2025年工業(yè)機器人技術題庫及參考答案

2025年工業(yè)機器人技術題庫及答案—、單選題（在每小題列出的四個選項中，只有一個最符合題目要求的選項）機器人外部傳感器不包括（ ）傳感器。（D）A

力或力矩

B

接近覺

C

觸覺

D

位置手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和（

）工件。（C）第1

頁共19頁A

固定

B定位

C

釋放3.機器人的精度主要依存于（A傳動誤差

B

關節(jié)間隙D

觸摸。）、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。（C）C機械誤差

D

連桿機構的撓性機器人的控制方式分為點位控制和（

）。（C）A

點對點控制

B點到點控制

C

連續(xù)軌跡控制焊接機器人的焊接作業(yè)主要包括（

）。（A）D

任意位置控制A

點焊和弧焊

B間斷焊和連續(xù)焊

C

平焊和豎焊D氣體保護焊和氬弧焊作業(yè)路徑通常用（ ）坐標系相對于工件坐標系的運動來描述。（D）A

手爪

B固定

C

運動

D工具當代機器人主要源于以下兩個分支：（C）A計算機與數(shù)控機床

B遙操作機與計算機C

遙操作機與數(shù)控機床D計算機與人工智能8.對于轉動關節(jié)而言，關節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（A）A

關節(jié)角

B桿件長度

C橫距

D扭轉角動力學的研究內(nèi)容是將機器人的

聯(lián)系起來。（A）A運動與控制

B傳感器與控制

C

結構與運動

D傳感系統(tǒng)與運動 所謂無姿態(tài)插補，即保持第一個示教點時的姿態(tài)，在大多數(shù)情況下是機器人沿

運動時出現(xiàn)。（B）A平面圓弧

B直線

C平面曲線

D空間曲線應用通常的物理定律構成的傳感器稱之為（）A物性型

B結構型

C一次儀表

D二次儀表 傳感器在整個測量范圍內(nèi)所能辨別的被測量的最小變化量，或者所能辨別的不同被測量的個數(shù)，被稱之為傳感器的

。（）A精度

B重復性

C分辨率

D靈敏度諧波傳動的缺點是（

）。（A）A扭轉剛度低

B

傳動側隙小

C慣量低

D

精度高機器人三原則是由誰提出的。（D）A

森政弘

B

約瑟夫?英格伯格

C

托莫維奇

D阿西莫夫當代機器人大軍中最主要的機器人為：（A）A

工業(yè)機器人

B

軍用機器人

C

服務機器人

D特種機器人手部的位姿是由哪兩部分變量構成的？（B）A

位置與速度

B

姿態(tài)與位置

C

位置與運行狀態(tài)

D姿態(tài)與速度用于檢測物體?觸面之間相對運動大小和方向的傳感器是：（C）A?近覺傳感器

B?觸覺傳感器

C滑動覺傳感器

D壓覺傳感器示?-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問題是：（B）第2

頁共19頁A操作人員勞動強度大C操作人員安全問題B占用生產(chǎn)時間D容易產(chǎn)生廢品下面哪個國家被稱為“機器人王國”？（C）A

中國

B英國

C日本

D

美國對機器人進行示?時，作為示?人員必須事先?受過專門的培訓才行。與示?作業(yè)人員一起進行作業(yè)的監(jiān)護人員，處在機器人可動范圍外時，（B），可進行共同作業(yè)。A

不需要事先?受過專門的培訓

B

必須事先?受過專門的培訓C

沒有事先?受過專門的培訓也可以21.

使用焊槍示?前，檢查焊槍的均壓裝置是否良好，動作是否正常，同時對電極頭的要求是（A）。A

更換新的電極頭

B

使用磨耗量大的電極頭

C

新的或舊的都行22.

通常對機器人進行示?編程時，要求最初程序點與最終程序點的位置（A），可提高工作效率。A相同

B不同

C無所謂

D分離越大越好23.

為了確保安全，用示?編程器手動運行機器人時，機器人的最高速度限制為（B）。A50mm/s

B250mm/s

C800mm/s

D1600mm/s24.

正常聯(lián)動生產(chǎn)時，機器人示?編程器上安全模式不應該打到（C）位置上。A操作模式

B編輯模式25.

示?編程器上安全開關握緊為C管理模式ON，松開為OFF狀態(tài)，作為進而追加的功能，當握緊力過大時，為（C）狀態(tài)。A不變

BON

COFF26.

對機器人進行示?時，模式旋鈕打到示?模式后，在此模式中，外部設備發(fā)出的啟動信號（A）。A無效

B有效

C延時后有效27.

位置等級是指機器人經(jīng)過示?的位置時的?近程度，設定了合適的位置等級時，可使機器人運行出與周圍狀況和工件相適應的軌跡，其中位置等（A）。APL

值越小，運行軌跡越精準CPL

值越大，運行軌跡越精準BPL值大小，與運行軌跡關系不大28.

試運行是指在不改變示?模式的前提下執(zhí)行模擬再現(xiàn)動作的功能，機器人動作速度超過示?最高速度時，以（B）。A程序給定的速度運行

B示?最高速度來限制運行C示?最低速度來運行29.

