[東北大學(xué)]2018年6月考試《機(jī)器人技術(shù)》考核作業(yè)

1、東 北 大 學(xué) 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 機(jī)器人技術(shù) 試 卷（作業(yè)考核 線上） B 卷 （共 5 頁(yè)） 總分題號(hào)一二三四五六七八九十得分一、選擇題（4選1，多于4個(gè)的為多選題；共20分，每小題2分）打Ö1一個(gè)剛體在空間運(yùn)動(dòng)具有幾個(gè)自由度？ 4) 1)3個(gè) 2)4個(gè)3)5個(gè) 4)6個(gè) 2運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題是實(shí)現(xiàn)如下變換： 1) 1)從操作空間到關(guān)節(jié)空間的變換 2)從操作空間到迪卡爾空間的變換 3)從迪卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的變換 4)從關(guān)節(jié)空間到操作空間的變換 3對(duì)于移動(dòng)（平動(dòng)）關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是D-H參數(shù)中的 3)1)關(guān)節(jié)角 2)桿件長(zhǎng)度3)橫距 4)扭轉(zhuǎn)角4動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的哪兩部

2、分聯(lián)系起來(lái)。 4)1)傳感器與控制 2)運(yùn)動(dòng)與控制 3)結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng) 4)傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng) 5為了獲得非常平穩(wěn)的加工過(guò)程，希望作業(yè)啟動(dòng)（位置為零）時(shí)：1) 1)速度恒定，加速度為零 2)速度為零，加速度恒定 3)速度為零，加速度為零 4)速度恒定，加速度恒定6機(jī)器人終端效應(yīng)器（手）的力量來(lái)自哪里？ 4)1)機(jī)器人的全部關(guān)節(jié) 2)機(jī)器人手部的關(guān)節(jié)3)決定機(jī)器人手部位置的各關(guān)節(jié)4)決定機(jī)器人手部位姿的各個(gè)關(guān)節(jié) 7如果末端裝置、工具或周圍環(huán)境的剛性很高，那么機(jī)械手要執(zhí)行與某個(gè)表面有接觸的操作作業(yè)將會(huì)變得相當(dāng)困難。此時(shí)應(yīng)該考慮：1) 1)PID控制 2)柔順控制 3)模糊控制 4)最優(yōu)控制 8應(yīng)用通常的物

3、理定律構(gòu)成的傳感器稱之為 2)1)結(jié)構(gòu)型 2)物性型 3)一次儀表 4)二次儀表 9GPS全球定位系統(tǒng)，只有同時(shí)接收到幾顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，才可以解算出接收器的位置？ 2)1)2 2)3 3)4 4)610對(duì)于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個(gè)特征點(diǎn)計(jì)算機(jī)就能利用哪種算法獲得中間點(diǎn)的坐標(biāo)。 1)1)插補(bǔ)算法 2)平滑算法3)預(yù)測(cè)算法 4)優(yōu)化算法二、判斷題（回答Y/N；共30分，每題2分）1復(fù)合運(yùn)動(dòng)齊次矩陣的建立是由全部簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)齊次矩陣求和所形成的。（ N ）2齊次變換矩陣的建立過(guò)程，便是在為機(jī)構(gòu)建立運(yùn)動(dòng)模型的過(guò)程。（ Y ）3. 機(jī)器人的自由度數(shù)目就是機(jī)器人本體上所具有的轉(zhuǎn)軸數(shù)目。（ N ）4增量式編碼

4、器比起絕對(duì)式編碼器加工難、安裝嚴(yán)、體積大、價(jià)格高。（ N ）5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般作為閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（ N ）6串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求解易，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求解難。（ Y ）7東大牛牛機(jī)器人足球隊(duì)是中國(guó)第一支奪得世界杯冠軍的代表隊(duì)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。（ Y ）8變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)（自由度）主要取決于被加工件的大小。（ N ）9在動(dòng)力學(xué)中，研究構(gòu)件質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)使用牛頓方程，研究相對(duì)于構(gòu)件質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)使用歐拉方程。 （ Y ） 10在機(jī)器人動(dòng)力學(xué)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式中，由于其重力項(xiàng)隨位姿變化很大，常常將其忽略。（ N ）11. 插補(bǔ)方式分為點(diǎn)位控制（PTP控制）和連續(xù)軌跡控制（CP控制），可是連續(xù)軌跡控制最

