工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 習(xí)題答案匯總 李峰 第1-8章

一、選擇題。1.請(qǐng)選出下列不是美國工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（U.S.RIA）的定義中工業(yè)機(jī)器人主要的搬運(yùn)物品種類（D）。A.材料B.零件C.工具D.機(jī)床2.1952年，在美國麻省理工學(xué)院成功研發(fā)出世界上首臺(tái)數(shù)控機(jī)床中不具備下列哪項(xiàng)基本部件。（B）A.控制面板B.傳感器C.控制器D.伺服驅(qū)動(dòng)3.下列不屬于我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展成果的是（A）。A.工業(yè)機(jī)器人PUMAB.焊接機(jī)器人C.搬運(yùn)機(jī)器人D.潛水器“海極一號(hào)”4.下列不屬于工業(yè)機(jī)器人六個(gè)子系統(tǒng)的是（D）。A.機(jī)械結(jié)構(gòu)B.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)C.機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)D.傳動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)5.智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、（B）和智能化的水準(zhǔn)。A.綜合性B.適應(yīng)性C.靈敏性D.穩(wěn)定性6.下列不屬于關(guān)節(jié)指符號(hào)的是：（A）。A.B.C.D.7.下列不屬于直角坐標(biāo)型機(jī)器人特點(diǎn)的是:（B）。A.結(jié)構(gòu)簡單B.成本高昂C.運(yùn)動(dòng)直觀強(qiáng)D.定位精度高8.并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)中不包括下面那種選項(xiàng)：（B）。A.不易產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差B.經(jīng)濟(jì)適用C.機(jī)器剛性高D.精度較高9.六自由度并聯(lián)機(jī)器人是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類，以下未涉及到的領(lǐng)域是（D）。A.六維力與力矩傳感器B.飛行模擬器C.并聯(lián)機(jī)床D.發(fā)動(dòng)機(jī)10.通常，工作載荷不僅指負(fù)載質(zhì)量，也包括機(jī)器人（A）的質(zhì)量。A.末端執(zhí)行器B.腕部C.臂部D.機(jī)座11.下列哪個(gè)工業(yè)機(jī)器人是球坐標(biāo)型機(jī)器人（C）。A.B.C.D.二、填空題1.國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1987年對(duì)工業(yè)機(jī)器人給出的定義中，工業(yè)機(jī)器人有哪些功能借助于可編程序操作來處理各種材料，零件，工具和專用裝置,以執(zhí)行種種任務(wù)。2.50年代末，美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用___伺服機(jī)構(gòu)______和_____自動(dòng)控制____等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人。3.上世紀(jì)80年代，中國在“七·五”科技攻關(guān)計(jì)劃中將工業(yè)機(jī)器人列入了發(fā)展計(jì)劃，由當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)部牽頭組織了_點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)等型號(hào)的工業(yè)機(jī)器人攻關(guān)，形成了中國工業(yè)機(jī)器人第一次高潮。4.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是___電氣驅(qū)動(dòng)______、氣動(dòng)傳動(dòng)、_液壓驅(qū)動(dòng)________，或者是幾種系統(tǒng)結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。5.工作空間的_____形狀和_大小___是十分重要的，機(jī)器人在執(zhí)行某作業(yè)時(shí)可能會(huì)因存在手部不能到達(dá)的盲區(qū)而不能完成任務(wù)。6.機(jī)器人的控制方式也被稱為控制軸的方式，主要是用來控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，一般來說，控制方式有兩種：一種是_連續(xù)軌跡控制_，另一種是__點(diǎn)位控制。1.求點(diǎn)P(1,2,3)T繞固定坐標(biāo)系X軸旋轉(zhuǎn)45。后相對(duì)固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)。解：求點(diǎn)P(1,2,3)T繞固定坐標(biāo)系X軸旋轉(zhuǎn)45。后相對(duì)固定坐標(biāo)系的坐標(biāo)為：12.有一個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系{B}，其上有一點(diǎn)P(3,5,6)T。起始狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系{B}與固定坐標(biāo)系{O}重合。經(jīng)過一段時(shí)間,坐標(biāo)系{B}相對(duì)固定坐標(biāo)系{O}做如下變換：（1）首先繞固定坐標(biāo)系{O}的X軸旋轉(zhuǎn)了90。；（2）再沿著固定坐標(biāo)系{O}的Y軸平移了10個(gè)單位，沿著Z軸平移了8個(gè)單位；（3）最后繞著固定坐標(biāo)系的{O}Z軸旋轉(zhuǎn)了90。。求經(jīng)過一系列變化后，該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系的{O}下的坐標(biāo)。解：經(jīng)過上述變化后該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系下的齊次坐標(biāo)為：所以經(jīng)過上述變化后該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為。3.有一個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系{B}，其上有一點(diǎn)P(3,5,6)T。起始狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系{B}與固定坐標(biāo)系{O}重合。經(jīng)過一段時(shí)間,坐標(biāo)系{B}相對(duì)固定坐標(biāo)系{O}做如下變換：1）首先繞固定坐標(biāo)系{O}的X軸旋轉(zhuǎn)了90。；2）再沿著1）中變化后的形成的新坐標(biāo)系的Y軸平移了10個(gè)單位，沿著Z軸平移了8個(gè)單位；3）最后繞著2）中變化后的形成的新坐標(biāo)系Z軸旋轉(zhuǎn)了90。。求經(jīng)過一系列變化后，該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系的{O}下的坐標(biāo)。