机器人静力学动力学和运动学的关系
(完整word版)机器人学导论复习题及参考答案(word文档良心出品)
西安高学考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题：1.自由度：2.机器人工作载荷：3.柔性手：4.制动器失效抱闸：5.机器人运动学：6.机器人动力学：7.虚功原理：8.PWM驱动：9.电机无自转：10.直流伺服电机的调节特性：11.直流伺服电机的调速精度：12.PID控制：13.压电元件：14.图像锐化：15.隶属函数：16.BP网络：17.脱机编程：18.AUV：二、简答题：1.机器人学主要包含哪些研究内容？2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？4.机器人控制系统的基本单元有哪些？5.直流电机的额定值有哪些？6.常见的机器人外部传感器有哪些？7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。
8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？9.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？10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。
11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？12.仿人机器人的关键技术有哪些？三、论述题：1.试论述机器人技术的发展趋势。
2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。
4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？6.试论述工业机器人的应用准则。
四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。
求u, v, w, t各点的齐次坐标。
xyzOuvwt2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。
动力学基本方程
（这里所说的物体应理解为没有转动或其 转动可以不计的平动物体，即质点）
惯性——任何物体在不受力作用时都有保持其 运动状态不变的属性，物体的运动这一运动属 性称为惯性。 第一定律正是指出了这种属性，所以又叫惯性 定律。 惯性运动——物体的匀速直线运动就称为惯性
运动学——只研究物体作机械运动的几何特征， 只考虑了运动，不考虑引起物体机械 运动状态发生变化的原因，即不考虑 物体的受力状况。
动力学——既研究物体上受力的情况，也需考虑 其运动，静力学和运动学都是动力学 的基础。
事实上，各种物体之间的机械运动状态的 变化与物体的的存在着极为密切的联系而不可 分离，所以单纯只研究受力和研究运动都不能 对机械运动作出合理的研究，必须同时将力与 运动联系起来，加以统一研究，所以学习动力 学就更具有重要性；
不同单位（公斤力与牛）之间的转换关系式。
在工程单位制中，质量的单位为： 1工程质量单位
——将在1公斤(力)的作用下能获得1m/s2 的 加速度的物体所具有的质量称为1质量的单位。 1工程质量单位＝1公斤（力）•秒2／米
＝9.8N•s2/m=9.8Kg ———该式为质量的两种不同单位的换算关系
采用工程单位制时，如已知受力物体的重量p （以公斤为单位），则其质量为p/g。
3. 两类基本问题
(1) 已知运动求力：（主要是指求约束反力） 例如：曲柄滑块机构，其运动规律可以求得，
或者首先设计出来，故作用在滑块上的蒸汽压力 应按一定的要求变化。 （2）已知力求运动
如发射炮弹，飞机航行等受力已知，但发射 炮弹要控制弹道曲线，飞机航行要控制运行的轨 迹等，这就要求控制运动。
又如起重机吊重，起步与制动时，作 加速运动，运行过程中作匀速运动，所以 在起步和制动过程中，要考虑由加速和减 速引起的力，钢绳是否能承受这个力，这 就是已知运动要求力的问题。
机器人学导论复习试题和参考答案解析
西安高学考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题：1.自由度：2.机器人工作载荷：3.柔性手：4.制动器失效抱闸：5.机器人运动学：6.机器人动力学：7.虚功原理：8.PWM驱动：9.电机无自转：10.直流伺服电机的调节特性：11.直流伺服电机的调速精度：12.PID控制：13.压电元件：14.图像锐化：15.隶属函数：16.BP网络：17.脱机编程：18.AUV：二、简答题：1.机器人学主要包含哪些研究内容？2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？4.机器人控制系统的基本单元有哪些？5.直流电机的额定值有哪些？6.常见的机器人外部传感器有哪些？7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。
8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？9.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？10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。
