机器人学复习知识点
机器人课程复习
一、名词解释
工作空间：工业机器人执行任务时，其腕轴交点能在空间活动的范围
刚体自由度：物体能够对坐标系进行独立运动的数目
机器人的自由度：机器人末端构件所具有的独立运动的数目。
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）。
机器人运动学正、逆问题：
机器人正动力学问题已知机器人各关节驱动力或力矩，求机器人各关节轨迹或末端执行器（位姿）轨迹。机器人逆动力学问题已知机器人各关节轨迹或末端执行器（位姿）轨迹，求机器人各关节驱动力或力矩。
雅可比矩阵：研究机器人操作空间速度与关节空间速度间的线性映射关系即雅克比矩阵
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。
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。
PWM驱动：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）驱动
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。
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。
示教再现：一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人。示教有直接示教和间接示教两种方法。直接示教是操作人员使用插入机器人手臂内的操作杆，按给定运动顺序示教动作内容，
机器人自动把顺序、位置和时间等具体数值记录在存储器中。再现时，依次读出存储的信息，
重复示教的动作过程。间接示教是采用示教盒(或称示教器)示教。操作者通过示教盒按键操纵完
成空间作业轨迹点及其有关速度等信息的示教，然后用操作盘对机器人语言命令进行用户工作
程序的编辑，并存储在示教数据区。再现时，机器人的计算机控制系统自动逐条取出示教命令
与位置数据，进行解读、运算并作出判断，将各种控制信号送到相应的驱动系统或端口,使机器
人忠实地再现示教动作。
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。
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。
二、填空题
1、机器人按机构特性可以划分为（关节机器人）和（非关节机器人）两大类。
2、机器人系统大致由（驱动系统）、（机械系统）、（感知系统）和（人机交互系统、机器-环境交互系统、控制系统等部分组成。
3、机器人的重复定位精度是指（机器人末端执行器为重复到达同一目标位置（理想位置）而实际到达位置之间的接近程度）。
4、齐次坐标[0 0 1 0]T表示的内容是z方向。
5、机器人的运动学是研究机器人末端执行器位姿和运动与关节空间之间的关系。
6、如果机器人相邻两关节轴线相交，则联接这两个关节的连杆长度为零。
7、常用的建立机器人动力学方程的方法有牛顿和拉格朗日。
8、6自由度机器人有解析逆解的条件是机器人操作手的独立关节变量多于末端执行器的运动自由度数。
9、机器人的驱动方式主要有（液压）、（气动）和（电动）三种。
10、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。
11、机器人控制系统按其控制方式可以分为程序控制方式、适应性控制方式和人工智能控制方式。
三、选择题（4选1）
1、机器人三原则是由谁提出的。（D）
（A）森政弘（B）约瑟夫·英格伯格（C）托莫维奇（D）阿西莫夫
2、当代机器人大军中最主要的机器人为：（A）
（A）工业机器人（B）军用机器人（C）服务机器人（D）特种机器人
3、手部的位姿是由哪两部分变量构成的？（B）
（A）位置与速度（B）姿态与位置（C）位置与运行状态（D）姿态与速度
4、运动学主要是研究机器人的：（B）
（A）动力源是什么（B）运动和时间的关系（C）动力的传递与转换（D）运动的应用
5、动力学主要是研究机器人的：（C）
（A）动力源是什么（B）运动和时间的关系（C）动力的传递与转换（D）动力的应用
6、传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易测量小信号进行变换，使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。一般为：（A）
（A）4～20mA、–5～5V （B）0～20mA、0～5V （C）-20mA～20mA、–5～5V （D）-20mA～20mA、0～5V
7、传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值代表传感器的_______参数。（D）
（A）抗干扰能力（B）精度（C）线性度（D）灵敏度
8．6维力与力矩传感器主要用于（D）
（A）精密加工（B）精密测量（C）精密计算（D）精密装配
9、机器人轨迹控制过程需要通过求解__________获得各个关节角的位置控制系统的设定值。（B）
（A）运动学正问题（B）运动学逆问题（C）动力学正问题（D）动力学逆问题
10、模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是什么？（B）
（A）载波频率不一样（B）信道传送的信号不一样（C）调制方式不一样（D）编码方式不一样
四、判断题（回答Y/N）
1．机械手亦可称之为机器人。Y
2．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。Y
3、关节空间是由全部关节参数构成的。Y
4、任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。Y
5、关节i的坐标系放在i-1关节的末端。N
6．手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。N
7．对于具有外力作用的非保守机械系统，其拉格朗日动力函数L可定义为系统总动能与系统总势能之和。N
8．由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。Y
9．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。Y
10．运动控制的电子齿轮模式是一种主动轴与从动轴保持一种灵活传动比的随动系统。Y
11．谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。N
五、简答题/问答题
1、国内外机器人技术的发展有何特点？
答：1、传感器智能机器人发展较快2、新型智能技术的概念和应用研究正酝酿着新的突破3、采用模块化设计技术4、机器人工程系统呈上升趋势5、微型机器人的研究有所突破
6、应用领域向非制造业和服务业扩展
7、行走机器人研究引起重视
8、开发敏捷制造
生产系统9、军事机器人将装备部队
2、有哪几种机器人分类方法？是否还有其他的分类方法？
答：1、按机械手的几何结构来分2、按机器人的控制方式分3、按机器人控制器的信息输入
方式分4、按机器人的智能程度分5、按机器人的移动性分6、按机器人的用途分
3、什么叫做“机器人三守则”？它的重要意义是什么？
4、工业机器人和智能机器人的定义分别是什么？
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考
要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。
5、智能机器人的含义是什么？
智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。由此也可知，智能机器人至少要具备三个要素：感觉要素，运动要素和思考要素。
