工业机器人的触觉
工业机器人技术试题库与答案
Word 格式工业机器人技术题库及答案一、判断题第一章1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。
√2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。
×3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器 4 大件组成。
×4、示教盒属于机器人 - 环境交互系统。
×5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。
×6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。
√7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。
×第二章1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。
√2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。
×3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。
√4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。
√5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。
√6、柔性手属于仿生多指灵巧手。
√7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。
√8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。
√9、一般工业机器人手臂有 4 个自由度。
×10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。
×11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。
√12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。
√13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。
√第三章1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。
×2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。
√第四章1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。
√2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。
×3、工业机器人用力觉控制握力。
×4、超声波式传感器属于接近觉传感器。
√5、光电式传感器属于接触觉传感器。
工业机器人的关键技术及其发展趋势
工业机器人的关键技术及其发展趋势工业机器人作为现代工业生产的重要组成部分，在提高生产效率、降低成本以及保障工人安全等方面发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步和工业自动化的日益普及，工业机器人的应用范围和功能不断扩展，关键技术也在不断更新换代。
本文将探讨工业机器人的关键技术和其发展趋势。
一、机器人感知技术工业机器人需要具备对周围环境的感知能力，以便进行自动化的操作和决策。
目前，常用的机器人感知技术包括视觉感知、力触觉感知和位置感知等。
视觉感知技术能够通过摄像头等设备识别和定位目标物体，力触觉感知技术可以模拟人手的触觉反馈，帮助机器人更加精准地进行操作，而位置感知技术则能够确定机器人自身的位置和姿态，在工作过程中更好地调整和控制。
二、机器人智能控制技术随着人工智能的发展，工业机器人也越来越智能化。
智能控制技术是机器人实现自主决策和自适应操作的关键。
当前，深度学习和强化学习等技术在机器人控制中得到广泛应用。
深度学习可以通过大量数据的训练，提高机器人的识别和理解能力，使其能够更好地适应各种工作环境。
强化学习则可以通过与环境的交互学习，使机器人能够自动调整动作和策略，实现更加灵活和高效的工作。
三、机器人协作技术工业机器人不再是单打独斗的存在，而是与人类工作人员实现高效协作的伙伴。