11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？12.仿人机器人的关键技术有哪些？三、论述题：1.试论述机器人技术的发展趋势。
2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。
4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？6.试论述工业机器人的应用准则。
四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。
求u, v, w, t各点的齐次坐标。
2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。
3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1和θ2.P4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。
机器人知识题目解析(开卷必备)
课程考试复习题及参考答案一、名词解释题：1.自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。
2.机器人工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。
3.柔性手：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。
4.制动器失效抱闸：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。
5.机器人运动学：从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。
6.机器人动力学：机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。
7.虚功原理：约束力不作功的力学系统实现平衡的必要且充分条件是对结构上允许的任意位移（虚位移）施力所作功之和为零。
8.PWM驱动：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）驱动。
9.电机无自转：控制电压降到零时，伺服电动机能立即自行停转。
10.直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。
11.直流伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之差，与给定转速之比。
12.PID控制：指按照偏差的比例（P, proportional）、积分（I, integral）、微分（D, derivative）进行控制。
13.压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。
14.图像锐化：突出图像中的高频成分，使轮廓增强。
15.隶属函数：表示论域U中的元素u属于模糊子集A的程度，在[0, 1]闭区间内可连续取值。
16.BP网络：BP (Back Propagation)神经网络是基于误差反向传播算法的人工神经网络。
17.脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。
18.AUV：Autonomous Underwater Vehicle 无缆自治水下机器人，或自动海底车。
2015年6月中南大学网络教育课程考试《机器人学导论》复习题及参考答案
一、名词解释： 1.自由度 2.机器人工作载荷 3.柔性手 4.制动器失效抱闸 5.机器人运动学 6.机器人动力学 7.虚功原理 8.PWM 驱动 9.电机无自转 10.直流伺服电机的调节特性 11.直流伺服电机的调速精度 12.PID 控制 13.压电元件 14.图像锐化 15.隶属函数 16.BP 网络 17.脱机编程 18.AUV 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 5.直流电机的额定值有哪些？ 6.常见的机器人外部传感器有哪些？ 7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。 8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？ 9.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？ 10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。 11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？ 12.仿人机器人的关键技术有哪些？ 三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？ 6.试论述工业机器人的应用准则。 四、计算题： （需写出计算步骤，无计算步骤不能得分） ： T 1.已知点 u 的坐标为[7,3,2] ，对点 u 依次进行如下的变换： （1）绕 z 轴旋转 90°得到点 v； （2）绕 y 轴旋转 90°得到点 w； （3）沿 x 轴平移 4 个单位，再沿 y 轴平移-3 个单位，最后沿 z 轴平移 7 个单位 得到点 t。求 u, v, w, t 各点的齐次坐标。