5、終還是要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。（ Y ）12結(jié)構(gòu)型傳感器的結(jié)構(gòu)比起物性型傳感器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。（ N ）13激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。（ Y ）14軌跡規(guī)劃與控制就是按時(shí)間規(guī)劃和控制手部或工具中心走過(guò)的空間路徑。（ Y ）15工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃可以在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行插補(bǔ)，也可以在笛卡爾空間進(jìn)行插補(bǔ)。（ Y ）三、簡(jiǎn)答題（共30分，每題6分）1什么是機(jī)器人的內(nèi)部傳感器和外部傳感器？舉例說(shuō)明之。答：內(nèi)部傳感器是用來(lái)檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)（內(nèi)部信息）的機(jī)器人傳感器，如檢測(cè)關(guān)節(jié)位置、速度的光軸編碼器等。是機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)與正常工作所必需的；外部傳感器是用來(lái)感知外部世界、檢測(cè)作業(yè)對(duì)象與作業(yè)環(huán)境狀態(tài)（外部信息）

6、的機(jī)器人傳感器。如視覺、聽覺、觸覺等。是適應(yīng)特定環(huán)境，完成特定任務(wù)所必需的。 2什么是位置運(yùn)動(dòng)學(xué)、正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)？答：位置運(yùn)動(dòng)學(xué)僅考慮運(yùn)動(dòng)中的幾何學(xué)問題，即不考慮運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系。已知關(guān)節(jié)空間的關(guān)節(jié)變量，計(jì)算操作機(jī)在操作空間的手部位姿，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題。反之，已知操作機(jī)在操作空間的手部位姿，求各關(guān)節(jié)變量的反變換，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題，也叫求手臂解。 3諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：答：傳動(dòng)比大，選擇范圍廣；傳遞扭矩的同時(shí)嚙合的齒數(shù)多,因而承載能力高；傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；傳動(dòng)效率高；運(yùn)動(dòng)精度高，可實(shí)現(xiàn)零回差轉(zhuǎn)動(dòng)；可構(gòu)成密封傳動(dòng)； 4應(yīng)用拉格朗日方程（函數(shù)）求解機(jī)器人動(dòng)力學(xué)問題的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：

7、 Lagrange 方程是以能量觀點(diǎn)建立起來(lái)的運(yùn)動(dòng)方程式，為了列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，只需要從兩個(gè)方面去分析，一個(gè)是表征系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)量系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能，另一個(gè)是表征主動(dòng)力作用的動(dòng)力學(xué)量廣義力。由于理想約束反力不出現(xiàn)在方程組中，因此建立運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)只需分析已知的主動(dòng)力，而不必分析未知的約束反力。5按照驅(qū)動(dòng)方式的不同機(jī)器人分為哪幾種類型？答：氣動(dòng)機(jī)器人液壓機(jī)器人電動(dòng)機(jī)器人新型驅(qū)動(dòng)方式機(jī)器人（如靜電驅(qū)動(dòng)器、壓電驅(qū)動(dòng)器、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器、人工肌肉及光驅(qū)動(dòng)器等） 四、分析與計(jì)算題（共20分，每題10分）1機(jī)器人軌跡控制過(guò)程如圖所示。試列出各步的主要內(nèi)容。 解：1）通過(guò)示教過(guò)程得到機(jī)器人軌跡上特征點(diǎn)的

8、位姿。對(duì)于直線需要得到起始點(diǎn)和終點(diǎn)，對(duì)于圓弧需要得到弧上三點(diǎn)；2）根據(jù)軌跡特征（直線/園弧/其它）和插補(bǔ)策略（定時(shí)/定距/其它）進(jìn)行相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算，求出該插補(bǔ)點(diǎn)的位姿值；3）根據(jù)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，求出手臂解，即對(duì)應(yīng)于插補(bǔ)點(diǎn)位姿的全部關(guān)節(jié)角(q1, , qn)；4）以求出的關(guān)節(jié)角為相應(yīng)關(guān)節(jié)位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值，分別控制n個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5）和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸連接的光軸編碼器給出該關(guān)節(jié)當(dāng)前實(shí)際位置值，進(jìn)行反饋，位置控制系統(tǒng)根據(jù)此位置誤差（設(shè)定值反饋值）實(shí)施控制以消除誤差，使機(jī)器人達(dá)到所要求的位姿。 2簡(jiǎn)要介紹雙向旋轉(zhuǎn)的葉片式馬達(dá)工作原理。解：雙向旋轉(zhuǎn)的葉片式馬達(dá)工作原理圖如右圖所示。當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣口A 進(jìn)入氣室后，立即噴向葉片1，作用在葉片的外伸部分，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)轉(zhuǎn)子2 作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)