为了实现机器人的人机协作，需要开发出适应人体工程学要求的机器人设计，以及实现机器人与人类的安全交互技术。
目前，机器人的物理性能提升、人体姿态识别、语音交互技术等都在不断改进，以满足机器人与人类的协同工作需求。
四、机器人网络化与互联技术工业机器人正朝着网络化和互联化的方向快速发展。
通过网络连接，不同机器人之间可以实现数据和指令的共享，从而提高生产效率和灵活性。
同时，机器人与其他设备的互联也可以实现更高级的任务协同，形成更加智能化的生产系统。
工业机器人网络化与互联技术的发展将为工业自动化带来更多的机遇和挑战。
未来，工业机器人的发展趋势将呈现以下几个方面：1.高性能和高速度：随着科技的推进，工业机器人的运行速度将继续提高，以适应更高效率的生产需求。
机器人的感知与控制技术
机器人的感知与控制技术一、机器人的概述机器人是一种自动化装置，最初是为了重复性的工作而设计的。
机器人可以自主进行任务，掌握一定的知识和技能，以专业领域为主要应用方向，常见的有工业机器人、服务机器人等，随着人类对机器人的不断探索和发展，机器人已经成为现代工业生产的重要一环。
二、机器人感知技术机器人的感知技术是指机器人利用传感器等设备对其环境进行观察和感知，从而获得信息和数据，进行决策和行动。
机器人的感知技术主要包括视觉、听觉、触觉、力觉等方面。
1. 机器人的视觉感知技术机器人的视觉感知技术是机器人的重要技术之一，主要通过图像处理技术实现。
机器人通过搭载高清摄像头、红外线摄像头、激光雷达等设备对周围环境进行拍摄和监测，利用数字信号处理技术进行图像重建和分析，从而完成对周围环境的感知和理解。
机器人视觉感知技术的应用领域非常广泛，包括无人驾驶、智能安防等领域。
2. 机器人的听觉感知技术机器人的听觉感知技术是机器人用于声音和声波接收和识别的技术，主要用于环境感知和语音交互等方面，主要包括麦克风、声音传感器等设备。
机器人通过识别声音并进行处理，可以获得环境变化和信息，从而更好地完成相应的任务。
3. 机器人的触觉、力觉感知技术机器人的触觉、力觉感知技术主要是通过搭载力传感器、压力传感器、振动传感器等设备对周围环境进行感知。
机器人可以通过对不同物体的触感信息和力学特性的检测，完成对物体质量、形状、硬度等特性的分析，并加以分类和处理。
三、机器人控制技术机器人控制技术是机器人完成任务的重要手段和方法，它主要分为硬件控制和软件控制两方面。
1. 机器人的硬件控制技术机器人的硬件控制技术是指通过搭载电机、传感器、执行器等设备实现机器人的运动和与环境的交互。
硬件控制技术的目标是提高机器人的灵敏度和运动稳定性，保证机器人能够在实际应用中具备高精度、高可靠性的运动控制特性。
2. 机器人的软件控制技术机器人的软件控制技术是指通过编写程序控制机器人的运动和任务执行。
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍
常见的工业机器人传感器类型和作用介绍工业机器人是现代工业生产中的重要设备，它可以自动完成各种工艺操作，提高生产效率和质量。
而机器人要实现自主操作和与环境的交互，就必须依赖传感器来获取各种信息。
下面将介绍一些常见的工业机器人传感器类型及其作用。
1.视觉传感器：视觉传感器是机器人中应用最广泛的传感器之一，可以帮助机器人获取周围环境的图像信息，实现目标识别、位置定位、检测等功能。
常见的视觉传感器包括CCD相机、CMOS相机等，其分辨率越高，精度越高。
2.力传感器：力传感器可以测量机器人与周围环境之间的力和力矩，实现精确控制和操作。
常见的力传感器有电容式、压阻式、电感式等，可以应用于装配、抓取、力控处置等任务。
3.距离传感器：距离传感器可以测量机器人与物体之间的距离，实现避障、定位等功能。
常见的距离传感器包括激光传感器、超声波传感器、红外线传感器等，可以用于测距、测量高度等任务。
4.光电传感器：光电传感器可以检测物体的存在、颜色、形状等特性，实现物体识别、分类、定位等功能。
常见的光电传感器有光电开关、光幕、光电编码器等，可以应用于自动分拣、装配等任务。
5.温度传感器：温度传感器可以测量机器人周围环境的温度变化，实现温度控制、安全保护等功能。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶等，可以用于焊接、烤箱等工作环境中。
6.声音传感器：声音传感器可以检测周围环境中的声音，实现语音交互、声音控制等功能。
常见的声音传感器有麦克风、声纳等，可以应用于机器人导航、语音识别等任务。
7.气体传感器：气体传感器可以检测周围环境中的气体浓度和成分，实现气体分析、安全监测等功能。
常见的气体传感器有气体传感电阻、气体传感器阵列等，可以应用于有害气体探测、环境监测等任务。