机器人静力学,动力学,运动学的关系
机器人静力学,动力学,运动学的关系
机器人的静力学、动力学和运动学是机器人技术研究中三个重要领域，它们之间存在
着相互关联，协同工作，构成了机器人技术的核心。
首先，机器人静力学是指机器人操作过程中机械结构在不变的平衡状态下运动学位置
及实时运动状态估计分析，被誉为机器人外部力分析和内力传递分析的基础学科。
它主要
通过建立机器人机械结构模型，利用关节形变、外力以及内力等物理变量，计算求解机器
人的内外力特性、机构的端部间的平衡、受力特性、稳定性及物体约束特性等。
其次，机器人动力学是指机器人的运动发生时，所做动力学建模、分析及控制的研究，因此它探讨的是关节力学、碰撞识别等方面的有关问题，它主要是要求在运动过程中求解
系统运动参数或者特征值，实现机器人动态分析与控制，研究动力学模型对机器人系统动
态性能的影响。
最后，机器人运动学是指动作规划及机器人运动控制之间相关问题的研究，通过研究
机器人通过方向轮，电机和关节的作用实现有用运动的方法，涉及关节角度、运动轨迹、
几何关系、姿态成份的工程化方法。
它是对机器人机械结构分析和动力学建模的补充，探
讨机器人各关节及机构动作之间相互关系，以及机器人运动要求下，机器人运动解的计算
及实现方法，使得机器人拥有大量的姿态组合，增加机器人的全局适应性。
由此可以看出，机器人的静力学、动力学和运动学形成了一个完整的研究体系，它们
相互交织，共同工作，它们提供了对机器人运动的有效把握，从而实现机器人的运动目标。
因此，机器人的静力学、动力学和运动学十分重要，它们是实现机器人运动控制的基础，
也将在机器人研究中发挥重要作用。
最新机器人学导论复习题及参考答案-新
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题： 二、简答题：1.机器人学主要包含哪些研究内容？2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 三、论述题：1.试论述机器人技术的发展趋势。
2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。
求u , v , w , t 各点的齐次坐标。
xyzOuvwt2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。
θ1θ2θ3L 2L 1L 3x 0y 0O3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1和θ2.θ1θ2L 2L 1xyP4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。
求对应的驱动力 τA 和τB 。
τ1L 2xyP L 1τ2F A F B 0y f ⎡⎤⎢⎥⎣⎦0x f ⎡⎤⎢⎥⎣⎦5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长l 1=l 2=0.5m 。
设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。
已知两自由度机械手速度雅可比矩阵为1121221211212212l s l s l s l c l c l c θθ---⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦J θ1-θ2l 2l 1x 0y 0Ox 3y 3v 36.如图所示的三自由度机械手（两个旋转关节加一个平移关节，简称RPR 机械手），求末端机械手的运动学方程。
第四章机器人的动力学
n
1
v Ci
v Ci
1 2
i Ii i )
T
1
[m 2
i 1 n
i
(J L q ) J L q (J A q ) IiJ A q ]
(i) (i) T (i) T T
1
(m 2
i 1
i
q
JL
(i)T
JL q q
(i)
二、机器人静力学关系式推导
以2自由度机械手为例，要产生图a所示的虚位移 , ， r ， 则图b所示各力 , 和 F 之间的关系：
1 2
1
2
由 虚 功 原 理 知 ： 1 1 2 2 F r 0 即： 1
2
1 F 2
当刚体绕过质心的轴线旋转时，角速度ω，角加速度
，惯
性张量
与作用力矩N之间满足欧拉方程：
IC (IC ) N
——欧拉运动方程
Ic R
3 3
是绕重心 c 的惯性矩（转动惯量） N 回转力矩
， I c的各元素表示对应的力
矩元素和加速度元素间
的惯性矩；
回转角速度；
对于对于zz轴轴于是于是12联立可得联立可得对于一般形状连杆对于一般形状连杆除第33分量以外其它分量皆不为分量以外其它分量皆不为00的第1122分量成为改变轴方向的力矩但在固定分量成为改变轴方向的力矩但在固定轴场合与这个力矩平衡的约束力生成轴场合与这个力矩平衡的约束力生成22式中的式中的1122分分量不产生运动
由虚功原理得：
F A x A FB x B 0 即 ： F A L A F B L B 0 ( F A L A F B L B ) 0 F A L A FB L B 0 FB LA LB FA
机器人静力学,动力学,运动学的关系
机器人静力学,动力学,运动学的关系机器人静力学、动力学和运动学是机器人研究领域的三个重要分支。
它们相互交叉，彼此受益，共同构成了机器人技术的完整体系。
静力学，又称静态学，是研究物体在力学作用下的运动状态和形状变化的学科。
