010)(000;001)r r r R R R ⎧=⎪=⎨⎪=⎩，其中11r
R 表
示作用在x 轴线上的约束线矢，12r R 表示绕y 轴的约束力偶，13
r
R 表示绕z 轴的约束力偶。
2、 分析3分支运动系。
由于分支3的各转动副的轴线方向完全与分支1的对应相同，都平
行于x 轴，所以同理可得分支3的运动螺旋系为3131
313232
3233
3333(100;0)(100;0)(100;0)
R z y R z y R z
y =-⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩，
而相应的约束螺旋系为313233
(100;000)(000;010)(000;001)r r r R R R ⎧=⎪=⎨⎪=⎩，其中31r
R 表示作用在x 轴线上
的约束线矢，32r R 表示绕y 轴的约束力偶，33r
R 表示绕z 轴的约束力偶。
3、 分析2分支运动系。
(1) 21R 的分析首先该转动副的轴线方向与y 轴相同，所以我将取它的(010)s =,
212121()
r x y z =, 求解
02
1
(0)
01
i j
k
s r s
x y ⎛⎫
⎪=⨯==-+=-
⎪ ⎪⎝
⎭
，所以运动螺旋1121
21(010;0)R z x =-
(2) 同理可求得，
122222(010;0)R z x =-，132323(010;0)R z x =-。
(3) 综上所述，分支运动链2的运动螺旋系为：21212122222223
2323(010;0)
(010;0)(010;0)R z x R z x R z x =-⎧⎪
=-⎨⎪=-⎩，约束
螺旋系为：212223
(010;000)(000;100)(000;001)r
r r R R R ⎧=⎪=⎨⎪=⎩，
其中21r
R 表示作用在y 轴线上的约束线矢，22
r R 表示作绕x 轴的约束力偶，23r
R 表示作绕z 轴的用在z 轴上的约束力偶。
4、将上述每个分支收到的约束全部放在一起得：
11
12
13
21
22
(100;000)
(000;010)
(000;001)
(010;000)
(000;100)
r
r
r
r
r
R
R
R
R
R
⎧=
⎪
=
⎪⎪
=
⎨
⎪=
⎪
⎪=
⎩
，此时的
这几项约束，即为最终机构的总约束，对其求互矩得(000;001)
R=即为机构的最终运动螺旋，该运动螺旋可以实现的运动是沿z轴的移动。
所以该结构仅仅只有这一个自由度。