8.触摸传感器：触摸传感器可以感知机器人与物体接触的力和位置，实现精确控制和安全保护。
常见的触摸传感器有电容触摸传感器、压阻触摸传感器等，可以用于装配、物体操纵等任务。
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系
说明工业机器人的基本组成及各部分的关系工业机器人是一种能够模仿人类动作的自动化机器，用于完成各种生产任务。
它由多个组成部分构成，各部分之间密切合作，以实现高效的生产流程。
工业机器人的基本组成包括机械结构、控制系统、传感器系统和执行器系统。
机械结构是机器人的骨架，它提供了机器人的身体支撑和运动平台。
机械结构通常由关节、连杆和末端执行器等组成。
关节是机器人的关节点，使机器人能够在空间中进行各种运动。
连杆是连接关节的杆状物，用于传递力和运动。
末端执行器是机器人的工具，用于执行具体的操作任务。
控制系统是机器人的大脑，用于控制机器人的运动和动作。
控制系统通常由主控制器、伺服控制器和编码器等组成。
主控制器是机器人的核心，负责接收和处理指令，控制机器人的运动和动作。
伺服控制器是控制机械结构运动的关键部件，通过控制电机的转动来实现机器人的运动。
编码器用于检测和反馈机器人的位置和速度信息，保证机器人的运动精度和稳定性。
传感器系统是机器人的感知器官，用于获取周围环境的信息。
传感器系统通常由视觉传感器、力传感器和触觉传感器等组成。
视觉传感器能够获取周围环境的图像信息，用于定位和识别目标。
力传感器能够测量机器人施加的力和受到的力，用于控制机器人的力度和力量。
触觉传感器能够感知机器人与物体之间的接触力和接触面积，用于实现精确的操作和装配。
执行器系统是机器人的动力系统，用于驱动机器人的运动和动作。
执行器系统通常由电机、减速器和传动装置等组成。
电机是机器人的动力源，通过转动来驱动机械结构的运动。
减速器用于降低电机的转速，提供更大的输出扭矩。
传动装置用于将电机的转动传递给机械结构，实现机器人的运动。
以上是工业机器人的基本组成及各部分的关系。
机械结构提供了机器人的运动平台，控制系统控制机器人的运动和动作，传感器系统获取周围环境的信息，执行器系统驱动机器人的运动和动作。
这些部分密切合作，共同完成各种生产任务，提高生产效率和质量。
工业机器人的发展和应用将进一步推动自动化生产的发展，为人们的生活带来更多的便利和效益。
工业机器人视觉与触觉感知技术考核试卷
5.工业机器人视觉系统中的深度信息可以通过______技术来获取。
（）
6.触觉传感器的______是指其能够检测的最小力的变化。
（）
7.在工业机器人视觉处理中，______变换常用于图像的几何校正。
（）
8.为了实现工业机器人对柔软物体的精确抓取，触觉感知系统需要具备______能力。
（）
9.工业机器人视觉系统中的______算法可以用于识别和跟踪图像中的运动目标。
B.神经网络
C.贝叶斯估计
D.主成分分析
13.在工业机器人视觉系统中，以下哪些方法可以用于改善图像的对比度？（）
A.对数变换
B.幂次变换
C.直方图均衡化
D.阈值分割
14.触觉感知技术中，以下哪些特点使得压电传感器适用于工业机器人？（）
A.响应速度快
B.灵敏度高
C.易于小型化
D.可以测量多维力
15.工业机器人视觉系统在图像配准时，以下哪些方法可以用于提高配准精度？（）
4. B
5. C
6. A
7. D
8. B
9. D
10. A
11. A
12. D
13. B
14. C
15. D
16. A
17. A
18. D
19. C
20. B
二、多选题
1. ABD
2. ABCD
3. AD
4. ABC
5. ABC
6. ABC
7. AB
8. BC
9. ABC
10. ABC
11. ABC
B.采用深度学习算法
C.使用多视角图像
D.减少图像采集的帧率
20.以下哪些是工业机器人触觉感知技术的挑战和限制？（）
机器人的感知与认知
机器人的感知与认知随着科技的不断进步和发展，机器人逐渐成为人们生活中的重要组成部分。
机器人的感知与认知能力被认为是其核心技术，它决定了机器人能否与人类有效地交互和合作。
本文将探讨机器人的感知与认知，并分析其在各个领域的应用。
一、机器人感知技术机器人能够通过各种传感器感知周围环境，并将感知到的信息转化为可供计算机处理的数据。
常见的机器人感知技术包括视觉感知、听觉感知、触觉感知和位置感知。
1. 视觉感知机器人通过摄像头等设备获取图像信息，并通过图像处理算法进行分析和识别。
例如，机器人可以通过视觉感知技术辨别物体的形状、颜色和大小，实现物体抓取或目标追踪等功能。
2. 听觉感知机器人通过麦克风等设备获取声音信号，并通过声音处理算法分析和理解。