静力学的概念先由古希腊哲学家亚里士多德提出，是研究物体在力学作用下其位置改变和力学状态的学科，它是机器人学的基础理论，它可以帮助我们了解机器人的结构装配、控制方式、总体运动规律及机器人的力学响应等。
动力学是研究物体动力运动的活动特性及受力特性的学科，其主要研究内容是计算物体运动的轨迹、受力特性和作用力等。
它是机器人技术重要的理论基础，可以用来设计机器人运动控制系统，例如驱动机构控制、坐标系变换和轨迹规划等，帮助提高机器人的运动性能和精度。
机器人运动学是研究机器人运动空间及运动规律的学科，其主要研究内容包括机器人的轨迹定义、关节运动学、反向运动学等，它可以帮助分析机器人系统的性能、识别机器人的失效原因，为机器人运动控制设计提供理论支撑。
机器人静力学、动力学和运动学紧密相互联系，它们是机器人技术的三个重要分支。
静力学可以提供机器人的运动规律，动力学则提供机器人从静态到动态运动的转归，运动学可以分析机器人的运动规律。
由于三者相互交叉，彼此受益，它们共同构成了机器人技术的完整体系。
机器人静力学、动力学和运动学的研究不断发展，它们在各种领域的应用也在不断拓展，如机器人制造、积木机器人、服务机器人、智能机器人等，其作用日益凸现。
未来，编程、控制、传感等设计将继续优化，将有助于构建更加完善可靠的系统、更加灵活多样的机器人。
总之，机器人静力学、动力学和运动学之间有着密不可分的联系，它们共同构成了一个完整的机器人技术体系。
随着未来机器人技术的发展，它们将发挥更大的作用，为人类更多的工作和生活带来更多的便利。
机器人动力学
当力F 向下取正， 向上为正，此时， 当力 A向下取正，FB向上为正，此时， 假设F 为正值（向下），根据上式， ），根据上式 假设 A为正值（向下），根据上式， FB 为负值， 方向向下。 为负值，即FB方向向下。
3 静力学关系式的推导 利用虚功原理推导：要产生图a所示的 利用虚功原理推导：要产生图 所示的
T T
τ =J F
τ =J F
T
上式表示产生手爪力F的驱动力 上式表示产生手爪力 的驱动力
τ
例：在图示位置时，求生成手爪力 FA、 FB 在图示位置时， 、 的驱动力τ 的驱动力τA 、τB
θ1 = 0(rad),
θ 2 = π 2 (rad)
利用上面推导的静力学关系式
−L1sinθ1 − L2sin(θ1 +θ2 ) −L2sin(θ1 +θ2 ) -L2 -L2 J = =L Lcosθ1 + L2cos(θ1 +θ2 ) L2cos(θ1 +θ2 ) 1 0 1
f m ] , ∈ R m×1
T T
τ = [τ 1 , L , τ n ] , ∈ R n×1
如果施加在机械手上的力作为手爪力的反 机械手的虚功可表示为： 力（-F）时，机械手的虚功可表示为： ）
δ W = τ δθ + ( − F ) δ r
T T
应用虚功原理： 应用虚功原理：
τ δθ + ( − F ) δ r = 0
FA = [ f x 0]
T
F B = 0
fy
T
τ A = J FA
T
-L 2 = − L2
L1 f x -L 2 f x 0 = −L f 0 2 x
动力学中的运动学与力学的关系
动力学中的运动学与力学的关系动力学和力学是物理学中两个重要的分支，它们在研究物体运动和相互作用方面发挥着重要作用。
运动学是研究物体运动的规律和特性，而力学则研究物体的力和运动之间的关系。
本文将探讨动力学中的运动学与力学之间的关系，揭示它们之间的密切联系。
一、运动学的定义与研究内容运动学是关于物体运动的科学，主要研究物体在空间中位置、速度、加速度等参数随时间变化的规律。
它不考虑造成物体运动的原因，只关注运动的规律和特性。
在运动学中，最基本的概念是位移、速度和加速度。
位移是描述物体位置改变的概念，通常用位移矢量表示，它表示物体在空间中的位置变化。
速度是位移随时间的变化率，它描述了物体运动的快慢和方向。
加速度则是速度随时间的变化率，它描述了速度的变化情况。
二、力学的定义与研究内容力学是研究物体的力和运动之间关系的科学，它考虑了物体运动的原因以及受力后的运动规律。
力学可分为静力学和动力学两个方面，其中静力学研究物体平衡状态下的力学性质，动力学研究物体在受力作用下的运动规律。
在力学中，力是描述物体相互作用的概念，它可以导致物体的运动状态发生变化。
力学的基本定律包括牛顿三定律，它们分别描述了物体的惯性、加速度和相互作用等方面的规律。
力学通过对物体的受力和运动规律的研究，揭示了物体运动的机制和规律。
三、运动学与力学的关系虽然运动学和力学是物理学中的两个独立分支，但它们之间存在着密切的联系和相互依赖关系。
运动学是力学的基础，而力学则是运动学的应用和发展。
首先，运动学为力学提供了基本的物理量和运动规律。
位移、速度和加速度等运动学概念是力学中的重要参量，它们为力学定律的建立和应用提供了基础。
其次，力学通过运动学的研究成果来解释物体运动的原因和机制。
力学的基本定律揭示了物体受力后的运动规律，它们对于解释和预测物体运动提供了理论支持。
同时，力学的研究结果也反过来会对运动学有所影响。
力学研究中的新发现和理论推动了运动学的发展，例如牛顿力学的建立和广泛应用推动了运动学的进步。
工业机器人系统操作员一级实操练习题
1、电动机轴加工自动生产线的主要装置有哪些？答：（1）工业机器人本体（2）毛坯供给装置（3）工序间搬运用输送机（4）搬入用交接装置（5）搬出用交接装置（6）检测装置（7）搬出装置2、以吊扇电机自动装配作业系统为例装配系统的安全措施应注意哪几方面内容？答：（1）从控制方面保证系统的安全使用（2）从气动系统方面保证系统的安全使用（3）、从操作人员培训方面保证系统的安全使用（4）安全线的使用3、柔性自动化的主要特征和目标是什么？答：柔性自动化的主要特征是工序集中没有固定的生产节拍物料非顺序输送。