6、分析一个空间激光切割机械手至少需要多少自由度？要求能使激光束的焦点定位，并可切割任意曲面。
定位需要三个自由度，切割曲面需要三个自由度，共计六个
7、机器人的灵活度、自由度和冗余度的概念及其相互关系是什么？
灵活度=自由度+冗余度
8、为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人至少应具有几个自由度？
答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个
9、机器人的精度、重复精度及空间分辨度的含义及其区别？
答：精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。
精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。
重复精度指在相同的运动位置命令下，机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令，它每次走过的距离并不相同，而是在一平均值附近变化，该平均值代表精度，而变化的幅度代表重复精度。
分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。
工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。
由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定，通常工业机器人只给出重复精度。
10、机器人学主要包含哪些研究内容？
[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。
11、机器人运动分析的一般过程是什么？为什么要进行机器人的动力学分析？
答：1、建立坐标系2、确定连杆参数3、写出各个齐次矩阵4、写方程
机器人动力学研究目的，建立力、质量和加速度之间以及力矩、惯量和角速度之间的关系。
确定力和力矩，计算每个驱动器所需的驱动力，以便在机器人连杆和关节上产生期望的加速度。
根据有关方程并考虑机器人的外部载荷计算出驱动器可能承受的最大载荷，设计出能提供足够力及力矩的驱动器。研究机器人不同部件之间的关系，合理地设计出机器人的部件。 12、简述建立工业机器人运动学方程的方法、步骤。
建立各连杆坐标系，确定各连杆D-H 参数，写出各齐次矩阵（利用式i A 和D-H 参数计算各连杆之间的D-H 矩阵），写运动学方程（根据n 1i ......n T =A A A 建立机器人机构的运动学方程）
16、简述齐次变换矩阵的物理含义。
答：1、起到坐标变换的作用。2、代表物体的位置姿态
17、工业机器人常用的驱动器有那些类型，并简要说明其特点。
（1）电动驱动器的能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难。
（2）液压驱动器的优点是功率大，可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度。但需要增设液压源，易产生液体泄漏，不适合高、低温及有洁净要求的场合。故液压驱动器目前多用于特大功率的操作机器人系统或机器人化工程机械。
（3）气动驱动器的结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但也需要增设气压源，且与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人。
18、常用的工业机器人的传动系统有那些？
齿轮传动，蜗杆传动，滚珠丝杆出传动，同步齿形带传动，链传动和行星齿轮传动
19、在机器人系统中为什么往往需要一个传动（减速）系统？
因为现在的电机一般速度较高，力矩较小，需要通过传动系统降低转速、提高力矩。
22、机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些？。 超声波，激光、红外，霍尔传感器
?????
???????=10
p p p T z y y y
x x x
z z
z y x w w w θμθμθμ
23、常见的机器人外部传感器有哪些？
[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。
24、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？
[答]：(1) 景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等；(2) 视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号；(3) 视频信号处理器，视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备：如DSP系统；
(4) 计算机及其设备，根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息处理及其机器人控制的需要；(5) 机器人或机械手及其控制器。
25、机器人控制系统的基本单元有哪些？
[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。
2、试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。
答：精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。
精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。
重复精度指在相同的运动位置命令下，机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令，它每次走过的距离并不相同，而是在一平均值附近变化，该平均值代表精度，而变化的幅度代表重复精度。
分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。
工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。
由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定，通常工业机器人只给出重复精度。
3、试论述工业机器人的应用准则。
[答]：设计和应用工业机器人时，应全面考虑和均衡机器人的通用性、环境的适应性、耐久性、可靠性和经济性等因素，具体遵循的准则如下。
(1) 从恶劣工种开始采用机器人
机器人可以在有毒、风尘、噪声、振动、高温、易燃易爆等危险有害的环境中长期稳定地工作。在技术、经济合理的情况下，采用机器人逐步把人从这些工作岗位上代替下来，将从根本上改善劳动条件。
(2) 在生产率和生产质量落后的部门应用机器人
现代化的大生产分工越来越细，操作越来越简单，劳动强度越来越大。机器人可以高效地完成一些简单、重复性的工作，使生产效率、产品质量获得明显的改善。
(3) 要估计长远需要
一般来讲，人的寿命比机械的寿命长，不过，如果经常对机械进行保养和维修，对易换件进行补充和更换，有可能使机械寿命超过人。另外；工人会由于其自身的意志而放弃某些工作，造成辞职或停工，而工业机器人没有自己的意愿，因此机器人的使用不会在工作中途因故障以外的原因停止工作，能够持续从事所交给的工作，直至其机械寿命完结。
(4) 机器人的投入和使用成本
虽说机器人可以使人类摆脱很脏、很危险或很繁重的劳动，但是工厂经理们极关心的是机器人的经济性。在经济方面所考虑的因素包括劳力、材料、生产率、能源、设备和成本等。
可以用偿还期Y定量地衡量机器人使用的合理性。如果机器人的使用寿命大于其偿还期，使用机器人是有效益的。