機器人經(jīng)常使用的程序可以設置為主程序，每臺機器人可以設置（C）主第3

頁共19頁程序。A3

個

B5個

C1

個30.

機器人三原則是由（D）提出的。A.

森政弘

B.

約瑟夫·英格伯格D無限制C.托莫維奇D.阿西莫夫31.

當代機器人大軍中最主要的機器人為（A）。A.

工業(yè)機器人

B.

軍用機器人

C.

服務機器人特種機器人D.32.

手部的位姿是由（B）構成的。A.

位置與速度

B.

姿態(tài)與位置姿態(tài)與速度C.位置與運行狀態(tài)

D.33.

運動學主要是研究機器人的（B）。A.動力源是什么B.運動和時間的關系運動的應用C.動力的傳遞與轉換D.34.

動力學主要是研究機器人的（C）。A.

動力源是什么

B.運動和時間的關系動力的應用C.

動力的傳遞與轉換

D.35.

傳感器的輸出信號達到穩(wěn)定時，輸出信號變化與輸入信號變化的比值代表傳感器的（D）參數(shù)。A.

抗干擾能力

B.

精度

C.

線性度36.

六維力與力矩傳感器主要用于（D）。A.

精密加工

B.

精密測量

C.精密計算D.靈敏度D.精密裝配機器人軌跡控制過程需要通過求解（B）獲得各個關節(jié)角的位置控制系統(tǒng)的設定值。A.

運動學正問題

B.運動學逆問題

C.

動力學正問題

D.動力學逆問題 日本日立公司研制的經(jīng)驗學習機器人裝配系統(tǒng)采用觸覺傳感器來有效地反映裝配情況。其觸覺傳感器屬于下列（C）傳感器。A

．?觸覺

B?近覺

C力/力矩覺

D壓覺機器人的定義中，突出強調的是（C）。A具有人的形象

B模仿人的功能

C像人一樣思維D感知能力很強當代機器人主要源于以下兩個分支（C）。A計算機與數(shù)控機床C遙操作機與數(shù)控機床B遙操作機與計算機D計算機與人工智能41.

一個剛體在空間運動具有（D）自由度。A3個

B4個

C5個D6個對于轉動關節(jié)而言，關節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（A）。A關節(jié)角

B桿件長度

C橫距

D扭轉角對于移動（平動）關節(jié)而言，關節(jié)變量是D-H參數(shù)中的（C）。第4

頁共19頁A關節(jié)角

B桿件長度

C橫距44.

運動正問題是實現(xiàn)如下變換（A）。A從關節(jié)空間到操作空間的變換D扭轉角B從操作空間到迪卡爾空間的變換C從迪卡爾空間到關節(jié)空間的變換45.

運動逆問題是實現(xiàn)如下變換（C）。A從關節(jié)空間到操作空間的變換

B從操作空間到迪卡爾空間的變換C從迪卡爾空間到關節(jié)空間的變換D從操作空間到關節(jié)空間的變換D從操作空間到任務空間的變換46.

動力學的研究內(nèi)容是將機器人的（A）聯(lián)系起來。A運動與控制

B傳感器與控制

C結構與運動D傳感系統(tǒng)與運動47.

機器人終端效應器（手）的力量來自（D）。A機器人的全部關節(jié)C決定機器人手部位置的各關節(jié)D決定機器人手部位姿的各個關節(jié)B機器人手部的關節(jié)在θ--r操作機動力學方程中，其主要作用的是（D）。A哥氏項和重力項

B重力項和向心項

C慣性項和哥氏項D慣性項和重力項對于有規(guī)律的軌跡，僅示?幾個特征點，計算機就能利用（D）獲得中間點的坐標。A優(yōu)化算法

B平滑算法

C預測算法

D插補算法機器人軌跡控制過程需要通過求解（B）獲得各個關節(jié)角的位置控制系統(tǒng)的設定值。A運動學正問題

B運動學逆問題

C動力學正問題D動力學逆問題 所謂無姿態(tài)插補，即保持第一個示?點時的姿態(tài)，在大多數(shù)情況下是機器人沿（B）運動時出現(xiàn)。A平面圓弧

B直線

C平面曲線

D空間曲線定時插補的時間間隔下限的主要決定因素是（B）。A完成一次正向運動學計算的時間C完成一次正向動力學計算的時間B完成一次逆向運動學計算的時間D完成一次逆向動力學計算的時間53.

為了獲得非常平穩(wěn)的加工過程，希望作業(yè)啟動（位置為零）時：（A）。A速度為零，加速度為零C速度恒定，加速度為零B速度為零，加速度恒定D速度恒定，加速度恒定54.

應用通常的物理定律構成的傳感器稱之為（B）。A物性型

B結構型

C一次儀表

D二次儀表二、判斷題第5

頁共19頁機械手亦可稱之為機器人。（Y）完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人稱為冗余自由度機器人。（Y）關節(jié)空間是由全部關節(jié)參數(shù)構成的。（Y）任何復雜的運動都可以分解為由多個平移和繞軸轉動的簡單運動的合成。（Y）關節(jié)i的坐標系放在i-1關節(jié)的末端。（N）手臂解有解的必要條件是串聯(lián)關節(jié)鏈中的自由度數(shù)等于或小于6。（N）對于具有外力作用的非保守機械系統(tǒng)，其拉格朗日動力函數(shù)L可定義為系統(tǒng)總動能與系統(tǒng)總勢能之和。（N）由電阻應變片組成電橋可以構成測量重量的傳感器。（Y）激光測距儀可以進行散裝物料重量的檢測。（Y）10.

