机器人学导论总复习
(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。
机器人学导论总复习
第四章 力分析及柔顺控制
1、柔顺坐标系力位控制特点？
在该坐标系中，任务可以被描述成沿各个坐标轴 的位置控制和力的控制。对于其中的任何一个方 向的自由度(沿三个正交轴的移动和绕三个轴的旋 转),或者要求是力的控制，或者是位置的控制，不 可能在同一个自由度既进行力的控制，又进行位 置的控制，二者必居其一 。 2、自然约束和人为约束？黑板上写字的约束？
360 360 9 7.2 1.8 40 50
4、步进电机高速时性能差的原因是什么？ 第一，运行每一步，转子必须先加速、恒速、再 减速；第二，定子交替磁场的变化，过快产生的 反电势磁通有阻止转子旋转的趋势。 5、何谓脉宽调制？
通过改变开关的时间，改变平均有效电压。（即 调节开通时间占空比） 6、一个、两个、四个二进制位端口读0~5V的数
有一个二进制位端口：0或5V； 有两个二进制位端口：0、1.67、3.34、5V； 有四个二进制位端口：0、0.33、0.67┄ 、5V
第七章 传感器
1、何谓分辨率？举例说明绕线式电位器的分辨率。 N位数字设备的分辨率。
分辨率：在测量范围内所能分辨的最小值。绕线式 电位器——一圈电阻值；n位数字设备——满量程 /2n 2、传感器按与机器人的相对关系分为哪两种及特点 内传感器和外传感器。 内传感器用来测试机器人本体内部的一些变量； 外传感器常用来测试机器人工作的环境情况。 3、传感器由转换器和电路组成。转换器是将物理量 和化学量转换为电信号的装置。
自然约束是由任务的几何结构所确定的约束关系。 人为约束则是根据任务的要求人为给定的期望的 运动和力。
第五章 轨迹规划
1、路径和轨迹？
如果规定一个机器人从A点经过B点运动到C点而 不强调时间的概念，那么这一过程中的位形序列 就构成了一条路径。如果我们强调到达其中任意 一点的时间，那么这就是一条轨迹。 2、对于已指定的路径（如直线）必须在直角空间 进行规划才能实现。如果没有指定机器人的路径， 则关节空间的轨迹规划更容易计算。
最新机器人学导论复习题及参考答案
中南大学网络教育课程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。
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中南大学网络教育课程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。
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。
机器人导论知识点考试重点
Position controlJoint space control structureCartesian space control structurePUMA robot servo control structureSingle-joint position controller and multi-joint position controller机器人三定律(Three Laws of Robotics) ”：First Law: A robot may not injure a human being, or, through inaction, allow a human being to come to harm.Second Law: A robot must obey orders given it by human beings, except where such orders would conflict with the First Law.Third Law: A robot must protect its own existence as long as such protection does not conflict with the First or Second Law.齐次变换机器人的应用1.Robots for Service 服务机器人Medical robots applied to the following aspects:（1）Diagnosis Robot（2）Nursing Robot（3）Disability and Paralysis Rehabilitation Robot（4）Household Robot（5）Entertainment Robot（6）Medical and surgical robot2.Robots for Military 军事机器人Ground military robotsintelligent robot, including independent and semi-autonomous vehicles remote-controlled robot, namely, Various remote unmanned vehiclesAerial military robotsMarine military robots3.Robots for Material Handling （材料搬运Functions of CONSIGHT system :Determining positions and directions of various mechanical parts (including complex curve objects).It is easy to compile programs on the system by inserting the new parts. Structure light subsystem, prevent need of high scene contrast.Processing image data effectively, which contains video noise, in many typical environment of factory.4.Welding Robots 焊接机器人The system is composed of two-level control system:First level based on microcomputer system. The first level chooses microcomputer IBM - PC/XT, with the functions: management, fault diagnosis and machine language editing, compiler and etc.Second level based on single board computer system. Choosing TP - 86 single board computer as the second control circuit, realize servo position control for 5 joints.5.Painting Robots 喷漆机器人Control software