机器人学导论第三章答案
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。
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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。
工业机器人学第三章习题
Ａ3-1.写出齐次变换矩阵 Ｔ，它表示相对固定坐标系{A}作以下变换。
Ｂ1) 绕Z 퐴轴旋转 90°； 2) 再绕X 퐴轴转-90°；푇3) 最后做移动【3 7 9 】；Ａ3-2.写出齐次变换矩阵 Ｔ，它表示相对坐标系{B}做以下变换。
Ｂ 푇1) 移动【3 7 9 】；2) 绕X 퐵轴旋转-90°； 3) 绕Z 퐵轴转 90°。
3-3.求下面齐次变换的逆变换푇−1 0 1 0 −10 0 −1 2 −1 0 0 0 T = []13-4.已知 0.25 0.43 0.86 5.0Ａ Ｂ Ｔ 0.87 −0.50 0 −4.0= [ ] 0.43 0.75 −0.50 3.0 0 0 0 1Ａ求 Ｔ的第（2,4）元素．Ｂ3-5 已知矩阵？ 0 −1 0 ？ 0 0 1 ？ −10 2 ？1] [代表齐次坐标变换，求其中的未知元素值（第一列元素）。
푈3-6 设工件相对于参考系{U}的描述为Ｔ，机器人基座相对于参考系푃푈的描述为Ｔ，已知Ｂ010−1100100−12−1000푈=[푇푃0105푈]푃=[]퐵001900010001要求机器人手爪坐标系{H}与工件坐标系{P}重合，试求变换퐻퐵푇3-7. 已知坐标变换矩阵푈퐴푇,퐵퐴푇,푈퐶푇.0.866−0.50001110000.5000.8660−100.866−0.50010푈=[]퐵퐴푇=[푇] 퐴001800.5000.866−200001000 10.866−0.5000−30.4330.750−0.5−3퐶=[푇]푈0.2500.4330.86630001画出空间尺寸链图，并求퐵퐶푇.3-8.如图3-17 所示的多面体顶点坐标系，试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇（i=1,2,3,4,5）.3-9. 如图3-18 所示的多面体各顶点坐标系，试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇（i=1,2,3,4）.3-10. 如图3-19 所正方体的顶点和中心坐标系，试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇（i=1,2,3）。
中南大学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。
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。
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 。
求对应的驱动力 τA 和τB 。
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---⎡⎤=⎢⎥+⎣⎦J6.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。
参考答案一、名词解释题： 二、简答题：1.答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。
机器人学导论作业答案
机器人学导论作业答案作业一一、问答题1．答：机器人的主要应用场合有：(1) 恶劣的工作环境和危险工作；(2) 在特殊作业场合进行极限作业；(3) 自动化生产领域；(4) 农业生产；(5) 军事应用。
2．答：工业机器人（英语：industrial robot。
简称IR）是广泛适用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。
它们在必要情况下配备有传感器，其动作步骤包括灵活的转动都是可编程控制的（即在工作过程中，无需任何外力的干预）。
它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
3．答：科幻作家阿西莫夫机器人三原则：(1) 不伤害人类；(2) 在原则下服从人给出的命令；(3) 在与上两个原则不矛盾的前提下保护自身。
我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
4．答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4) 机器人动力学；(5) 机器人控制技术；(6) 机器人传感器；(7) 机器人语言。
5．答：按几何结构分：(1) 直角坐标式机器人；(2) 圆柱坐标式机器人；(3) 球面坐标式机器人；(4) 关节式球面坐标机器人。
6．答：通常由四个相互作用的部分组成：执行机构、驱动单元、控制系统、智能系统。
7．答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。
8．答：机器人的主要特点有通用性、适应性。
决定通用性有两方面因素：机器人自由度；末端执行器的结构和操作能力。
9．答：工业机器人的手部是用来握持工件或工具的部件。
大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的。
机器人学导论第三章课后答案