例如，语音识别技术使得机器人能够听懂人类的指令，并做出相应的反应。
3. 触觉感知机器人通过触摸传感器等设备获取触摸信号，并通过触摸感知算法进行分析和处理。
例如，机器人可以通过触摸感知技术判断物体的硬度、温度和纹理等属性。
4. 位置感知机器人通过全球定位系统（GPS）、惯性导航等技术获取自身的位置信息。
这些技术帮助机器人在运动中准确定位，实现精确导航和路径规划。
二、机器人认知技术机器人的认知能力是其理解和处理感知信息的能力。
机器人的认知技术主要包括智能推理、知识表示和机器学习。
1. 智能推理机器人通过推理技术，通过已有的知识和规则进行逻辑推理，从而做出合理的决策。
例如，机器人可以通过智能推理技术在复杂环境中找到最佳路径或解决问题。
2. 知识表示机器人通过知识表示技术将获取到的知识进行存储和组织，便于后续的处理和利用。
常见的知识表示方法包括逻辑表示、本体表示和语义网络等。
3. 机器学习机器学习技术使得机器人能够通过观察和经验来学习并不断改进自己的性能。
例如，机器人可以通过机器学习算法提取出感知信息中的关键特征，并用于目标识别和分类等任务。
三、机器人在各领域的应用机器人的感知与认知技术在各个领域都有着广泛的应用。
工业机器人外部传感器
图4-27 超声波式接近觉传感器工作原理图
被测距离L有：
L VT 2
1.4 视觉传感器
1．视觉传感器概述
视觉传感器又称为摄像管，它是采用光电转换原理摄取平面光学图像，并 使其转换为电子图像信号的器件。
视觉传感器必须具备两个作用：一是将光信号转换为电信号；二 是将平面图像上的像素进行点阵取样，并把这些像素按时间取出。
视觉传感器在工业机器人中的应用类型大致可以分为三类，即视 觉检验、视觉导引和过程控制；其应用领域包括电子工业、汽车工 业、航空工业以及食品和制药等。
2．光导摄像管
如图4-29（a）所示，光导摄像管外面有一圆柱形玻璃外壳2，内部有位于一端 的电子枪7以及位于另一端的屏幕1和光敏层3。加在线圈6，9上的电压将电子束聚 焦并使其偏转。偏转电路驱使电子束对光敏层的内表面扫描以便“读取”图像。
图4-24 振动式滑觉传感器
1.3 接近觉传感器
接近觉传感器是工业机器人用来探测自身与周围物体之间相对位置或距离的一 种传感器，它探测的距离一般在几毫米到十几厘米之间。接近觉传感器按照转换原 理的不同，可分为电涡流式、光纤式和超声波式等类型。
1．电涡流式接近觉传感器
当导体在一个不均匀的磁场中运动或处于一个交变磁场中时，其 内部便会产生感应电流。这种感应电流称为电涡流，这一现象称为电 涡流现象，电涡流式接近觉传感器便是利用这一原理制作的。
（a）结构
（b）电子束扫描方式 图4-29 光导摄像管
1—屏幕；2—玻璃外壳；3—光敏层；4—网格；5—电子束； 6—光束聚焦线圈；7—电子枪；8—引脚；9—光束偏转线圈
3．CCD传感器
CCD传感器与一般摄像管相比，具有重量轻、体积小、寿命长、功耗低等优点， 它使用一种高感光度的半导体材料制成，能将光线转变成电荷，通过模/数转换器 转换成数字信号。数字信号经过压缩以后的数据传输至计算机，并借助于计算机的 处理手段，根据任务需要反馈给执行器。
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3. 计算机 由视觉传感器得到的图像信息要由计算机存储 和处理 , 根据各种目的输出处理后的结果。 20 世纪 80 年代以前 , 由于微计算机的内存量小 , 内存的价格
高 , 因此往往另加一个图像存储器来储存图像数据。
现在 , 除了某些大规模视觉系统之外 , 一般都使用 微计算机或小型机。除了通过显示器显示图形之外,
进入计算机后, 还要进行各种运算。
4.1.2 机器人视觉的应用 1. 弧焊过程中焊枪对焊缝的自动对中
图4.2所示为具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统
结构。 图像传感器直接安装在机器人末端执行器。焊接 过程中,图像传感器对焊缝进行扫描检测, 获得焊前区焊 缝的截面参数曲线， 计算机根据该截面参数计算出末端 执行器相对焊缝中心线的偏移量Δ ,然后发出位移修正指
图 4.1 视觉系统的硬件组成
1. 视觉传感器 视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器 件。大多数机器人视觉都不必通过胶卷等媒介物 ,而是 直接把景物摄入。过去经常使用光导摄像等电视摄像 机作为机器人的视觉传感器 , 近年来开发了 CCD( 电荷 耦合器件 ) 和 MOS( 金属氧化物半导体 ) 器件等组成的固 体视觉传感器。固体传感器又可以分为一维线性传感 器和二维线性传感器,目前二维线性传感器已经能做到 四千个像素以上。由于固体视觉传感器具有体积小、