(5) 应用机器人时需要人
在应用工业机器人代替工人操作时，要考虑工业机器人的现实能力以及工业机器人技术知识的现状和未来给予预测。用现有的机器人原封不动地取代目前正在工作的所有工人，并接替他们的工作，显然是不可能的。
在平均能力方面，与工人相比，工业机器人显得过于逊色；但在承受环境条件的能力和可靠性方面，工业机器人比人优越。因此要把工业机器人安排在生产线中的恰当位置上，使它成为工人的好助手。
4、如果让你设计一个机器人，你最希望制作一个什么样的机器人？它由哪几部分组成？制作它主要需要完成些什么工作？
答：机器人系统的结构由机器人的机构部分、传感器组、控制部分及信息处理部分组成。机器人的外貌有的像人，有的却并不具有人的模样，但其组成与人很相似。机构部分包括机械手和移动机构，机械手相当于人手一样，可完成各种工作；移动机构相当于人的脚，机器人靠它来"走路"。感知机器人自身或外部环境变化信息的传感器是它的感觉器官，相当于人的眼、耳、皮肤等，它包括内传感器和外传感器。电脑是机器人的指挥中心，相当于人脑或中枢神经，它能控制机器人各部位协调动作；信息处理装置（电子计算机），是人与机器人沟通的工具，可根据外界的环境变化、灵活变更机器人的动作
5、试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。
答：静力学指在机器人的手爪接触环境时，在静止状态下处理手爪力F与驱动力τ的关系。动力学研究机器人各关节变
运动方程。而运动学研究从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系。
在考虑控制时，就要考虑在机器人的动作中，关节驱动力τ会产生怎样的关节位置θ、
关节速度θ、关节加速度θ，处理这种关系称为动力学（dynamics）。对于动力学来说，除了
与连杆长度有关之外，还与各连杆的质量，绕质量中心的惯性矩，连杆的质量中心与关节轴
的距离有关。
运动学、静力学和动力学中各变量的关系如下图所示。图中用虚线表示的关系可通过实线关系的组合表示，这些也可作为动力学的问题来处理。
7、机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。
习题4-17图
[解]：（1）通过示教过程得到机器人轨迹上特征点的位姿。对于直线需要得到起始点和终点，对于圆弧需要得到弧上
三点；
（2）根据轨迹特征（直线/园弧/其它）和插补策略（定时/定距/其它）进行相应的插补运算，求出该插补点的位姿值；
（3）根据机器人逆运动学原理，求出手臂解，即对应于插补点位姿的全部关节角(θ1, …, θn)；
（4）以求出的关节角为相应关节位置控制系统的设定值，分别控制n 个关节驱动电机；
（5）和关节驱动电机同轴连接的光轴编码器给出该关节当前实际位置值，进行反馈，位置控制系统根据此位置误差（设定值—反馈值）实施控制以消除误差，使机器人达到所要求的位姿。
11、以多自由度工业机器人为例，分析讨论机器人的控制：
（1）分析讨论工业机器人的位置控制、速度控制、加速度控制和力控制的特点及其区别；
答：位置控制：工业机器人位置控制的目的，就是要使机器人各关节实现预先所规划的运动，最终保证工业机器人终端(手爪)沿预定的轨迹运行。这类运动控制的特点是连续控制工业机器人手爪(或工具)的位姿轨迹。一般要求速度可控、轨迹光滑且运动平稳。轨迹控制的技术指标是轨迹精度和平稳性。速度控制意味着各个关节马达的运动联合进行，并以不同的速度同时运行以保证夹手沿着笛卡尔坐标轴稳定运动。分解运动速度控制先把期望的夹手运动分解为各个关节的期望速度，然后对各个关节实行速度伺服控制。加速度控制分解运动加速度控制首先计算出工具的控制加速度，然后把它分解为相应的各个关节加速度，再按照动力学方程计算出控制力矩。力控制除了在一些自由度方向进行位置控制外，还需要在另一些自由度方向进行力控制。
七、计算题（需写出计算步骤）
1、已知R 为旋转矩阵，b 为平移向量，试写出相应的齐次矩阵。
??????????-=010100001R ??
??
??????--=523b
[解]：齐次矩阵为
??
???
??
??
???---=100
050102100300
1A 2、矩阵
??
???
??
??
???--100201100010w z y x 代表齐次坐标变换，求其中的未知元素值x 、y 、z 、w (第一列元素)。
3、写出齐次变换矩阵T A
B ，它表示相对固定坐标系{A }作以下变换：
（a ）绕z A 轴转900； （b ）再绕x A 轴转–900； （c ）最后作移动(3,7,9)T 。
解：H A
B =Trans （3，7，9）Rot （X ，- ）Rot （Z ， ）
=???????
??
???-???????
??
???-????????????1000010
00001001
01000001
00100000
11000
910070103001=???????
??
???-???????
??
???-1000010
00001001
01000901
07100300
1=?????
??
??
???--10
0900
17100301
4、写出齐次变换矩阵T A
B ，它表示相对运动坐标系{B}作以下变换：
（a ）移动(3,7,9)T ； （b ）再绕x B 轴转–900； （c ）绕z B 轴转900。
答：H A B =Rot （Z ， ）Rot （X ，-9 ）Trans （3，7，9）=?????
????
???----1000701030019100 5、求下面齐次变换
?
?
???
???????---1000
000121001010
的逆变换T -1。
解：100-1
01001T =
=0-10
20
1000
1x y z x
y z x y z n n n p n o o o p o a a a p a --?????????-????
?????-????
?????
6、矢量A p 轴绕Z A 轴旋转300角，然后绕X A 轴旋转450角。试给出依次按上述次序完成旋转的旋转矩阵。
解：
7、坐标系{B }的位置变化如下：初始时，坐标系{A }与{B }重合，让坐标系{B }绕Z B 轴旋转300角；然后再绕X B 轴旋转450角。给出把对矢量B p 的描述变为对A p 描述的旋转矩阵。
解
：
8、下面的坐标系矩阵B 移动距离d=(5，2，6)T ：
?????
????
???-=10
00
610040012010B 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。 [解]：
??
???
???????-=?
?
???
?
?
??
???-?????????
???=1000121006001701010006100
400120
1
1000
610020105001new B
9、求点P=(2，3，4)T 绕x 轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。
[解]：????
??????-=????????????????????-=??????????=95.4707.02432707.0707.00707.0707.00001
432)45(，x Rot P H
10、写出齐次变换矩阵T A
B ，它表示相对固定坐标系{A}作以下变换：
（a ） 绕Z 轴转90o；（b ）再绕X 轴转-90o；（c ）最后做移动（3，7，9）T
。
解：依题意，(3,7,9)(90)(90)A T
B T Tran xRot x zRot z =??
10030
107(3,7,9)00190
001T Tran ?????
?=??
??
??
解得01030017100900
01A
B T -?????
?=??
-?
???