consists of two modules:Teaching moduleReplay module.Structure of these two module are similar.Teaching program consists of three tasks:Task A completes initialization and create new task.Task B consists of reading the collected data in memory buffer and writing them into the disk.Task C contains monitoring operation on panel buttons.C hapter 11W orkspace: the existence and nonexistence of a kinematics defines the workspace of a given manipulator.T rajectory: the curve path of an object’s motion.2P osition control: is to control the position of the manipulator34N onlinear control: a system that is nonlinear, time-variant, or both.C hapter 21.C hapter 42T he algebraic solution is to use the kinematic equation to solve the problem while the geometric solution is to decompose the spatial geometry of the arm into several plane-geometry problems.4.Denavit-Hartenberg Parameters 4 D-H parameters ()3 fixed link parameters 1 joint variable αi and ai : describe the Link i di and θi : describe the Link’s connection5. Said the operation of the mechanical arm speed linear mapping relations between space and joint space6.C hapter 5123.Newton-Euler dynamic formulationNewton's equation along with its rotational analog, Euler's equation, describe how forces, inertias,and accelerations relate for rigid bodies, is a "force balance" approach to dy grangian dynamic formulationLagrangian formulation is an "energy-based" approach to dynamics.45 close form 封闭形式and iterative form 迭代形式equation方程od manipulator dynamics机械臂动力学.：67 joint spaceEasy to go through via points(Solve inverse kinematics at all path points)No problems with singularitiesLess calculationsCan not follow straight lineCartesian spaceWe can track a shape(for orientation : equivalent axes, Euler angles,…)More expensive at run time(after the path is calculated need joint angles in a lot of points) Discontinuity problems8 Some possible interpolation functions:Cubic polynomialsCubic polynomials for a path with via pointsHigher-order polynomialsLinear function with parabolic blendsLinear function with parabolic blends for a path with via points99. I n a sentence or two, define Cartesian-space schemeCartesian schemes are more computationally expensive to execute since at run time, inverse kinematics must be solved at the path update rate.10.I n a sentence or two, defi ne Position Control of robots Position control Joint space control structure Cartesian space control structure PUMA robot servo control structureSingle-joint position controller and multi-joint position controller11. I n a sentence or two, defi ne Hybrid Control of Force/Position of robotsHybrid Force / Position ControlActive stiffness controlR-C ControlSynthesis problem of Hybrid control system。
机器人学导论复习资料
第一章绪论1.机器人三守则：1）机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观；2）机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类；3）机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或是为人类做出牺牲。
2.机器人的定义共同处：1）像人或人的上肢，并能模仿人的动作；2）具有智力或感觉与识别能力；3）是人造的机器或机械电子装置。
3.机器人的主要特点：①通用性：机器人的通用性取决于其几何特性和机械能力。
通用性指的是执行不同的功能和完成多样的简单任务的实际能力。