机器人学导论第三章课后答案1、下面是奇奇在学习本单元时所作笔记的部分内容，其中说法不正确的是（）[单选题] *A.拆解电动机时，要注意安全使用螺丝刀等工具B.用电器与发电机在工作时都是将其他形式的能转化为电能(正确答案)C.用思维导图或表格都能清楚地表示各种发电方式的能量转化情况2、对于制作校园生物分布图，下面说法不正确的是( )。
[单选题] *A.给生物编号，将号码记录在分布图上，可以有空间记录更多生物B.制作校园生物分布图必须独立完成(正确答案)C.分布图是整理信息，找出研究成果的好方法3、不同时期、不同类型的船具有不同的特点和发展趋势。
[判断题] *对(正确答案)错4、35铁钉生锈速度最快的是( )。
[单选题] *A.铁钉完全浸没在水中B.铁钉一半浸在水中一半暴露在空气中(正确答案)C.铁钉一半浸在油中一半在干燥的空气中5、藻类植物属于绿色开花植物。
( ) [单选题]对错(正确答案)6、“地心说”认为，（）是宇宙的中心，并且静止不动。
[单选题] *A.地球(正确答案)B.太阳C.月球7、太阳系中，体积最大的行星是( )。
[单选题] *A.地球B.金星C.木星(正确答案)8、种子发芽的过程中最先出现的现象是（）。
[单选题] *A．长出嫩芽B．种皮破裂C．种子膨大(正确答案)9、小船在行驶过程中容易偏离方向，以下（）的方法能让小船保持一定的方向。
[单选题] *A.安装上船舵(正确答案)B.安装上风力推进装置C.安装蒸汽推进装置10、以下没有新物质产生的变化是( )。
[单选题] *A.水蒸发变成水蒸气(正确答案)B.白醋浸泡贝壳C.白糖加热变成焦糖11、设计制作小船需要考虑的因素是（）。
[单选题] *A.经费预算B.材料和结构C.安全可靠12、蜡烛燃烧发生的变化属于( )。
[单选题] *A.物理变化B.化学变化C.物理变化和化学变化(正确答案)13、家用灯泡工作时既能发光，同时也会发热，说明电灯可以把电能转化为（）。
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。
机器人学导论第三章参考答案
。
i
αi-1
ai-1
di
θi
1
0
0
0
θ1
2
-90
0
d2
0
3
90
0
0
θ3
题3.17[15]建立图3-37中的三连杆机器人的连杆坐标系。
题3.18[15]建立图3-38中的三连杆机器人的连杆坐标系。
题3.19[15]建立图3-39中的三连杆机器人的连杆坐标系。
题3.11[17]图3-33所示为某一机器人腕部的示意图，它有三个相交但不正交的轴。给出腕部的连杆坐标系(类似于3自由度操作臂)，并求连杆参数。
i
αi-1
ai-1
di
θi
1
0
0
0θ42β00θ5
3
-β
0
0
θ6
题3.13[15]建立图3-34所示的5自由度操作臂的连杆坐标系。
题3.15[15]建立图3-35中的3自由度操作臂的连杆坐标系。
题3.20[15]建立图3-40中的三连杆机器人的连杆坐标系。
题3.21[15]建立图3-41中的三连杆机器人的连杆坐标系。
题3.22[18]建立图3-42中P3R机器人的连杆坐标系。在确定坐标系的布局后，确定d2、d3和a2的符号。
d2为负，d3为正，a2为正
机器人导论参考答案
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。
0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm ）。
1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T，相对参考系作如下齐次坐标变换：A=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--100.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0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 。
中南大学《机器人学导论》课程作业(在线作业)三及参考答案
(一) 单选题1. AUTOPASS语言是一种（）编程语言。
(A)动作级(B)对象级(C)任务级(D)自主级参考答案：(B)2. AL语言是一种（）编程语言。
(A)动作级(B)对象级(C)任务级(D)自主级参考答案：(A)3.神经元建模时，如图所示的激发函数属于（）。
(A)极点型(B)阶跃型(C)线性型(D)S型参考答案：(C)4. RAPT语言是一种（）编程语言。
(A)动作级(B)对象级(C)任务级(D)自主级参考答案：(B)5. BP神经网络最早是由（）提出的。
(A)McCulloch和Pitts(B)Hebb(C)Rumelhart(D)Hopfield参考答案：(C)6. 如图所示为日本本田公司研制的ASIMO机器人，这是一款（）。
(A)工业机器人(B)军用机器人(C)服务机器人(D)仿人机器人参考答案：(D)7. SIGLA语言是由（）开发的。
(A)美国(B) 日本(C) 英国(D) 意大利参考答案：(D)8. 人类从外界获得的信息最多的是来自于（）。
(A)视觉(B) 听觉(C) 触觉(D) 味觉参考答案：(A)9. 目前，（）是技术上最成熟、应用最广泛的机器人。
(A)工业机器人(B)探险机器人(C)服务机器人(D)仿人机器人参考答案：(B)10.神经元建模时，如图所示的激发函数属于（）。
(A)极点型(B)阶跃型(C)线性型(D)S型参考答案：(B)11. IML语言是一种（）编程语言。
(A)动作级(B)对象级(C)任务级(D)自主级参考答案：(A)12. 模糊理论是由（）创立的。