11**、如图所示为二自由度机械手，已知各杆长度分别为d 1，d 2。 （1）进行机器人运动学分析的步骤有那些？结合如图所示的二自由度机械手，通过建立坐标系及坐标变换矩阵0T 1，1T 2等，求出机械手末端O 3点的位置和速度方程；
（2）对这类平面机器人，求机械手末端O 3点的位置和速度方程还有什么别的方法？
（3）求解该机器人的运动学反解。 （4）按集中质量，建立其动力学方程式。 （1）由题意已知，则：
10
T =1
11
1000000100
00
1c s s c -????????????,21T =2
2
12200000100
01c s L s c -????????????,32T =3
3
23300000100
01c s L s c -????????
????
题21图 二连杆机械手
y
图1
30T =10T 21
T 32T =123
12311212123
12311212000010
01c s L c L c s
c L s L s -+????+??????
??
其中()()123123123123cos ,sin c s θθθθθθ=++=++
（2）如图1示逆运动学有两组可能的解。 第一组解：由几何关系得
()11212d cos d cos x θθθ=++ （1） ()11212d sin d sin y θθθ=++ （2）
（1） 式平方加（2）式平方得
222
212122d d 2d d cos x y θ+=++
2222
12
212d d arccos 2d d x y θ??+--= ???
221122d sin arctan arctan d d cos y x θθθ????
=- ? ?+????
第二组解：由余弦定理， ()222
212
12d d arccos 2d d x y α??-+++?
?=????
2
'θπα=+
()1
'
arctan 2
y x παθ-??
=+ ???
第十二章简单机械知识点总结教学提纲
第十二章简单机械知 识点总结
收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 O 第十二章 简单机械 一、杠杆 （1）定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。 说明：①杠杆可直可曲，形状任意。 ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 （2）五要素──组成杠杆示意图。 ①支点：杠杆绕着转动的点。用字母O 表示。 ②动力：使杠杆转动的力。用字母F 1表示。 ③阻力：阻碍杠杆转动的力。用字母F 2表示。 说明：动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。 动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。 ④动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L 1表示。 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L 2表示。 （3）画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签。 ⑴找支点O ；⑵画力的作用线（虚线）； ⑶画力臂（虚线，过支点垂直力的作用线作垂线）； ⑷标力臂（大括号）。 （4）研究杠杆的平衡条件： 杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。 实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。 这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。 结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F 1L 1=F 2L 2也可写成：F 1/F 2=L 2/L 1。 解题指导：分析解决有关杠杆平衡条件问题，必须要画出杠杆示意图；弄清受 力与方向和力臂大小；然后根据具体的情况具体分析，确定如何使用平衡条件解决有关问题。（如：杠杆转动时施加的动力如何变化，沿什么方向施力最小等。） 解决杠杆平衡时动力最小问题：此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到：①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远；②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。 【习题】1.下列测量工具没有利用杠杆原理的是（ ） A.弹簧测力计 B.杆秤 C. 台秤 D. 托盘天平 2.如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C 处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F 的变化情况是（ ） A . 变小 B . 变大 C. 不变 D.无法确定 3.（1）人要顺时针翻转木箱，请画出用力最小时力臂的大小。 （2）如图人曲臂将重物端起, 前臂可以看作一个杠杆。在示意图上画出F 1和F 2的力臂。 4. 如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A 点分别作用的四个力中，最小的是（ ） A ．F 1 B ．F 2 C ．F 3 D ．F 4 5. 如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图，他的质量为56kg 。身体可视为杠杆，O 点为支点．A 点为重心。每次俯卧撑他肩膀向上撑起40cm ．（ g 10N/ kg ） (1) 该同学所受重力是多少？ (2) 在图中画出该同学所受重力的示意图，并画出重力的力臂L 1
机电一体化系统设计基础课程形考作业