配图纸、多面体等; 后者可以确定操作序列 , 包括装 配顺序、手部轨迹、抓取位置等。这样,只要对机器人
发出类似于人的表达形式的宏指令 , 机器人则会自动
考虑执行这些指令的具体工作细节。该机器人已成功 地进行了印刷板检查和晶体管、电动机等装配工作。
4.2 工业机器人的触觉
为使机器人准确地完成工作 ,需时刻检测机器人与对 象物体的配合关系。 机器人触觉可分成接触觉、接近觉、压觉、滑觉和
力觉五种, 如图4.7所示。触头可装配在机器人的手指上,
用来判断工作中各种状况。
图 4.7 机器人触觉
4.2.1 机器人的接触觉
1. 接触觉传感器
令,调整末端执行器直到偏移量Δ =0为止。
图4.3所示为用视觉技术实现机器人弧焊工作焊缝的 自动跟踪原理图。
图 4.2 具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的系统结构
图 4.3 实现机器人弧焊工作焊缝的自动跟踪原理图
2. 装配作业中的应用 图4.4所示为一个吸尘器自动装配实验系统, 由2台关 节机器人和 7 台图像传感器组成。组装的吸尘器部件包 括底盘、气泵和过滤器等, 都自由堆放在右侧备料区,该
的距离信息,显然是很有用的。每个像素都含有距离信息
的图像, 称之为距离图像。目前,有人正在研究获得距离 信息的各种办法, 但至今还没有一种简单实用的装置。
2. 摄像机和光源控制
机器人的视觉系统直接把景物转化成图像输入信 号, 因此取景部分应当能根据具体情况自动调节光圈 的焦点, 以便得到一张容易处理的图像。为此应能调 节以下几个参量: (1) 焦点能自动对准要看的物体。 (2) 根据光线强弱中央。 (4) 根据目标物体的颜色选择滤光器。 此外, 还应当调节光源的方向和强度, 使目标物体 能够看得更清楚。
境中识别出装配所需的零件 ,并对其形状、位置、姿态等 进行识别。此外 , 多关节机器人还带有触觉。 利用这些
传感器信息,可以确定装配顺序和装配方法 , 逐步将零件
装成与图纸相符的产品。
图 4.6 日立自主控制机器人工作示意图
从功能上看,这种机器人具有图形识别功能和决策
规划功能, 前者可以识别一定的目标 (如宏指令)、装
还可以用打印机或绘图仪输出图像，且使用转换精
度为8位A/D转换器就可以了。但由于数据量大, 要求 转换速度快, 目前已在使用100 MB 以上的8位A／D 转换芯片。
4. 图像处理机 一般计算机都是串行运算的, 要处理二维图像 很费时间。 在要求较高的场合 , 可以设置一种专 用的图像处理机,以便缩短计算时间。 图像处理只 是对图像数据做了一些简单、重复的预处理 , 数据
第4章 工业机器人的环境感觉技术
4.1 工业机器人的视觉
4.2 工业机器人的触觉
4.3 工业机器人的位置及位移
4.4 多感觉智能机器人
习题
4.1 工业机器人的视觉
4.1.1 视觉系统的硬件组成
视觉系统可以分为图像输入(获取)、图像处理、图像 理解、图像存储和图像输出几个部分(见图4.1)。 实际系统 可以根据需要选择其中的若干部件。
图 4.5 具有视觉系统的机器人进行非接触式测量
4. 利用视觉的自主机器人系统
日本日立中央研究所研制的具有自主控制功能的智
能机器人 , 可以用来完成按图装配产品的作业 , 图 4.6 所
示为其工作示意图。它的两个视觉传感器作为机器人的 眼睛,一个用于观察装配图纸，并通过计算机来理解图中
零件的立体形状及装配关系 ; 另一个用于从实际工作环
重量轻等优点, 因此应用日趋广泛。
由视觉传感器得到的电信号, 经过A／D转换成数字信
号, 称为数字图像。一般地 , 一个画面可以分成 256×256 像素、 512×512像素或1024×1024像素,像素的灰度可以
用4位或8位二进制数来表示。一般情况下, 这么大的信息
量对机器人系统来说是足够的。要求比较高的场合 ,还可 以通过彩色摄像系统或在黑白摄像管前面加上红、绿、蓝 等滤光器得到颜色信息和较好的反差。 如果能在传感器的信息中加入景物各点与摄像管之间
区上方装设三台图像传感器 (α、β、γ), 用以分辨物料的
种类和方位。机器人的前部为装配区 ,这里有4台图像传 感器A、B、C和D, 用来对装配过程进行监控。使用这套 系统装配一台吸尘器只需2分钟。
图 4.4 吸尘器自动装配实验系统
3. 机器人非接触式检测 在机器人腕部配置视觉传感器 , 可用于对异形零件 进行非接触式测量 , 如图 4.5 所示。这种测量方法除了 能完成常规的空间几何形状、形体相对位置的检测外 , 如配上超声、激光、 x射线探测装置, 则还可进行零件内 部的缺陷探伤、 表面涂层厚度测量等作业。