《工业机器人技术基础》课程试卷A卷 参考答案

xxxxxxxxx职业学院
xxxxxx学年第xx学期期末考试
《工业机器人技术基础》课程试卷A卷
（适用于工业机器人技术专业）
考试形式：闭卷答题时间：90 分钟
题号一二三四五总分核分人题分
复查人得分
一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）
1．从体系结构来看，工业机器人可以分为三大部分：机器人本体、控制器与控制系统、示教器。

2. 机器人本体一般包含互相连接的机械臂、驱动与传动装置、各种内外部传感器。

其中机械臂
主要由机座、腰部、臂部、手腕等组成。

3. 按结构特征来分，工业机器人通常可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机
器人、多关节机器人、并联机器人。

4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，而与产生该位姿所需的力或力矩无关。

5. 机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的位置。

机器人腕部是臂部和手部
的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。

6. 工业机器人动力系统按动力源不同可分为液压动力系统、气动动力系统和电动动力系统
三大类。

7．机器人内部传感器主要包括位置和位移传感器、速度传感器、力传感器。

8. 机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系
统。

9. 工业机器人控制器的功能包括多任务功能、网络功能、操作历史记录功能、海量存储、用户接口丰富。

10. 机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。

二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）
11．（ A ）是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大重量。

A. 承载能力
B. 作业范围
C. 重复定位精度
D. 定位精度12．1959年由德沃尔与美国发明家约瑟夫.英格柏联手制造的世界上第一台工业机器人，其名字叫（ B ）。

A. Versatran
B. Unimate
C. SCARA
D. PUMA562
13. 有关方向余弦阵的性质，下列说法错误的是（ C ）。

A. 若两坐标系完全重合则它们的方向余弦阵为一三阶单位阵
B. 方向余弦阵为一正交阵
C. 两个不同列或不同行中对应的元素的乘积之和为1
D. 矩阵中每行和每列中元素的平方和为1
14．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（D）。

A. 若相对固系变换则变换矩阵需依次右乘
B. 若相对动系变换则变换矩阵需依次左乘
C. 相对固系或动系变换其矩阵相乘顺序不变
D. 若相对动系变换则变换矩阵需依次右乘
15. 绝对式光电编码器其分辨率取决于二进制编码的（A）。

A. 位数
B. 码道
C. 0
D. 1
16. 假设检测角度精度为0.1，则增量式光电编码器的透光缝隙数不少于（B ）。

A. 500；
B. 3600；
C. 6000；
D.无法确定。

17. 下列传感器不可归于机器人外部传感器的有（C ）。

A. 触觉传感器
B. 应力传感器
C. 力学传感器
D. 接近度传感器
18. 对现有工业机器人控制器存在的问题表述正确的是（ D ）。

A. 软件兼容性好
B. 软件容错性高
C. 软件扩展性好
D. 开放性差
19. 工业机器人常用的编程方式是：（ A ）。

A. 示教编程和离线编程
B. 示教编程和在线编程
C. 在线编程和离线编程
D.示教编程和软件编程
20. 典型的工业机器人动作级编程语言是（ B ）。

A. AML
B. AL
C. AUTOPASS
D. KUKA
三、名词解释（21～25题，每小题3分，共15分）
21. 工业机器人自由度
工业机器人自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端执行器的开合自由度。

22. 工业机器人作业范围
工业机器人作业范围是指机器人运动时手臂末端或手腕中心所能达到的位置点的集合。

23. 传感器灵敏度
传感器灵敏度是指传感器的输出信号稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值。

24. 传感器测量精度
传感器测量精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。

25. PWM驱动
脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）驱动。

四、简答题（26～28题，每小题5分，共15分）
26. 简述工业机器人的基本组成及其技术参数有哪些？
答：工业机器人主要由机器人本体、控制器和控制系统、示教器等组成。

其中机器人本体又由机械臂、驱动与传动装置、传感器等组成。

工业机器人技术参数主要有：自由度、分辨率、定位精度和重复定位精度、作业范围、运动速度、承载能力等。

27. 工业机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？
答：工业机器人常用的机身和臂部的配置型式主要由：(1) 横梁式机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。

(2) 立柱式多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大的特点。

(3) 机座式。

可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。

也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。

(4) 屈伸式。

臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。

28. 工业机器人的典型机器视觉系统由哪些部分组成？
答：典型机器视觉系统由光源、光学成像系统、相机、图像采集卡、图像处理硬件平台、图像和视觉信息处理软件及通信模块等组成。

五、计算题（29～30题，29小题10分，30小题20分，共30分）
29. 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。

解：点u的齐次坐标为：[]
7,3,2,1T
010073
100037
v Rot(z,90)u
001022
000111
--
⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
=︒==
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎣⎦⎣⎦⎣⎦
,
001032
010077
w Rot(y,90)v
100023
000111
-
⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
=︒==
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
-
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎣⎦⎣⎦⎣⎦()
100426
010374
t Trans4,3,7w
0017310
000111
⎡⎤⎡⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
-
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
=-==
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎣⎦⎣⎦⎣⎦
（每点的齐次坐标计算正确各得2.5分）30. 下图为一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。

题30图
解：建立如图所示的参考坐标系，则
1
0T=
11
11
00
00
0010
0001
c s
s c
-
⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
（4分），
2
1T=
221
22
00
0010
0001
c s L
s c
-
⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
（4分），
3
2T=
332
33
00
0010
0001
c s L
s c
-
⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
（4
分）
y
图3（正确得4分）
30T =10T 21
T 32T =12312311212123
12311212000010
01c s L c L c s
c L s L s -+⎡⎤⎢⎥+⎢⎥⎢⎥⎢⎥
⎣⎦
其中()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++（正确得4分）。