机电一体化系统 形成性考核作业1 一、判断题（正确的打√，错误的打×） 1．机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（） 2.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。（） 3．信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。（）4．自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。（） 5．产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。（） 6．为减少机械传动部件的扭矩反馈对电机动态性能的影响，机械传动系统的基本固有频率应低于电气驱动部件的固有频率的2~3倍，同时，传动系统的固有频率应接近控制系统的工作频率，以免系统产生振荡而失去稳定性。（） 7．传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。（） 8．在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以6~10倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。（） 9．进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。（） 10．滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。（） 11．采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。（） 12．采用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计测试和评估，延长了产品开发周期，增加了产品开发成本，但是可以改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力。（） 二、单选题 1．以下产品属于机电一体化产品的是（）。 A．游标卡尺B．电话
机器人学考试资料
一．简答题 1．工业机器人定义？ 工业机器人的定义：一种用于移动各种材料、零件、工具或者专用装置的，可通过可编程序动作来执行各种任务的，并且具有各种编程能力的多功能的机械手。 2. 按机器人的用途分类，可以将机器人分为哪几大类？试简述之。 1)工业机器人或产业机器人应用于工农业生产中，主要用在制造业，进行焊接、 喷漆、装配、搬运、检验、农产品的加工等产业。 2)探索机器人用于进行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。 3)服务机器人一种半自主或全自主的机器人，其所从事的服务工作可使人类生存 的更好，使制造业以外的设备工作的更好。 4)军用机器人用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。 3. 什么叫“机器人的三守则”？它的重要意义是什么？ 1)机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人类将受伤害而袖手旁观 2)机器人必须绝对服从人类，除非这种服从有害于人类 3)机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者人类命令它做出牺牲等 意义：给机器人社会附以新的伦理性，并且机器人概念更加通俗化，更易于为人类社会所接受，至今，它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户，提供了十分有意义的指导方针。 4. 机器人系统一般有哪些程序功能？ （1）运算：可以使机器人自己做出判断，在下一步把机器手或工具置于何处。 （2）决策：机器人系统会根据输入信息做出决策，而不必执行任何运算。 （3）通信：机器人与操作人员之间的通信能力，允许机器人要求操作人员提供信息，告知操作者下一步该做什么，以及机器人打算下一步做什么。 （4）机械手运动：使复杂的多的运动变为可能；使运动传感器控制机器手成为可能； 能独立存储工具位置 （5）工具指令：可以对机器人进行比较复杂的控制。 （6）传感器数据处理：机器人的通用计算机必须与传感器连接起来，才能发挥全部作用。
机器人技术基础知识总结
坐标系ouvw 除绕坐标系oxyz的坐标轴旋转外， 还可以绕它本身的坐标轴旋转。如果坐标系ouvw 绕坐标系oxyz 的坐标轴旋转， 则可对旋转矩阵左乘相应的基本旋转 矩阵； 如果ouvw 绕本身的坐标轴旋转，则可对旋转矩阵右乘相应 的基本旋转矩阵。 2目前机器人的运动学和动力学研究主要向下面所述的几个方 面深人发展： 1.机器人的轨迹规划。 2.切实可行的设计和评价机器人的动力学方法。 3.适应机器人的实时计算，减少计算时间，提高 计算效率。 4.解决控制系统的反馈、稳定等方面的问题。 5.随着机器人以高速、高精度发展，考虑构件弹性及振动影响的动力学研究。 6.改进和完善动力学建模方法。 3国内主要采用open GL软件实现机器人仿真 4运动学和动力学模型简化条件 (1) 假设机器人各杆件是刚性的；忽略各杆件的变形，都当作 刚性构件来处理； (2) 各构件的摩擦忽略不计； 目前，已经能够对一般结构的六自由度串联机器人进行逆运动 学求解，但是要获得显式解，只有满足下列两个充分条件之一： a．3 个相邻关节轴交于一点。 b．3 个相邻关节轴平行。 5假定坐标系oxyz 是三维空间中的固定坐标系(在机器人运动学中为总体坐标系)，坐标系ouvw 固定在机器人杆件上并随杆件一起运动(此坐标系为附体坐标系) 6齐次坐标是用n+1 维坐标来描述n 维空间的位置 7在机器人杆件关节上建立坐标系有两种方法：一是把杆件坐标 系建立在每个杆件的下关节处；二是把杆件坐标系建立在每个杆件 的上关节处。 8 i 杆件的坐标系设置在i+1 号关节上，并固定i 关节， 坐标系{i}与杆件i 无相对运动 这种传递矩阵是把i 杆件的坐标系设置在i 号关节上，并固定i关节， 坐标系{i}与杆件i 无相对运动
中考考点_简单机械知识点汇总(全)
中考考点_简单机械知识点汇总(全) 一、简单机械选择题 1．如图所示的滑轮组上:挂两个质量相等的钩码A B,放手后将出现的现象是（忽略滑轮重,绳重及摩擦）（） A．A下降 B．B下降 C．保持静止 D．无法确定 【答案】A 【解析】分析：利用动滑轮、定滑轮的省力特点分析解答此题。定滑轮只能改变力的方向，不能省力，动滑轮可以省一半的力。 解答：B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，重力相等，将B拉起只需A重力的一半即可，所以A下降，B上升。 故选：A。 【点睛】此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，难点是判断动滑轮和定滑轮，属于基础题目。 2．如图所示，用滑轮组在4s内将重为140N的物体匀速提升2m，若动滑轮重10N，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是 A．拉力F为75N B．绳子自由端向上移动了4m C．滑轮组的机械效率约为93.3% D．提升200N重物时，滑轮组机械效率不变 【答案】C 【解析】 【详解】 A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力： F=1 3 （G+G动）= 1 3 ×（140N+10N）=50N，故A错误；