運動控制的電子齒輪模式是一種主動軸與從動軸保持一種靈活傳動比的隨動系統(tǒng)。（Y）工業(yè)機器人工作站是由一臺或兩臺機器人所構成的生產(chǎn)體系。（）機器人分辨率分為編程分辨率與控制分辨率，統(tǒng)稱為系統(tǒng)分辨率。（）正交變換矩陣R為正交矩陣。（）復合運動齊次矩陣的建立是由全部簡單運動齊次矩陣求和所形成的。（）關節(jié)i的效應表現(xiàn)在i

關節(jié)的末端。（）并聯(lián)關節(jié)機器人的正運動學問題求解易，逆運動學問題求解難。（）機器人軌跡泛指工業(yè)機器人在運動過程中所走過的路徑。（）空間直線插補是在已知該直線始點、末點和中點的位置和姿態(tài)的條件下，進而求出軌跡上各點（插補點）的位置和姿態(tài)。（）示?編程用于示?－再現(xiàn)型機器人中。（Y）機器人軌跡泛指工業(yè)機器人在運動過程中的運動軌跡，即運動點的位移、速度和加速度。（Y）關節(jié)型機器人主要由立柱、前臂和后臂組成。（N）到目前為止，機器人已發(fā)展到第四代。（N）磁力吸盤能夠吸住所有金屬材料制成的工件。（N）諧波減速機的名稱來源是因為剛輪齒圈上任一點的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。（N）由電阻應變片組成電橋可以構成測量重量的傳感器。（Y）激光測距儀可以進行散裝物料重量的檢測。（Y）機械手亦可稱之為機器人。（Y）28.

諧波減速機的名稱來源是因為剛輪齒圈上任一點的徑向位移呈近似于第6

頁共19頁余弦波形的變化。（N）借助于電磁波和聲波可以構成?觸型傳感器。（）增量式編碼器比起絕對式編碼器加工難、安裝嚴、體積大、價格高。（）計算機視覺學科中絕大多數(shù)問題為病態(tài)問題，既難以求解或解不唯一。（）32.

示?-再現(xiàn)控制的給定方式中分直?示?和間?示?。直?示?便是操作人員通過手動控制盒上的按鍵，編制機器人的動作順序，確定位置、設定速度或限時。（）33.

東大牛機器人足球隊是中國第一支奪得世界杯冠軍的代表隊，填補了國內(nèi)空白。（）34.

圖像恢復指是的光學鏡頭幾何形變的矯正，補償由于光學鏡頭所帶來的圖像畸變。（）變位機的運動數(shù)（自由度）主要取決于被加工件的大小。（）軌跡插補運算是伴隨著軌跡控制過程一步步完成的，而不是在得到示?點之后，一次完成，再提交給再現(xiàn)過程的。（Y）格林（格雷）碼被大量用在相對光軸編碼器中。（N）圖像二值化處理便是將圖像中感興趣的部分置1，背景部分置2。（N）39.

圖像增強是調整圖像的色度、亮度、飽和度、對比度和分辨率，使得圖像效果清晰和顏色分明。（Y）三、填空題按坐標形式分類，機器人可分為

直角坐標型

、

圓柱坐標型、球坐標型和

關節(jié)坐標型 四種基本類型。作為一個機器人，一般由三個部分組成，分別是

控制系統(tǒng)

、

傳感系統(tǒng)和

機械系統(tǒng)

。機器人主要技術參數(shù)一般有

自由度

、

定位精度

、

工作范圍、重復定位精度、

分辨率、承載能力及最大速度等。4.

自由度是指機器人所具有的

獨立坐標軸運動的

的數(shù)目，不包括末端操作器的開合自由度。5.

機器人分辨率分為

編程分辨率 和

控制分辨率

，統(tǒng)稱為

系統(tǒng)分辨率。重復定位精度是關于

精度 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤可分為

真空吸盤

、

氣流負壓吸盤和

擠氣負壓吸盤

等三種基本類型。8.

8、機器人運動軌跡的生成方式有

示?再現(xiàn)運動

、

關節(jié)空間運動

、空間直線運動

和空間曲線運動。9.

9、機器人傳感器的主要性能指標有

靈敏度

、

線性度

、

測量范圍、重復性、

精度、分辨率、響應時間和抗干擾能力等。自由度是指機器人所具有的

獨立坐標軸運動

的數(shù)目。機器人的重復定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標動作、同一命令下，機器人連續(xù)重復運動若干次時，其位置分散情況

。機器人的驅動方式主要有

液壓驅

、

氣壓驅動

和

電氣驅動三種。 機器人上常用的可以測量轉速的傳感器有

測速發(fā)電機

和增量式碼盤

。機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為

力

控制方式、

軌跡控制方式和

示?