解:經(jīng)過一系列變化后，該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系的{O}下的齊次坐標(biāo)為：所以經(jīng)過上述變化后該點(diǎn)在固定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為。4.比較第2題和第3題的計(jì)算結(jié)果，你有什么結(jié)論？解：第2題和第3題的結(jié)果是不同，因?yàn)閯?dòng)坐標(biāo)系變化的類型不一樣。盡管2個(gè)題中均是先繞X軸旋轉(zhuǎn)90°，再沿著Y軸平移10個(gè)單位，沿著Z軸平移8個(gè)單位，最后繞著Z軸旋轉(zhuǎn)90°。第2題中動(dòng)坐標(biāo)系始終是沿著固定坐標(biāo)系的，每次變化產(chǎn)生一個(gè)位姿矩陣，最先變化的位姿矩陣放到最后相乘，第二個(gè)變化的矩陣放在倒數(shù)第二的位置相乘，依次類推，所以最后變化的位姿矩陣是放到最前面。因此，動(dòng)坐標(biāo)系最終的位姿矩陣是三次變化的位姿矩陣相乘，只不過，相應(yīng)的矩陣的順序是和坐標(biāo)系變化的順序相反。第3題中，動(dòng)坐標(biāo)系的變化都是沿著上一次變化得到的坐標(biāo)系進(jìn)行的。因此，只需把每一次變化得到的位姿矩陣順序相乘即可得到最終的動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)固定坐標(biāo)系的位姿矩陣。因此，可以看到第2題和第3題中，矩陣相乘的順序不同，又有線型代數(shù)基礎(chǔ)可知，矩陣乘法不滿足交換律，所以，兩者最后得到的答案也是不同的。1.履帶行走機(jī)構(gòu)由履帶板、驅(qū)動(dòng)輪、履帶架、托鏈輪、張緊裝置和導(dǎo)向輪組成。2.滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架四個(gè)主要部件組成。3.工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同可以分為機(jī)械式夾持器、吸附式末端執(zhí)行器和專用的工具三類。1.工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)三種。2.根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理不同，步進(jìn)電機(jī)可分為永磁式、反應(yīng)式、混合式。3.簡述步進(jìn)電機(jī)工作原理。以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例。電動(dòng)機(jī)的定子上有6個(gè)均勻分布的磁極，其夾角是60°，各磁極上套有繞組，按如圖REF_Ref531877776\h4-9所示的繞法連成A、B、C三相繞組，轉(zhuǎn)子上均勻分布40個(gè)小齒輪。因此，每個(gè)齒的齒距為θE=360°∕40=9°，而定子每個(gè)磁極的極弧上也有5個(gè)小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。1.位置傳感器的檢測(cè)方式有___接觸式_和接近式兩種。2.在位置傳感器接觸式中常見的有行程開關(guān)、二維矩陣式位置傳感器等。3.通常又把接近傳感器稱為接近開關(guān)，接近開關(guān)又分為光電式接近開關(guān)、渦流式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、霍爾式接近開關(guān)。4.位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量5.角速度傳感器也稱為陀螺儀。6.什么是編碼器？編碼器是將信號(hào)（如比特流）或數(shù)據(jù)進(jìn)行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的信號(hào)形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。7.什么是接近傳感器？接近傳感器，是代替限位開關(guān)等接觸式檢測(cè)方式，以無需接觸檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)為目的的傳感器。能將檢測(cè)對(duì)象的移動(dòng)信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)。1.一個(gè)簡單來的機(jī)器人至少有3至6個(gè)自由度。3.工業(yè)\t"/2015-06/_blank"\o"機(jī)器人"機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分，用于對(duì)操作機(jī)的控制，以完成特定的工作任務(wù)，其記憶功能包括存儲(chǔ)作業(yè)順序、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度和與生產(chǎn)工藝有關(guān)的信息。4.\t"/2017-08/_blank"\o"工業(yè)機(jī)器人"工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置。5.點(diǎn)動(dòng)控制方式的控制特點(diǎn)是？點(diǎn)動(dòng)控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在工作空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿?？刂茣r(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，然而達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。由于其控制方式易于實(shí)現(xiàn)、定位精度要求不高的特點(diǎn)，因而常被應(yīng)用在上下料、搬運(yùn)、電焊和在電路板上安裝等只要求目標(biāo)點(diǎn)處保持末端執(zhí)行器位姿準(zhǔn)確的作業(yè)中。一般來說，這種方式比較簡單，但是，要達(dá)到微米的定位精度是相當(dāng)困難的。6.連續(xù)軌跡控制方式的特點(diǎn)是？連續(xù)軌跡控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)地控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器，在作業(yè)空間中的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成作業(yè)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)攔蓄、同步地進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，其末端執(zhí)行器即可形成連續(xù)的軌跡。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器位姿的軌跡跟蹤精度及平穩(wěn)性。通?；『?、噴漆、去毛邊和檢測(cè)作業(yè)機(jī)器人都采用這種控制方式。1.示教編程方式可以通過示教器示教和引導(dǎo)式示教兩種途徑實(shí)現(xiàn)。2.自主編程方式分為基于激光結(jié)構(gòu)的自主編程、基于雙目視覺的自主編程和多傳感器融合的自主編程。3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)源于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝像機(jī)影像的位置、角度和相應(yīng)圖像的技術(shù)4.工業(yè)機(jī)器人國外的仿真軟件主要有(ABB)RobotSt