B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故B错误；C．拉力做功：W总=Fs=50N×6m=300J， 有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J， 滑轮组的机械效率：η=W W 有用 总 ×100%= 280J 300J ×100%≈93.3%，故C正确。 D．提升200N重物时，重物重力增加，据η=W W 有用 总 = Gh Gh G h + 动 = G G G + 动 可知滑轮组机 械效率变大，故D错误。 3．物体做匀速直线运动，拉力F=60N，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，则物体受到的摩擦力是 A．60 N B．120 N C．20 N D．180 N 【答案】D 【解析】 【分析】 分析滑轮组的动滑轮绕绳子的段数，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，根据得到物体受到的摩擦力。 【详解】 从图中得到动滑轮上的绳子段数为3，不计滑轮间的摩擦和动滑轮的自重，物体受到的摩擦力：f=3F=3×60N=180N。 故选D。 【点睛】 本题考查滑轮组的特点，解决本题的关键要明确缠绕在动滑轮上的绳子的段数。 4．用图中装置匀速提升重为100N的物体，手的拉力为60N，滑轮的机械效率为（） A．16.7% B．20% C．83.3% D．100% 【答案】C 【解析】 【详解】 由图可知，提升重物时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动，则该滑轮为动滑轮； ∴拉力移动的距离s=2h，
全国青少年机器人技术等级考试试卷(一级)2019
机器人等级考试(一级) 姓名： 答案解析 您的姓名：* 您的回答：姓名 1.下列人物形象中，哪个是机器人？（） [分值：2]您的回答：C. （得分：2） 2.以下哪个是螺丝杆？（） [分值：2] 您的回答：B. （得分：2）
3.下图中哪个实物运用到四边形原理？（） [分值：2] 您的回答：B. （得分：2） 4.下图中哪个是等臂杠杆？（） [分值：2] 您的回答：A. （得分：2） 5.以下属于费力杠杆的一组是？（） [分值：2] 您的回答：C. ②④（得分：2） 6.机器人驱动方式不包括？（）[分值：2] 您的回答：B.水驱动（得分：2） 7.用斧头作砍木头的工作，是利用（）能省力的原理。[分值：2] 您的回答：C.斜面（得分：2） 8.汽车轮胎上设置花纹的目的是？（）[分值：2] 您的回答：D.让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑；（得分：2）
9.下列关于秋千说法正确的是？（）[分值：2] 您的回答：B.秋千荡到最低点时动能最大（得分：2） 10.传动链和齿轮传动共有的特点是？（）[分值：2] 您的回答：C.准确无误的传递动力（得分：2） 11.在杠杆结构中，杠杆绕着转动的固定点称为？（）[分值：2] 您的回答：C.支点（得分：2） 12.下列图中那一组是齿轮传动装置？（） [分值：2] 您的回答：B. （得分：2） 13.风扇通过什么原理为人们实现降温？（）[分值：2] 您的回答：B.加速空气流通（得分：2） 14.如果想把玩具汽车的螺丝钉拧紧，首先选用那种工具最合适？（）[分值：2] 您的回答：B.螺丝刀（得分：2） 15.是什么原因让我们能够在地面上行走？（）[分值：2] 您的回答：C.因为我们的鞋与地面之间存在摩擦力（得分：2） 16.动滑轮实质是？（）[分值：2] 您的回答：C.省力杠杆（得分：2） 17.以下不是由于重力产生的现象是？（）[分值：2] 您的回答：D.我们在光滑的地板上推箱子，送开手时，箱子会自己移动一段距 离（得分：2） 18.下列是齿轮传动的缺点的是？（）[分值：2] 您的回答：C.易损坏机械（得分：2） 19.有关轮轴描述正确的是？（）[分值：2] 您的回答：B.轮轴是能连续转动的杆杠（得分：2）
国家开放的大学《人工智能专题》形考任务三答案
国家开放的大学《人工智能专题》形考任务三答案 判断题 第一代防火墙是一种动态的防护。× 自然语言理解可能会导致很多人失业。√ 大数据具有全面性的特点。√ 第三代防火墙利用大数据和机器智能技术对业务逻辑进行分析。√ 大数据能跟踪每一个商品和每一笔交易。√ 人工智能在医学领域的应用包括读片、标本分类和疾病诊断。√ 通过物联网技术可以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。√ 第二代防火墙通过数据驱动的方法，在系统层面做分析。√ 智能交通是解决交通堵塞的有效方法。√ GPU、DSP等图像处理硬件技术的飞速进步，为机器视觉飞速发展提供了基础条件√ 智能物流在一定程度上能够减少自然资源和社会资源消耗。√ 智能制造的发展是我国由制造大国向制造强国转型升级的关键。√ 2010年，无人驾驶汽车已经在公路上行驶了大概20万英里。× 无人驾驶汽车是街景项目的一个延伸。√ 智能制造服务从根本上改变了传统制造业产品研发、制造、销售、运输和售后服务等环节的运营模式√ 无人驾驶汽车会减少交通事故率√ 传感器是物联网实现的基础和前提。√ 选择题 以下属于物联网关键技术的是（A. 激光扫描器B. 全球定位系统D. 红外感应器） 机器视觉的基本功能包括（①模式识别/计数②视觉定位③尺寸测量④外观检测） 扫地机器人是属于（服务业机器人） RFID指（A. 射频识别） 科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫在小说《我，机器人》中为机器人定了三个原则，其中不包括（. 应能保护人类） 视觉定位）主要指在识别出物体的基础上，精确给出物体的坐标和角度信息。
智能制造装备产业“十二五”发展规划》将智能制造装备定义为：智能制造装备是具备感知、（分析推理决策）、控制功能的制造装备。 规模化生产后，机器视觉在（成本）上将远低于人工。 机器人的特点不包括（主观能动性）。 机器视觉系统包括（①图像获取②图像处理③图像分析④图像输出或显示） 在（ 20世纪70年代），人类基本上开始解决语音识别的问题。 智能物流是连接客户、（D. 供应链）和制造业的重要环节 下列不属于智能制造服务的是（工业机器） 机器人的基础研究层面主要是研究（124）①控制技术②传感技术③智能机器人④行动规划酒吧管理的应用开发，体现了（传感器）的数据采集技术的应。 达芬奇手术机器人的准确性能达到（0.02毫米）。 （智能转运设备）可智能地计算出物流转运的最优路径，高效地将货物运送到目标仓库。