控制方式。第7

頁共19頁按幾何結構分劃分機器人分為：

串聯(lián)機器人、并聯(lián)機器人。機器人是

指代替原來由人直?或間?作業(yè)的自動化機械。在機器人的正面作業(yè)與機器人保持

300mm

以上的距離。手動速度分為：

微動

、

低速、

中速、

高速。機器人的三種動作模式分為：

示?模式、

再現(xiàn)模式、

遠程模式機器人的坐標系的種類為：。

30.

機器人的運動學是研究機器人末端執(zhí)行器

位姿

和

運動關節(jié)坐標系、直角坐標系、圓柱坐標系、工具坐標系、用戶坐標系。21.

設定關節(jié)坐標系時，機器人的S、L、U、R、B、T各軸

分別

運動。設定為直角坐標系時，機器人控制點沿X、Y、Z軸

平行移動。用關節(jié)插補示?機器人軸時，移動命令為

MOVJ。經(jīng)過以示?點為圓心、以75mm

為半徑的圓內(nèi)的任一點即視為達到。機器人的腕部軸為

R，B，T

，本體軸為

S，L，U

。機器人示?是指：

將工作內(nèi)容告知產(chǎn)業(yè)用機器人的作業(yè)

。機器人軌跡支持四種插補方式，分別是

關節(jié)插補

，

直線插補，圓弧插補

，

自由曲線插補

，

插

補

命

令

分

別

是MOVJ，MOVL，MOVC 機器人按機構特性可以劃分為

關節(jié)機器人

和

非關節(jié)機器人兩大類。機器人系統(tǒng)大致由

驅動系統(tǒng)

、

機械系統(tǒng)

、

人機交互系統(tǒng)

和控制系統(tǒng)

、感知系統(tǒng)

、

機器-環(huán)境交互系統(tǒng)

等部分組成。機器人的重復定位精度是指機器人末端執(zhí)行器為重復到達同一目標位置而實際到達位置之間的?近程度。與關節(jié)空間之間的關系。31.

常用的建立機器人動力學方程的方法有

牛頓

和

拉格朗日。32. 6自由度機器人有解析逆解的條件是機器人操作手的獨立關節(jié)變量多于末端執(zhí)行器的運動自由度數(shù)。第8

頁共19頁機器人的驅動方式主要有

液壓

、

氣動

和

電動

三種。機器人上常用的可以測量轉速的傳感器有

測速發(fā)電機

和增量式碼盤

。35.

機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為

程序

控制方式、

適應性控制方式和

人工智能控制方式。四、綜合題1.機器人分為幾類？答：首先，機器人按應用分類可分為工業(yè)機器人、極限機器人、娛樂機器人。（1）工業(yè)機器人有搬運、焊接、裝配、噴漆、檢驗機器人，主要用于現(xiàn)代化的工廠和柔性加工系統(tǒng)中。（2）極限機器人主要是指用在人們難以進入的核電站、海底、宇宙空間進行作業(yè)的機器人，包括建筑、農(nóng)業(yè)機器人。（3）娛樂機器人包括彈奏機器人、舞蹈機器人、玩具機器人等。也有根據(jù)環(huán)境而改變動作的機器人。其次，按照控制方式機器人可分為操作機器人、程序機器人、示教機器人、智能機器人和綜合機器人。2.機器人由哪幾部分組成？答：機器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。六個子系統(tǒng)是驅動系統(tǒng)、機械結構系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人一環(huán)境交換系統(tǒng)、人機交換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。3.什么是自由度？答：人們把構建相對于參考系具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為自由度。4.機器人技術參數(shù)有哪些？各參數(shù)的意義是什么？答：機器人技術參數(shù)有：自由度、精度、工作范圍、速度、承載能力。（1）自由度：是指機器人所具有的獨立坐標軸的數(shù)目，不包括手爪（末端操作器）的開合自由度。在三維空間里描述一個物體的位置和姿態(tài)需要六個自由度。但是，工業(yè)機器人的自由度是根據(jù)其用途而設計的，也可能小于六個自由度，也可能大于六個自由度。（2）精度：工業(yè)機器人的精度是指定位精度和重復定位精度。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。重復定位精度是指機器人重復定位其手部于同一目標位置的能力，可以用標準偏差這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度（即重復度）。（3）工作范圍：是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫工作區(qū)域。（4）速度；速度和加速度是表明機器人運動特性的主要指標。（5）承載能力：是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質量。承載能力不僅取決于負載的質量，而且還與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關。為了安全起見，承載能力這一技術指標是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅指負載，而且還包括機器人末端操作器的質量。第9