通用性也意味着，机器人具有可变的几何结构。
②适应性：机器人的适应性是指其对环境的自适应能力，即所设计的机器人能够自我执行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计到的环境变化。
这一能力要求机器人认识其环境，即具有人工知觉。
4.机器人系统的结构：一个机器人系统由四个相互作用的部分组成：机械手、环境、任务和控制器。
机械手是具有传动执行装置的机械，它由臂、关节和末端执行装置（工具等）构成，组合为一个互相连接和互相依赖的运动机构。
环境是指机器人所处的周围环境。
我们把任务定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别。
计算机是机器人的控制器或脑子。
5.机器人的自由度：物体能够对坐标系进行独立运动的数目称为自由度。
物体所能进行的运动包括：沿着坐标轴ox、oy、oz的三个平移运动T1,T2,T3；绕着坐标轴ox、oy、oz的三个旋转运动R1,R2,R3。
自由度是机器人的一个重要技术指标，它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人的机动性。
6.机器人的分类：①按机械手的几何结构来分：1）柱面坐标机器人2）球面坐标机器人3）关节式球面坐标机器人②按机器人的控制方式分：1）非伺服机器人：工作能力有限，按照预先编好的程序顺序工作2）伺服控制机器人：有更强的工作能力，反馈控制系统③按机器人的智能程度分：1）一般机器人，不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能2）智能机器人，具有不同程度的智能，又可分为传感型机器人、交互型机器人、自立型机器人。
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在该坐标系中，任务可以被描述成沿各个坐标轴 的位置控制和力的控制。对于其中的任何一个方 向的自由度(沿三个正交轴的移动和绕三个轴的旋 转),或者要求是力的控制，或者是位置的控制，不 可能在同一个自由度既进行力的控制，又进行位 置的控制，二者必居其一 。 2、自然约束和人为约束？黑板上写字的约束？
4、编码器有哪两种基本形式？各自特点是什么？
两种基本形式：增量式、绝对式
增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能 直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编 码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行 时进行复位。
绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一 确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征， 在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。 5、常用测距方法有哪两种？三角法测距原理是什么
1、机器人正运动学分析？
2、机器人逆运动学分析？
3、所有作业
2-4、2-5、2-9、2-10、2-14、2-15、2-17、2-19、 2-21
第三章 微分运动和速度
1、雅克比矩阵及其特点？
2、微分旋转变换矩阵表示及速度变换特点？
3、所有作业
3-1、3-2、3-3、3-4
第四章 力分析及柔顺控制
总复习
第一章 基础知识
1、示教再现(playback)机器人
操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动 作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录 下的信息重复执行同样的动作。 2、数控机器人
操作员为机器人提供运动程序，而不是手动示教 执行程序。
3、智能机器பைடு நூலகம் 机器人具有感知和理解外部环境的能力，即使其 工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。
仅在发射器以特定角度发射光线时，接收器才能检测 到物体上的光斑，利用发射角的角度可以计算出距离。
6、测量传输时间法的原理是什么？
信号传输的距离包括从发射器到物体和被物体发射到 接收器两部分。传感器与物体之间的距离是信号行进 距离的一半，知道了传播速度，通过测量信号的往返 时间即可计算出距离。
7、超声波测距原理是什么？ 发射器发射高频超声波脉冲，它在介质中行进一段距 离，遇到障碍物后返回，由接受器接受，发射器和物 体之间的距离等于超声波行进距离的一半，行进距离 则等于传输时间与声速的乘积。
3、所有作业
5-1、5-7
第六章 驱动控制
1、关节臂？
模仿人类手臂运动的操作器叫做关节臂。
2、多指手爪夹持物体的基本判断准则？ 对于多指手爪，每一个与物体接触的关节与物体 间都要产生一个作用力，所有作用于夹持物体上 的合力等于零
3、在转子上加工50个齿，在定子上加工40个齿将 产生1.8°的步距角，即每转步进200步。转子仅有 3个齿、定子仅有4个齿，转子一步30°
4、机器人关节主要的两种形式？表示方法？ 3P3R、 6R各代表什么？ 线性或旋转型关节。P、R 5、机器人表示的主要三种坐标系？ 全局参考、关节参考、工具参考 6、精度、重复精度 精度是指机器人到达指定点的精确程度。 重复精度是指如果动作重复多次，机器人到达同样 位置的精确程度。
第二章 机器人位置运动学
360 360 9 7.2 1.8 40 50
4、步进电机高速时性能差的原因是什么？ 第一，运行每一步，转子必须先加速、恒速、再 减速；第二，定子交替磁场的变化，过快产生的 反电势磁通有阻止转子旋转的趋势。 5、何谓脉宽调制？
通过改变开关的时间，改变平均有效电压。（即 调节开通时间占空比） 6、一个、两个、四个二进制位端口读0~5V的数
有一个二进制位端口：0或5V； 有两个二进制位端口：0、1.67、3.34、5V； 有四个二进制位端口：0、0.33、0.67┄ 、5V
第七章 传感器
1、何谓分辨率？举例说明绕线式电位器的分辨率。 N位数字设备的分辨率。
分辨率：在测量范围内所能分辨的最小值。绕线式 电位器——一圈电阻值；n位数字设备——满量程 /2n 2、传感器按与机器人的相对关系分为哪两种及特点 内传感器和外传感器。 内传感器用来测试机器人本体内部的一些变量； 外传感器常用来测试机器人工作的环境情况。 3、传感器由转换器和电路组成。转换器是将物理量 和化学量转换为电信号的装置。
自然约束是由任务的几何结构所确定的约束关系。 人为约束则是根据任务的要求人为给定的期望的 运动和力。
第五章 轨迹规划
1、路径和轨迹？
如果规定一个机器人从A点经过B点运动到C点而 不强调时间的概念，那么这一过程中的位形序列 就构成了一条路径。如果我们强调到达其中任意 一点的时间，那么这就是一条轨迹。 2、对于已指定的路径（如直线）必须在直角空间 进行规划才能实现。如果没有指定机器人的路径， 则关节空间的轨迹规划更容易计算。