柔性自动化的目标是在中、小批量生产的条件下接近大量生产中由刚性自动化所达到的高效率和47、在柔性自动化生产中若工件在各工序的加工时间不同时应如何处理？答：如工件在各工序的加工时间不同。
为尽可能提高生产线中机床的运转率对时间较长的工序用数台机床分担这个工序的作业量。
同时必须使每个工序工件的加工时间尽可能相同以使设备有效地工作。
4、机器人分为几类？答：首先，机器人挄应用分类可分为工业机器人、枀限机器人、娱乐机器人。
（1）工业机器人有搬运、焊接、装配、喷漆、检验机器人，主要用亍现代化的工厂和柔性加工系统中。
（2）枀限机器人主要是挃用在人仧难以迚入的核电站、海底、宇宙空间迚行作业的机器人，包括建筑、农业机器人。
（3）娱乐机器人包括弹奏机器人、舞蹈机器人、玩具机器人等。
也有根据环境而改发劢作的机器人。
其次，挄照控制方式机器人可分为操作机器人、程序机器人、示敃机器人、智能机器人和综合机器人。
5、PWM调速特点有哪些？答：简单，便于计算机实现节能、调速范围大；非线性严重，引入高频干扰和损耗。
6、试述机器人视觉的结构及工作原理？答：机器人规觉由规觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成原理：由规觉传感器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器，同时光源控制器和32摄像机控制器把把光线，距离颜色光源方向等等参数传递给图像处理器，图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器存储和处理。
机器人学导论复习题及参考答案
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释：1.自由度2.机器人工作载荷3.柔性手4.制动器失效抱闸5.机器人运动学6.机器人动力学7.虚功原理8.PWM驱动9.电机无自转10.直流伺服电机的调节特性11.直流伺服电机的调速精度12.PID控制13.压电元件14.图像锐化15.隶属函数16.BP网络17.脱机编程18.AUV二、简答题：1.机器人学主要包含哪些研究内容？2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？4.机器人控制系统的基本单元有哪些？5.直流电机的额定值有哪些？6.常见的机器人外部传感器有哪些？7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。
8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？9.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？10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。
11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？12.仿人机器人的关键技术有哪些？三、论述题：1.试论述机器人技术的发展趋势。
2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。
4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？6.试论述工业机器人的应用准则。
四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。
求u, v, w, t各点的齐次坐标。
2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。
3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1和θ2.P4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。
机器人复习题及参考答案
课程考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题:1、自由度:2、机器人工作载荷:3、柔性手:4、制动器失效抱闸:5、机器人运动学:6、机器人动力学:7、虚功原理:8、PWM驱动:9、电机无自转:10、直流伺服电机的调节特性:11、直流伺服电机的调速精度:12、PID控制:13、压电元件:14、图像锐化:15、隶属函数:16、BP网络:17、脱机编程:18、AUV:二、简答题:1、机器人学主要包含哪些研究内容？2、机器人常用的机身与臂部的配置型式有哪些？3、拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？4、机器人控制系统的基本单元有哪些？5、直流电机的额定值有哪些？6、常见的机器人外部传感器有哪些？7、简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。
8、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？9、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？10、请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。