頁共19頁5.機器人手腕有幾種？試述每種手腕結構。答：機器人的手臂按結構形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運動形式區(qū)分，手臂有直線運動的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動，有回轉運動的如手臂的左右回轉上下擺動有復合運動如直線運動和回轉運動的組合。2直線運動的組合2回轉運動的組合。手臂回轉運動機構，實現(xiàn)機器人手臂回轉運動的機構形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉缸，齒輪轉動機構，鏈輪傳動和連桿機構手臂俯仰運動機構，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機構聯(lián)用來實現(xiàn)手臂復合運動機構，多數(shù)用于動作程度固定不變的專用機器人。6.機器人機座有幾種？試述每種機座結構。答：機器人幾座有固定式和行走時2種。（1）固定式機器人的級左右直接接地地面基礎上，也可以固定在機身上。（2）移動式機器人有可分為輪車機器人，有3組輪子組成的輪系四輪機器人三角論系統(tǒng)，全方位移動機器人，2足步行式機器人，履帶行走機器人。7.PWM調速特點有哪些？答：簡單，便于計算機實現(xiàn)，節(jié)能，調速范圍大；非線性嚴重，引入高頻干擾和損耗。8.試述機器人視覺的結構及工作原理答：機器人視覺由視覺傳感器攝像機和光源控制計算器和圖像處理機組成原理：由視覺傳感器講景物的光信號轉換成電信號經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字信號傳遞給圖像處理器，同時光源控制器和32攝像機控制器把把光線，距離顏色光源方向等等參數(shù)傳遞給圖像處理器，圖像處理器對圖像數(shù)據(jù)做一些簡單的處理將數(shù)據(jù)傳遞給計算機最后由計算器存儲和處理。9.工業(yè)機器人控制方式有幾種？答：工業(yè)機器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務的不同，主要分為點位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。（1）點位控制方式（PTP）：這種控制方式的特點是只控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點上的位姿?？刂茣r只要求工業(yè)機器人快速、準確地實現(xiàn)相鄰各點之間的運動，而對達到目標點的運動軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術指標是定位精度和運動所需的時間。（2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）：這種控制方式的特點是連續(xù)的控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴格按照預定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運動，而且速度可控，軌跡光滑，運動平穩(wěn)，以完成工作任務。（3）力（力矩）控制方式：在完成裝配、抓放物體等工作時，除要準確定位外，還要求使用適度的力或力矩進行工作，這時就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過輸入量和反饋量不是位置信號，而是力（力矩）信號，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時也利用接近、滑動等傳感功能進行自適應式控制。（4）智能控制方式：機器人的智能控制時通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識庫做出相應的決策。采用智能控制技術，使機器人具有了較強的適應性及自學習功能。智能控制技術的發(fā)展有賴于近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。10.

機器人參數(shù)坐標系有哪些？各參數(shù)坐標系有何作用？答：工業(yè)機器人的坐標形式有直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、關節(jié)坐標型和平面關節(jié)型。（1）直角坐標/笛卡兒坐標/臺架型（3P）：這種機器人由三個線性關節(jié)組成，這三個關節(jié)用來確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉關節(jié)，用來確定末端操作器的姿態(tài)。這種機器人在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過計算機實現(xiàn)；它可以兩端支撐，對于給定的結構長度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場合而變化，容易達到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運動速度低，密封性不好。（2）圓柱坐標型（R3P）：圓柱坐標機器人由兩個滑動關節(jié)和一個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉關節(jié)來確定部件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉一個角，工作范圍可以擴大，且計算簡單；直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力；能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達的空間受到限制，不能到達近立柱或近地面的空間；直線驅動器部分難以密封、防塵；后臂工作時，手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。（3）球坐標型（2RP）：球坐標機器人采用球坐標系，它用一個滑動關節(jié)和兩個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再用一個附加的旋轉關節(jié)確定部件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉，中心支架附近的工作范圍大，兩個轉動驅動裝置容易密封，覆蓋工作空間較大。但該坐標復雜，難于控制，且直線驅動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。（4）關節(jié)坐標型/擬人型（3R）：關節(jié)機器人的關節(jié)全都是旋轉的，類似于人的手臂，是工業(yè)機器人中最常見的結構。（5）平面關節(jié)型：這種機器人可看作是關節(jié)坐標式機器人的特例，它只有平行的肩關節(jié)和肘關節(jié)，關節(jié)軸線共面。空間機構學；(2)機器人動力學；(5)第10

頁共19頁機器人學主要包含哪些研究內(nèi)容？答：機器人研究的基礎內(nèi)容有以下幾方面：(1)機器人運動學；(3) 機器人靜力學；(4)機器人控制技術；(6)機器人傳感器；(7)機器人語言。機器人常用的機身和臂部的配置型式有哪些？答：目前常用的有如下幾種形式：（1）橫梁式。機身設計成橫梁式，用于懸掛手臂部件，具有占地面積小，能有效地利用空間，直觀等優(yōu)點。（2）立柱式。多采用回轉型、俯仰型或屈伸型的運動型式，一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉，具有占地面積小而工作范圍大的特點。（3）機座式?？梢允仟毩⒌摹⒆猿上到y(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動。也可以具有行走機構，如沿地面上的專用軌道移動，以擴大其活動范圍。（4）屈伸式。臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈伸臂，可以實現(xiàn)平面運動，也可以作空間運動。第11

頁共19頁13.

機器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？答：構成機器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：（1）電動機，提供驅動機器人運動的驅動力。（2）減速器，為了增加驅動力矩、降低運動速度。（3）驅動電路，由于直流伺服電動機或交流伺服電動機的流經(jīng)電流較大，機器人常采用脈沖寬度調制（PWM）方式進行驅動。（4）運動特性檢測傳感器，用于檢測機器人運動的位置、速度、加速度等參數(shù)。（5）控制系統(tǒng)的硬件，以計算機為基礎，采用協(xié)調級與執(zhí)行級的二級結構。（6）控制系統(tǒng)的軟件，實現(xiàn)對機器人運動特性的計算、機器人的智能控制和機器人與人的信息交換等功能。14.