机器人技术基础期末考试复习(熊有伦主编)解析
第一章 1机器人组成系统的4大部分：机构部分、传感器组、控制部分、信息处理部分 2机器人学的主要研究内容：研究机器人的控制与被处理物体间的相互关系 3机器人的驱动方式：液压、气动、电动 4机器人行走机构的基本形式：足式、蛇形式、轮式、履带式 5机器人的定义：由各种外部传感器引导的、带有一个或多个末端执行器、通过可编程运动，在其工作空间内对真实物体进行操作的软件可控的机械装置 6机器人的分类：1工业机器人2极限环境作业机器人3医疗福利机器人 7操作臂工作空间形式：1直角坐标式机器人2圆柱坐标式机器人3球坐标式机器人 4 scara 机器人5关节式机器人 8机器人三原则 第一条：机器人不得伤害人类. 第二条：机器人必须服从人类的命令，除非这条命令与第一条相矛盾。 第三条：机器人必须保护自己，除非这种保护与以上两条相矛盾。 第二章 1、什么是位姿：刚体参考点的位置和姿态 2、RPY 角与欧拉角的共同点：绕固定轴旋转的顺序与绕运动轴旋转的顺序相反并且旋转角度相同，能得到相同的变换矩阵，都是用三个变量描述。欧拉角为左乘RPY 角为右乘。 RPY 中绕x 旋转为偏转绕y 旋转为俯仰绕z 旋转为回转 3 、矩阵的左乘与右乘：左乘（变换从右向左）—指明运动相对于固定坐标系 右乘（变换从左向右）—指明运动相对于运动坐标系 4、齐次变换 T A B ：表示同一点相对于不同坐标系{B}和{A}的变换，描述{B}相对于{A}的位姿 5、自由矢量：完全由他的维数、大小、方向，三要素所规定的矢量 6、线矢量：由维数、大小、方向、作用线，四要素所规定的矢量 7、齐次变换矩阵 ?? ????=1000 0B A A B A B P R T 8、其次坐标变换?? ??????????=???? ??11000 10P P R P B B A A B A R A B 为旋转矩阵0B A P 为{B}的原点相对{A}的位置矢量 9、旋转矩阵：绕x 轴??????????-a a a a cos sin 0sin cos 0001y 轴??????????-a a a a cos 0sin 010sin 0cos z 轴?? ?? ? ?????-1000cos sin 0sin cos a a a a 10、变换矩阵求逆：?? ? ? ??-=10 0B A T A B T A B B A P R R T 已知B 相对于A 的描述求A 相对于B 的描述
简单机械知识点梳理及经典练习(超详细)1
简单机械知识点梳理及经典练习(超详细)1 一、简单机械选择题 1．如图所示，工人用250N 的力F 将重为400N 的物体在10s 内匀速提升2m ，则此过程中 A ．工人做的有用功为800J B ．工人做的总功为500J C ．滑轮组的机械效率为60% D ．拉力做功的功率为20W 【答案】A 【解析】 【详解】 A ．工人做的有用功： 400N 2m 800J Gh W ==?=有 ， A 选项正确。 B ．绳子的自由端移动的距离是4m ，工人做的总功： 250N 4m 1000J W Fs ==?=总 ， B 选项错误。 C ．滑轮组的机械效率： 800J 80%1000J W W = = =有总 η， C 选项错误。 D ．拉力做功的功率： 1000J 100W t 10s W P = ==， D 选项错误。 2．山区里的挑夫挑着物体上山时，行走的路线呈“S”形，目的是 A ．加快上山时的速度 B ．省力 C ．减小对物体的做功 D ．工作中养成的生活习惯 【答案】B
【解析】 斜面也是一种简单机械，使用斜面的好处是可以省力． 挑物体上山，其实就是斜面的应用，走S形的路线，增加了斜面的长，而斜面越长，越省力，所以是为了省力． 故选B． 3．某商店有一不等臂天平（砝码准确），一顾客要买2kg白糖，营业员先在左盘放一包白糖右盘加1Kg砝码，待天平平衡后；接着又在右盘放一包白糖左盘加1kg砝码，待天平平衡后．然后把两包白糖交给顾客．则两包白糖的总质量 A．等于2Kg B．小于2Kg C．大于2Kg D．无法知道 【答案】C 【解析】 解答：由于天平的两臂不相等，故可设天平左臂长为a，右臂长为b（不妨设a＞b），先称得的白糖的实际质量为m1，后称得的白糖的实际质量为m2 由杠杆的平衡原理：bm1=a×1，am2=b×1，解得m1=，m2= 则m1m2=因为（m1+m2）2=因为a≠b，所以（m1+m2）-2＞0，即m1+m2＞2这样可知称出的白糖质量大于2kg．故选C． 点睛：此题要根据天平的有关知识来解答，即在此题中天平的臂长不等，这是此题的关键． 4．在生产和生活中经常使用各种机械，在使用机械时，下列说法中正确的是 A．可以省力或省距离，但不能省功 B．可以省力，同时也可以省功 C．可以省距离，同时也可以省功 D．只有在费力情况时才能省功 【答案】A 【解析】 【详解】 使用机械可以省力、省距离或改变力的方向，但都不能省功，故A选项正确； 使用任何机械都不能省功，故B、C、D选项错误； 5．用如图所示滑轮组提起重G=320N的物体，整个装置静止时，作用在绳自由端的拉力 F=200N，则动滑轮自身重力是（绳重及摩擦不计）
2020年电大《科学与技术》形考任务三
一、填空题（10分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”） 1．宇宙中最主要天体类型是恒星和星云 2．板块构造说的理论是在大陆漂移学说、海底扩张学说的基础上发展起的。 3．世界上第一个微处理器是.Intel 4004 ，诞生于1971 年。 4．世界上第一个提出集成电路思想的人是达默。 二、名词解释（10分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）1．星系 2．地球圈层结构 3．CPU 4．计算机病毒 1.星系：由无数恒星和星际物质构成的巨大集合体称为星系。 2.地球圈层结构：地球外部圈层结构指地球外部离地表平均800千米以内的圈层，包括大气圈、水圈和生物圈。 3.CPU：在计算机中，通常将运算器和控制器合起来称为“中央处理器”，简称CPU。 4.计算机病毒：计算机病毒是仿造生物病毒建立起的概念，它是指可以制造故障的一段计算机程序或一组计算机指令。 三、简答题（30分）（如果以附件形式提交，请在输入框中输入“见附件”）简述宇宙的未来。（15分） 按照大爆炸模型，宇宙在诞生后不断膨胀，与此同时，物质间的万有引力对膨胀过程进行牵制。这里有两种可能： 一种可能是宇宙膨胀将永远继续下去。