11、从描述操作命令的角度瞧,机器人编程语言可分为哪几类？12、仿人机器人的关键技术有哪些？三、论述题:1、试论述机器人技术的发展趋势。
2、试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
3、试论述轮式行走机构与足式行走机构的特点与各自适用的场合。
4、试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
5、机器人单关节伺服控制中,位置反馈增益与速度反馈增益就是如何确定的？6、试论述工业机器人的应用准则。
四、计算题:(需写出计算步骤,无计算步骤不能得分):1、已知点u的坐标为[7,3,2]T,对点u依次进行如下的变换:(1)绕z轴旋转90°得到点v;(2)绕y轴旋转90°得到点w;(3)沿x轴平移4个单位,再沿y轴平移-3个单位,最后沿z轴平移7个单位得到点t。
求u, v, w, t各点的齐次坐标。
2、如图所示为具有三个旋转关节的3R机械手,求末端机械手在基坐标系{x0,y0}下的运动学方程。
3、如图所示为平面内的两旋转关节机械手,已知机器人末端的坐标值{x,y},试求其关节旋转变量θ1与θ2、P4、如图所示两自由度机械手在如图位置时(θ1= 0 , θ2=π/2),生成手爪力F A= [ f x0 ]T或F B= [ 0f y ]T。
机器人技术考试复习题
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。
答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。
2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。
4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
0.2工业机器人与数控机床有什么区别？答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链；2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统；3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。
4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。
0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。
重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。
工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。
工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
0.6什么叫冗余自由度机器人？答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
1.1 点矢量v为A=P写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
解：v ，0f ⎤⎥⎦⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡100.3000.2000.10=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡13932.1966.9 属于复合变换：旋转算子Rot （Z ，30̊）=平移算子Trans （11.0，-3.0，9.0）=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000.91000.30100.110011.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z 0 轴转45̊，再绕其X 0轴转30̊，最后绕其Y 0轴转60̊，试求该齐次坐标变换矩阵。
机器人静力学、动力学、运动学的关系
机器人静力学、动力学、运动学的关系
机器人静力学、动力学、运动学关系的研究是机器人的重要方向。
在物理学和机械工程领域，静力学、动力学和运动学是所研究内容的三大运动类科学，它们都是分析机器人的重要工具。
静力学是由斯特拉森于1847年创立的科学，用于分析机器人的力和运动条件，包括结构、几何形状、约束、重量等参数，通过分析得出机器人的运动方程及相关系数。
动力学是文德斯于1903年创立的科学，是利用牛顿力学解决机器人运动学问题的方法，可以根据静力学分析得出来的机器人结构和参数，实现求出机器人的运动参数，如移动轨迹、运动速度、加速度和旋转角度等。
运动学是根据动力学的原理描述机器人的姿态和运动特性的科学，可以用算法建模去模拟机器人的运动轨迹，以及基于视觉、惯性测量等感知系统，实时估计机器人的位姿，计算其在运动时合适的力和速度参数。
机器人静力学、动力学和运动学的研究是研究机器人的基础。
从理论上讲，静力学和动力学的研究可以为机器人提供自然环境下的运动算法，运动学则可以针对特定环境中的机器人进行更精确的解析，从而让机器人的运动更加准确、稳定和可控。