常見的機器人外部傳感器有哪些？答：常見的外部傳感器包括觸覺傳感器，分為接觸覺傳感器、壓覺傳感器、滑覺傳感器和力覺傳感器。距離傳感器，包括超聲波傳感器，接近覺傳感器，以及視覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器等。15.

機器人視覺的硬件系統(tǒng)由哪些部分組成？答：（1）景物和距離傳感器，常用的有攝像機、CCD圖像傳感器、超聲波傳感器和結構光設備等；（2）視頻信號數(shù)字化設備，其任務是把攝像機或者CCD輸出的信號轉換成方便計算和分析的數(shù)字信號；（3）視頻信號處理器，視頻信號實時、快速、并行算法的硬件實現(xiàn)設備：如DSP系統(tǒng)；（4）計算機及其設備，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選用不同的計算機及其外設來滿足機器人視覺信息處理及其機器人控制的需要；（5）機器人或機械手及其控制器。16.

從描述操作命令的角度看，機器人編程語言可分為哪幾類？答：機器人編程語言可分為：（1）動作級：以機器人末端執(zhí)行器的動作為中心來描述各種操作，要在程序中說明每個動作。（2）對象級：允許較粗略地描述操作對象的動作、操作對象之間的關系等，特別適用于組裝作業(yè)。（3）任務級：只要直接指定操作內(nèi)容就可以了，為此，機器人必須一邊思考一邊工作。17.

什么是位置運動學、正向運動學和逆向運動學？答：位置運動學僅考慮運動中的幾何學問題，即不考慮運動與時間的關系。已知關節(jié)空間的關節(jié)變量，計算操作機在操作空間的手部位姿，稱之為運動學正問題。反之，已知操作機在操作空間的手部位姿，求各關節(jié)變量的反變換，稱之為運動學逆問題，也叫求手臂解。第12

頁共19頁18.

MOTOMAN機器人示?盤模式旋鈕上有三種模式，分別是哪三種，并寫出三種模式各自的特點。答案：示教模式：人教機器人稱作示教。再現(xiàn)模式：執(zhí)行程序，機器人自動運行。遠程模式：通過外部信號進行的操作，相當于遙控。19.

MOTOMAN機器人上有三種安全模式，分別是哪三種，并寫出三種模式各自的特點。答案：三種模式分別是：PLAY再現(xiàn)模式、TEACH示教模式、REMOTE遠程模式。91再現(xiàn)模式可以用來對示教完的程序進行再現(xiàn)運行以及各種條件文件的設定、修改或刪除，在此模式下外部設備發(fā)出的啟動信號無效。（2）示教模式可以用示教編程器進行軸操作和編輯，編輯、示教程序，修改已登錄的程序，以及各種特性文件和參數(shù)的設定，在此模式下外部設備發(fā)出的啟動信號。（3）無效遠程模式下機器人由外部信號進行操作，可以接通伺服電源、啟動、調出主程序、設定循環(huán)等與開始運行有關的操作，數(shù)據(jù)傳輸功能有效，此時示教盤上的啟動按鈕無效。20.

度、重復精度與分辨率之間的關系。答：精度、重復精度和分辨率用來定義機器人手部的定位能力。（1）是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際到達位置與所需要到達的理想位置之間的差距。機器人的精度決定于機械精度與電氣精度。（2）重復精度指在相同的運動位置命令下，機器人連續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機器人重復執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復精度。（3）分辨率是指機器人每根軸能夠實現(xiàn)的最小移動距離或最小轉動角度。精度和分辨率不一定相關。一臺設備的運動精度是指命令設定的運動位置與該設備執(zhí)行此命令后能夠達到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要的運動位置和命令所能夠設定的位置之間的差距。工業(yè)機器人的精度、重復精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求確定的。機器人本身所能達到的精度取決于機器人結構的剛度、運動速度控制和驅動方式、定位和緩沖等因素。由于機器人有轉動關節(jié)，不同回轉半徑時其直線分辨率是變化的，因此造成了機器人的精度難以確定。由于精度一般較難測定，通常工業(yè)機器人只給出重復精度。21.

試論述機器人靜力學、動力學、運動學的關系。答：靜力學指在機器人的手爪接觸環(huán)境時，在靜止狀態(tài)下處理手爪力F與驅動力τ的關系。動力學研究機器人各關節(jié)變量對時間的一階導數(shù)、二階導數(shù)與各執(zhí)行器驅動力或力矩之間的關系，即機器人機械系統(tǒng)的運動方程。而運動學研究從幾何學的觀點來處理手指位置與關節(jié)變量的關系。在考慮控制時，就要考慮在機器人的動作中，關節(jié)驅動力τ會產(chǎn)生怎樣的關節(jié)位置θ、關節(jié)速度θ

、關節(jié)加速度θ

，處理這種關系稱為動力學（dynamics）。對于動力學來說，除了與連桿長度有關之外，還與各連桿的質量，繞質量中心的慣性矩，連桿的質量中心與關節(jié)軸的距離有關。運動學、靜力學和動力學中各變量的關系如下圖所示。圖中用虛線表示的關系可通過實線關系的組合表示，這些也可作為動力學的問題來處理。第13

頁共19頁22.