(A)G.Contor(B)B.Russell(C)L.A.Zadeh(D)E.H.Mamdani参考答案：(C)13.如图所示为美国TRC公司于1985年开始研制医院用的机器人，这是一款（）。
(A)工业机器人(B)军用机器人(C)服务机器人(D)仿人机器人参考答案：(C)14. RAPT语言是由（）开发的。
机器人学导论第3章1
3.6
§3.2 雅克比矩阵
1 研究雅克比矩阵的意义
由式3.6可以看到，雅克比矩阵将单个关节的微分 运动或速度转换为感兴趣点的微分运动或速度，也 可以将单个关节的运动与整个机构的运动联系起来。 2 雅克比矩阵的计算
由式3.6可以看到，由于角度是时变的，所以雅克 比矩阵也是时变的。所以我们可以通过对位置方程 中的时间变量求导的方法来计算雅克比矩阵
根据上述关系，我们可以建立机器人的关节微分 运动和机器人手坐标系微分运动之间的关系
雅克比矩阵 机器人手 沿x,y,z轴 的微分运 动
机器人手绕 x,y,z轴的微 分旋转
d1 dx dy d 2 dz 机器人 d 3 x 雅克比 d 4 d 5 y z d 6
z y 1 z 1 x y x 1 0 0 0
0 0 0 1
习题：求绕三个坐标轴作微分旋转所产生 的总微分变换
x 0.1, y 0.05, z 0.02
解： z y 1 z 1 x Rot(k , ) y x 1 0 0 0 0.02 0.05 0 1 0.02 1 0 .1 0 0.05 0.1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1
可以看到，微分方程与速度方程极为相似，只不 过二者表达的物理含义不同，如果在微分方程的 两边同时除以dt,则两方程就完全相同了。 3 微分方程的结构
dxB l1 sin 1 l2 sin(1 2 ) l2 sin(1 2 ) d1 dy l cos l cos( ) l cos( ) d 1 2 1 2 2 1 2 2 B 1
机器人学蔡自兴答案
机器人学蔡自兴答案【篇一：机器人学导论复习题及参考答案新】lass=txt>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）：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。
11pfx?0??5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上x0轴正向以1.0m/s的速度移动，杆长可比矩阵为??l1s?1?l2s12j???l1c?1?l2c12?l2s12?? l2c12?26.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。
参考答案一、名词解释题：二、简答题：1.答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2)机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。
2.答：目前常用的有如下几种形式：(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。
2019年机器人学导论复习题及参考答案(河南理工大学)
输出功率。对电动机来说，额定功率是指轴上输出的机械功率，单位为 kW。(2)额定电压，是电动机电枢 绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压，单位为 V。(3)额定电流，是指电动机按照规定的工作方式 运行时，电枢绕组允许流过的最大电流，单位为 A。(4)额定转速，指电动机在额定电压、额定电流和输出 额定功率的情况下运行时，电动机的旋转速度，单位为 r/min。 6.答：常见的外部传感器包括触觉传感器，分为接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感 器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉 传感器等。 7.答：在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间Δ t，计算出被测物体的距离 R，假设空气中的声速为 v，则被测物与传感器间的距离 R 为： R v t / 2 如果空气温度为 T（℃)，则声速 v 可由下式求得：
d L L τ q dt q
式中，q 是广义坐标；τ是广义力。L 是拉格朗日算子动能；P 是位能。 4.答：构成机器人控制系统的基本要素包括： (1) 电动机，提供驱动机器人运动的驱动力。(2) 减速 器，为了增加驱动力矩、降低运动速度。(3) 驱动电路，由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电 流较大，机器人常采用脉冲宽度调制（PWM）方式进行驱动。(4) 运动特性检测传感器，用于检测机器人 运动的位置、速度、加速度等参数。(5) 控制系统的硬件，以计算机为基础，采用协调级与执行级的二级 结构。(6) 控制系统的软件，实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换 等功能。 5.答：直流电动机的额定值有以下几项：(1)额定功率，是指按照规定的工作方式运行时所能提供的
5
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 。
机器人学导论第三章参考答案
i
1
2
3
0
β
-β
αi-1
0
0
0
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