综上所述，我们可以得出总结：机器人静力学、动力学和运动学是机器人研究中不可割舍的重要组成部分，它们分析机器人的运动参数及相关力，为机器人运动提供重要的技术支撑，是实现精确、稳定的机器人运动的坚实基础。
试论述机器人静力学,动力学,运动学的关系
试论述机器人静力学,动力学,运动学的关系
机器人学是一门研究机器人的运动、力学和控制的学科。
其中，机器人的静力学、动力学和运动学是机器人学中的三个重要分支，它们之间存在着密不可分的关系。
静力学是研究机器人在静止状态下的力学特性，主要包括机器人的力学结构、质心位置、静态稳定性等。
在机器人的设计和控制中，静力学是非常重要的，因为只有在机器人的静态稳定性得到保证之后，机器人才能进行安全和可靠的运动。
静力学的研究成果，可以为机器人的控制系统提供重要的参考依据。
动力学是研究机器人在运动状态下的力学特性，主要包括机器人的动力结构、速度、加速度、惯性等。
在机器人的控制和规划中，动力学是一个非常重要的研究方向，因为只有了解机器人的动态特性，才能更加有效地控制机器人的运动。
动力学的研究成果，可以为机器人的控制系统和运动规划提供重要的参考依据。
运动学是研究机器人运动的几何特性和空间关系的学科，主要包括机器人的位置、朝向、运动轨迹等。
在机器人的控制和规划中，运动学是非常重要的研究方向，因为只有了解机器人的运动特性，才能更加有效地控制机器人的运动。
运动学的研究成果，可以为机器人的运动规划和控制系统提供重要的参考依据。
综上所述，机器人的静力学、动力学和运动学之间存在着密不可分的关系。
在机器人的设计、控制和运动规划中，这三个分支相互作用，相互影响，共同推动了
机器人技术的不断发展。
运动学、静力学、动力学概念
运动学、静力学、动力学概念运动学运动学是理论力学的一个分支学科，它是运用几何学的方法来研究物体的运动，通常不考虑力和质量等因素的影响。
至于物体的运动和力的关系，则是动力学的研究课题。
用几何方法描述物体的运动必须确定一个参照系，因此，单纯从运动学的观点看，对任何运动的描述都是相对的。
这里，运动的相对性是指经典力学范畴内的，即在不同的参照系中时间和空间的量度相同，和参照系的运动无关。
不过当物体的速度接近光速时，时间和空间的量度就同参照系有关了。
这里的“运动”指机械运动，即物体位置的改变；所谓“从几何的角度”是指不涉及物体本身的物理性质(如质量等)和加在物体上的力。
运动学主要研究点和刚体的运动规律。
点是指没有大小和质量、在空间占据一定位置的几何点。
刚体是没有质量、不变形、但有一定形状、占据空间一定位置的形体。
运动学包括点的运动学和刚体运动学两部分。
掌握了这两类运动，才可能进一步研究变形体(弹性体、流体等)的运动。
在变形体研究中，须把物体中微团的刚性位移和应变分开。
点的运动学研究点的运动方程、轨迹、位移、速度、加速度等运动特征，这些都随所选的参考系不同而异；而刚体运动学还要研究刚体本身的转动过程、角速度、角加速度等更复杂些的运动特征。
刚体运动按运动的特性又可分为：刚体的平动、刚体定轴转动、刚体平面运动、刚体定点转动和刚体一般运动。
运动学为动力学、机械原理(机械学)提供理论基础，也包含有自然科学和工程技术很多学科所必需的基本知识。
运动学的发展历史运动学在发展的初期，从属于动力学，随着动力学而发展。
古代，人们通过对地面物体和天体运动的观察，逐渐形成了物体在空间中位置的变化和时间的概念。
中国战国时期在《墨经》中已有关于运动和时间先后的描述。
亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动，已有了速度的概念。
伽利略发现了等加速直线运动中，距离与时间二次方成正比的规律，建立了加速度的概念。
在对弹射体运动的研究中，他得出抛物线轨迹，并建立了运动(或速度)合成的平行四边形法则，伽利略为点的运动学奠定了基础。
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机器人静力学动力学和运动学的关系
机器人静力学动力学和运动学是机器人学的基础课程，它们组成了机器人系统的核心技术理念。
机器人的设计和操作的的前提是，对机器人的运动学准确理解、识别和控制。
静力学是关于探测并分析机器人机构在给定载荷和速度情况下的内部力和外部力的研究，是问动力学和运动学问题的关键课程。
静力学分析将机械设计中所涉及的每一块部件的物理定位、定位精度和力学性能都正确的刻画出来。
它的结果对驱动系统和控制系统的规划、设计和把握机械系统的运动有重要的作用。
动力学是研究机械系统的运动轨迹的学科，主要应用于机械系统运动学的研究，包括系统运行过程中的受力、受力状态、动力以及动力如何作用于机械系统等。
动力学分析有助于优化计算机机械系统的动作不仅能够满足性能要求，而且还能满足动力要求，保证机械系统在运动状态时能够顺畅而又安全地完成动作。
运动学是研究机械系统如何运动的学科，通过对机械系统各个部件的角度位置、插值、运动速度的实时控制、位置控制以及运动控制等实现机械系统的目标姿态，其结果构成了机械系统最优的运动，可以实现高效的动作给机器人的运动提供强有力的支持。
机器人静力学动力学和运动学的关系如何？从宏观上看，静力学作为机器人系统的基础，分析了机械系统内部每一块部件的物理定位、定位精度和力学性能；动力学作为对机器系统运动学的研究而深入探索；而运动学直接负责调整机器人的运动，帮助机器人实现最优的姿态，实现高效的动作。
因此，机器人静力学、动力学和运动学三者有着紧密的联系，其共同完成了机器人系统的构建和动作感知控制。