機器人手腕有幾種？試述每種手腕結構。答：機器人的手臂按結構形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運動形式區(qū)分，手臂有直線運動的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動，有回轉運動的如手臂的左右回轉上下擺動有復合運動如直線運動和回轉運動的組合。2直線運動的組合2回轉運動的組合。手臂回轉運動機構，實現(xiàn)機器人手臂回轉運動的機構形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉缸，齒輪轉動機構，鏈輪傳動和連桿機構手臂俯仰運動機構，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機構聯(lián)用來實現(xiàn)手臂復合運動機構，多數(shù)用于動作程度固定不變的專用機器人。23.

機器人參數(shù)坐標系有哪些？各參數(shù)坐標系有何作用？答：工業(yè)機器人的坐標形式有直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、關節(jié)坐標型和平面關節(jié)型。（1）直角坐標/笛卡兒坐標/臺架型（3P）：這種機器人由三個線性關節(jié)組成，這三個關節(jié)用來確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉關節(jié)，用來確定末端操作器的姿態(tài)。這種機器人在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過計算機實現(xiàn)；它可以兩端支撐，對于給定的結構長度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場合而變化，容易達到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運動速度低，密封性不好。（2）圓柱坐標型（R3P）：圓柱坐標機器人由兩個滑動關節(jié)和一個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉關節(jié)來確定部件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉一個角，工作范圍可以擴大，且計算簡單；直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力；能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達的空間受到限制，不能到達近立柱或近地面的空間；直線驅動器部分難以密封、防塵；后臂工作時，手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。（3）球坐標型（2RP）24.

什么是機器人的內(nèi)部傳感器和外部傳感器？舉例說明之。答：內(nèi)部傳感器是用來檢測機器人自身狀態(tài)（內(nèi)部信息）的機器人傳感器，如檢測關節(jié)位置、速度的光軸編碼器等。是機器人自身運動與正常工作所必需的；外部傳感器是用來感知外部世界、檢測作業(yè)對象與作業(yè)環(huán)境狀態(tài)（外部信第14

頁共19頁息）的機器人傳感器。如視覺、聽覺、觸覺等。是適應特定環(huán)境，完成特定任務所必需的。25.

人手爪有哪些種類，各有什么特點？答：（1）機械手爪：依靠傳動機構來抓持工件；（2）磁力吸盤：通過磁場吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；（3）真空式吸盤：利用真空原理來抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時氣密性要好。26.

編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？答：兩種基本形式：增量式、絕對式。增量式：用來測量角位置和直線位置的變化，但不能直?記錄或指示位置的實際值。在所有利用增量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進行復位。絕對式：每個位置都對應著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過這特征，在任意時刻都可以確定碼盤的精確位置。27.工業(yè)機器人常用的驅動器有那些類型，并簡要說明其特點。答：（1）電動驅動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，轉動慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直?驅動比較困難。（2）液壓驅動器的優(yōu)點是功率大，可省去減速裝置而直?與被驅動的桿件相連，結構緊湊，剛度好，響應快，伺服驅動具有較高的精度。但需要增設液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場合。故液壓驅動器目前多用于特大功率的操作機器人系統(tǒng)或機器人化工程機械。（3）氣動驅動器的結構簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設氣壓源，且與液壓驅動器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點位控制機器人。28.

變位機對于焊?機器人的作用是什么？答：變位機作為機器人焊?生產(chǎn)線及焊?柔性加工單元的重要組成部分，其作用是將被焊工件旋轉(平移)到最佳的焊?位置。即使機器人相對于工件處于最佳的作業(yè)角度，把工件各處的焊縫位置均能變換到最有利于機器人焊槍找位和焊?的地方。足球機器人六步推理模型的內(nèi)容是什么？答：（1）輸入信息預處理，計算有關實體速度、相對距離、角度等；（2）態(tài)勢分析與策略選擇；（3）隊形確定與角色分配；（4）目標位置確定；（5）運動軌跡規(guī)劃；（6）左右輪速確定。常用的工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)有那些？答：齒輪傳動，蝸桿傳動，滾珠絲桿出傳動，同步齒形帶傳動，鏈傳動和行星齒輪傳動。31.

在機器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個傳動（減速）系統(tǒng)？答：因為現(xiàn)在的電機一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動系統(tǒng)降低轉速、提高力矩。機器人上常用的距離與?近覺傳感器有哪些？。答：超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器按機器人的用途分類，可以將機器人分為哪幾大類？試簡述之。答：（1）工業(yè)機器人或產(chǎn)業(yè)機器人：應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進行焊?、噴漆、裝配、搬運、檢驗、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。（2）探索機器人：用于進行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。（3）服務機器人：一種半自主或全自主的機器人，其所從事的服務工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設備工作的更好。（4）軍用機器人：用于軍事目的，或進攻性的，或防御性的。34.

什么是示?再現(xiàn)式機器人？答：先由人驅動操作機，再以示?動作作業(yè)，將示?作業(yè)程序、位置及其他信息存儲起來，然后讓機器人重現(xiàn)這些動作。35.

