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《工业机器人》考试题套题一B


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 课程名称【编号】 : 工业机器人 【0941】 闭/开卷 闭卷 考试时间:80 分钟 2014 年 8 月 B卷 满分:100 分

答:某一点的位置 。 (7)机器人运动学逆解问题的求解主要存在三个问题:逆解可能不存在、 解方法的多样性。 (第二章 学习单元 6) 答: 逆解的多重性
(8)机器人逆运动学求解有多种方法,一般分为两类:封闭解和

和求

。 (第二章 学习

单元 6) 答: 数值解
(9)“角度设定法”就是采用相对参考坐标系或相对运动坐标系作三次

答案必须做在答题卷上,做在试卷上不予记分。
一、填空题(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)在选定的直角坐标系{A}中,空间任一点 P 的位置可用

方法。 答:

来规定姿态的 和欧拉角法、RPY 角法是角度设定法中常用的方法。 (第二章 学习单元 7) 连续转动

(10)在工业机器人速度分析和以后的静力学分析中都将遇到类似的雅可比矩阵,我们称

之为工业机器人雅可比矩阵,或简称雅可比,一般用符号 答: J 。
(11) J 反映了关节空间微小运动 dθ 与

表示。 (第三章 学习单元 1)

的位置矢量 AP 表示,其

之间的关系且 dX 此时表示微小线位移。

(第三章 学习单元 1) 答: 手部作业空间微小位移 dX 。 左上标 A 代表选定的参考坐标系 标分量。 (第二章 学习单元 1) 答:3× 1
(3)齐次坐标的表示不是

,Px Py Pz 是点 P 在坐标系{A}中的三个位置坐

(12)对于 n 个自由度的工业机器人,其关节变量可以用广义关节变量 q 表示;当关节为

转动关节时,qi=di,当关节为移动关节时,qi=di,dq=[dq1 dq2 … dqn]T,反映了关节 空间的 。 (第三章 学习单元 1) 答: 微小运动。 二、 名词解释题(每题 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。

的,我们将其各元素同乘一非零因子后,仍然代表同一点。

(第二章 学习单元 1) 答:唯一 。
(4)斯坦福机器人的手臂有

转动关节,且两个转动关节的轴线相交于一点,一个移动 关节,共三个自由度。 (第二章 学习单元 5) 答:两个 。
(5)在 θ 和 d 给出后,可以计算出斯坦福机器人手部坐标系{6}的

和姿态 n、o、a, 这就是斯坦福机器人手部位姿的解,这个求解过程叫做斯坦福机器人运动学正解。 (第二 章 学习单元 5) 答:位置 p 。
(6) 若给定了刚体上

三、 简答题(每题 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Δ 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:
R ? v ? ?t / 2

和该刚体在空间的姿态, 则这个刚体在空间上是完全确定的。
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(第二章 学习单元 1)

如果空气温度为 T(℃),则声速 v 可由下式求得:

v ? ? 331.5 ? 0.607T ? m/s

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。 5、描述一下液压传动装置的构成 。 (第六章 学习单元 7) ①液压源。包括油箱、油泵、驱动电机、发动机。 ②控制阀。包括压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀。 ③液压执行装置。包括液压缸、液压马达、摆动液压马达。 ④附属设备。包括管件、仪表、冷却器等。 ⑤其他设备。 6、 简述相对位姿和 A 变换矩阵的概念(第二章 学习单元 4) 我们将为机器人的每一个连杆建立一个坐标系,并用齐次变换来描述这些坐标系间的相对关 系, 也叫相对位姿。 通常把描述一个连杆坐标系与下一个连杆坐标系问相对关系的齐次变换矩 阵叫做 A 变换矩阵或 A 矩阵。

平面关节式机器人(3R);e 直角坐标型 (3P); (2)按机器人的控制方式分:a 非伺服机器人(按照预先编好的程序顺序进行工作,使用终端限 位开关,制动器,插销板和定序器来控制机器人机械手的运动) ;b 伺服控制机器人(通过反馈传 感器取得反馈信号与来自给定装置的综合信号,用比较器加以比较后,得到误差信号,经放大后用 以激发机器人的驱动装置,进而带动末端执行装置以一定规律运动,到达规定的位置或速度等) (3)按机器人控制器的信息输入方式分:日本工业机器人协会(JIRA);美国机器人协会(RIA);法国 工业机器人协会(AFRI)锁采用的分类法。 (4)按智能程度分:a 示教再现型机器人(通过手动或其它方式,先引导机器人动作,记录下工作程 序,机器人则自动重复进行作业.)b 数控型机器人(不必通过手动使机器人动作,通过数值、语言等 为机器人提供运动程序,能进行可编程伺服控制.)c 感知型机器人(利用传感器获取的信息控制机 器人的动作.机器人对环境有一定的适应性.)d 智能机器人(机器人具有感知和理解外部环境的能 力,即使环境发生变化,也能够成功的完成任务.) (5)按用途分:(1)工业机器人;服务机器人;娱乐机器人;仿人形机器人;农业机器人;海洋探 测机器人;空间机器人;军用机器人;特种机器人;微型机器人;微操作机器人 2、 机器人技术的发展趋势(第一章 学习单元 2) 1. 传感型智能机器人发展较快(超声波触觉传感器;静电电容式距离传感器;基于光纤陀螺惯性测 量的三维运动传感器;视觉系统等,多传感器集成与融合技术在智能机器人上获得应用。); 2.开发新型智能技术(虚拟现实技术;形状记忆合金;多智能机器人系统) 3. 微型机器人的研究有所突破(微型驱动器是开发微型机器人的基础和关键技术之一,比微型机 器人还要小的超微型机器人,应用纳米技术,将用于医疗和军事侦察目的. ) 4.应用领域向非制造业和服务业扩展 5.行走机器人研究引起重视

四、问答题(每题 20 分,共 40 分)
1、机器人分类(第一章 学习单元 1) (1) 按机器手的几何机构分: a 柱面坐标机器人 (这种机器人的工作包迹(区间)形成一段圆柱面.eg: Verstran, 1R2P) ; b 球面坐标机器人 (这种机器人的工作包迹形成球面的一部分 eg: Unimate,2R1P) ;c 关节式球面坐标机器人(3R)(这种机器人的工作包迹也形成球面,且其关节都由转动关节所组成.);d
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