編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？答：兩種基本形式：增量式、絕對式。（1）增量式：用來測量角位置和直線位置的變化，但不能直?記錄或指示位置的實際值。在所有利用增量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進行復位。（2）絕對式：每個位置都對應著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過這特征，在任意時刻都可以確定碼盤的精確位置。五、計算題1.已知點u的坐標為[7，3，2]T，對點u依次進行如下的變換：（1）繞z軸旋轉90°得到點v；（2）繞y軸旋轉90°得到點w；（3）沿x軸平移4個單位，再沿y軸平移-3個單位，最后沿z軸平移7個單位得到點t。求u，v，w，t各點的齊次坐標。xyzOuvwt第15

頁共19頁解：點u的齊次坐標為：

7,

3,2,1

Tw

=

Rot(y，90°)v

=0

3

0

1

0

0

7

10

0

3

7

v

=

Rot(z，90°)u

=

0

0 1

0

2

2

0

0

01

1

1

0011

0

3

2

00

0

7

7

0

0

1

0

0

0

0

2

3

1

1

1

0

04

2

6

1

0

3

7

4

t

=

Trans(4，-3，7)w

=

1

0

0

0

1 7

3

10

0

0

0

1

1

1

2.如圖所示為具有三個旋轉關節(jié)的3R機械手，求末端機械手在基坐標系{x0，y0}下的運動學方程。θ1θ2θ3L2L1L3x0y0O解：建立如圖1的參考坐標系，則10T

=1

s

1

0

0

1

0

0

0

01

21，

T

=2

c1

s1

0

0

c2c

0L1

0

s0

s2

0c2

0

0

0

1 0

0

0

01

32，

T

=3

c3L2

s0

s3

0c3

0

0

0

1 0

0

0

01

03

1

2

30

1

2T

=

T

T T

=01c

c123

sL1c1

L2c12

L

s

L

s

s123

0123

123

0

1

1 2

12

0

0

1

0

0

0

其中：c123

cos

θ1

θ2

θ3

,s123

sin

θ1

θ2

θ3

.3.用齊次矩陣表示如下順序的運動：（1）繞Z軸轉動90度；（2）繞X軸轉動-90度；（3）移動（3，7，9）。答：，，4.如圖所示為平面內(nèi)的兩旋轉關節(jié)機械手，已知機器人末端的坐標值{x，y}，試求其關節(jié)旋轉變量θ1和θ2。Pθ1θ2L2L1xy解：如圖所示，逆運動學有兩組可能的解。第一組解：由幾何關系得（1）（2）x

L1

cosθ1

L2

cos

θ1

θ2

y

L1

sinθ1

L2

sin

θ1

θ2

（1）式平方加（2）式平方得2

2

2

21

2 1

2x

y

L

L

2L

L

cos

1

2

2

21

22L

L

x2

y2

L2

L2

θ

θ

arccos

1第16

頁共19頁L2

sinθ2θ

arctan

y

arctan

x

L

L

cosθ

1

2 2

2

2

2

22L1L2

x

y

L

L

第二組解：由余弦定理，α

arccos

1 2

π

α

2

y

θ'

π

α，θ'

2

1

arctan

x

5.如圖所示兩自由度機械手在如圖位置時（θ1=0，θ2=π/2），生成手爪力FA=

[fx

0

]T

或FB

=

[0

fy

]T。求對應的驅動力τA和τB。xyL1

0

第17

頁共19頁

FB

f

yPL2τ2τ1

FA

fx

0

解：由關節(jié)角給出如下姿態(tài)：1

1

2

1

2

2

1

2

L2

L

sinθ

L

sin

θ

θ

L

sin

θ

θ

L

J

1

1

2

1

2

2

1

2

2

L

0

L

cosθ

L

cos

θ

θ

L

cos

θ

θ

1由靜力學公式τ

JT

F

L2

fx

L2

L1

fx

τ

J

TF

A

A

0

0

L

L

f

2

2

x

L20τ

J

TF

B

Bf

L1

f

y

L1

0

0

y

L

2

6.試對直流伺服方案和交流伺服方案進行比較。答：直流伺服方案采用直流伺服電機，交流伺服方案采用交流伺服電機。由于變頻技術的迅速發(fā)展，交流調速的可靠性與經(jīng)濟性不斷提高，因此交流伺服大有取代直流伺服的趨勢。直流電機由于整流子的存在，導致其制造、維護的困難，除在特殊場合很少使用。交流伺服電動機除了不具有直流伺服電動機的缺點外，還具有轉動慣量小，動態(tài)響應好，能在較寬的速度范圍內(nèi)保持理想的轉矩，結構簡單，運行可靠等優(yōu)點。一般同樣體積下，交流電動機的輸出功率可比直流電動機高出10%～70%。另外，交流電動機的容量可做得比直流電動機大，達到更高的轉速和電壓。目前在機器人系統(tǒng)中，90%的系統(tǒng)采用交流伺服電動機。7.如圖所示的兩自由度機械手，手部沿固定坐標系在手上X0軸正向以1.0m/s的速度移動，桿長l1=l2=0.5m。設在某時刻θ1=30°，θ2=-60°，求該時刻的關節(jié)速度。已知兩自由度機械手速度雅可比矩陣為

l

cθ

l

c l

c

1

1 2

12 2

12

J

l1sθ1

l2

s12

l2

s12

θ1-θ2l2l1x0y0Ox3y3v3

l2

s12

l

cθ

l

c l

c

1

1 2

122

12

解：