如果宇宙总质量小于某一特定数值，则引力不足以阻止膨胀，宇宙就将一直膨胀下去。在这个系统里，引力虽不足以使膨胀停止，但会不断地消耗着系统的能量，使宇宙缓慢地走向衰亡。宇宙越来越稀薄和寒冷，直至物质本身最后衰亡，只剩下宇宙背景辐射。到非常遥远的将来，所有的恒星燃尽熄灭，茫茫黑暗中潜伏着一些黑洞、中子星等天体。出现寒冷、黑暗、荒凉而又空虚的宇宙，它已经走完了自己的历程，达到了“热寂”的状态。 另一种可能是膨胀停止而代之以收缩。如果宇宙的总质量大于某一特定数值，那么总有一天宇宙将在自身引力的作用下收缩，造成与大爆炸相反的“大坍塌”。收缩过程与大爆炸后的膨胀是对称的，像一场倒放的电影。在最后的时刻实现“大紧缩”，宇宙逆转回到出发点。引力成为占绝对优势的作用力，所有的物质都因挤压不复存在，一切有形的东西，包括空间和时间本身，都被消灭，成为一切事物的末日。宇宙在大爆炸中诞生于无，此刻也归于无。宇宙是膨胀还是收缩这两种可能主要取决于宇宙物质的总量。根据目前的估算，宇宙物质的总量只达到要使宇宙重新坍缩的临界质量的百分之十左右，因此如果仅仅依据观测证据，则可预言宇宙会继续无限地膨胀下去。但是可能还有其他种类的暗物质未被我们探测到，可能最普通的基本粒子中微子也存在静止质量，只要其中任何一个问题的答案是肯定的，那么总引力便足以阻止膨胀，宇宙最终可能会坍缩。 此外，宇宙大爆炸学说在两个关键问题上无法解释：其一，大爆炸以前宇宙的图景如何？大爆炸宇宙的理论不能外推到大爆炸之前，尚不能确切地解释“在所存物质和能量聚集在一点上”之前到底存在着什么东西，是什么引起了大爆炸。其二，如果宇宙最终重新坍缩回到原点，又会发生什么？有天文学家提出了宇宙“无始无终” 论：宇宙一直在反复地收缩然后又膨胀着。宇宙曾经处于体积非常大、物质密度非常小的状态，它在万有引力作用下渐渐收缩、聚拢起来，直到所有的物质统统撞到一起
八年级物理简单机械知识点及练习
第十二章简单机械 —、杠杆 —、杠杆 (一)杠杆 1. 定义：在力的作用下绕固定点转动的彳 杆。 2. 杠杆五要素： 3. 要点透析 (1) 杠杆的支点一定要在杠杆上，可以在杠杆的一端，也可以 在杠杆的其他位置； (2) 动力和阻力是相对而言的，不论动力还是阻力，杠杆都是 受力物体，跟杠杆发生相互作用的物体都是施力物体； (3) 动力作用点：动力在杠杆上的作用点； 五要 素 物理含义 支点 杠杆绕着转动的点，用“ O'表示 动力 使杠杆转动的力，用“ F l ”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“ F 2 ”表示 动力 臂 从支点0到动力F i 作用线的距离， 用“ 1 1”表示 阻力 臂 从支点0到阻力F 2作用线的距离， 用“ 1 2”表示
（4）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点; （5）力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离，它是点到线的距离而不是点到点的距离； （6）力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆 上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为 零； （7）力臂的表示与画法：过支点作力的作用线的垂线； （8）力臂的三种表示：根据个人习惯而定 【例1】下列关于杠杆的一些说法中，正确的是（） A. 杠杆必须是一根直棒B .杠杆一定 要有支点 C.动力臂就是支点到动力作用点的距离 D .当力的作 用线通过支点时，力臂最大 （二）杠杆的平衡条件 1. 杠杆平衡：杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡 2. 实验探究：杠杆的平衡条件 实动动力动力x动力阻阻力阻力x阻力 验力臂臂力臂臂 序F i l i N-F2l 2N-
探究归纳：只有动力X 动力臂 =阻力X 阻力臂，杠杆才平 衡。 3. 杠杆平衡条件表达式：动力X 动力臂 =阻力X 阻力臂， 公式时单位要统一。 M 丄I I 川 【例2】图2是研究杠杆平衡条件的实验装置，要使杠杆 占 在图示位置平衡，在A 处钩码应挂 A. 6个 B . 3个 C . 2个 D . 1个 【例3】二个和尚挑水吃的故事相信大家耳熟能详，如图所示， 甲图中和尚们商量出新的挑水方案： 胖和尚一人挑两小桶，瘦和 尚和小和尚两人合抬一大桶.以下说法中不正确的是（ ） A. 乙图中水桶B 向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将 他的肩往后移动一点距离 B. 乙图中水桶B 向下沉，为保持水平平衡，胖和尚可以将 后面水桶B 往前移动一点距离 C. 丙图中小和尚为减轻瘦和尚的负担，可以将水桶往前移 动力 阻力 阻力臂. 动力臂. 公式表示为:
信息技术与教育技术(1)形考作业第四单元自测题参考答案
信息技术与教育技术(1)形考作业第四单元自测题参考答案 标签：开放大学信息技术与教育技术(1 形成性考核参考答案 一、判断题 题目1信息技术学习环境下，学生能获得更多的相关知识的刺激，更丰富的学习情景，文本、图形、图像、视频、声音等多种形式的信息被结合在一起。(对) 题目2既然利用了信息技术，教师就不需要根据学生练习出现错误的类型和数量级来评功估学生对这一知识的掌握情况。（错） 题目3整合课程实现的是学生的经验整合、社会整合和知识整合。“对”。 题目4传统的课堂教学很容易实现个别辅导。正确的答案是“错”。 题目5信息技术与课程整合是一个的简单过程，存在着固定的模式，教师只要掌握这个模式，就能在教学中应用自如。“错”。 题目6教师在确定教学内容时，只需关注本学科内容，不需要注意信息技术对本学科内容的影响而导致学习内容的变化。“错”。 题目7在多媒体教学环境中，教师的作用是创设适合于学生先前经验和教学内容的情景，激发学生们的学习兴趣和探索欲望，让学生利用信息资源、同学资源、教师资源主动建构知识，教师从知识的传授者变为学生学习活动的设计者、组织者和促进者，从中心走向边缘。“对”。 题目8整合了信息技术的教学与传统教学相比，对于培养学生的“学科思维”没有任何优势。“错”。 题目9计算机操练和练习反馈的设计是关系到操练与练习软件成败的至关重要的内容。任何计算机操练与练习的反馈，都需要遵循一定的反馈原则。“对”。 题目10信息技术运用于教育、整合于课程为教师角色的转变提供了条件，网络的平等性使学生可以和教师站的一样高，甚至出现“前喻”文化，教师也能从学生身上获得成长的资源，师生角色的不断互换使双方都不断成长。“对”。 二、单选题 （A ）题目11从狭义上说，信息技术（Information Technology）是指以微电子技术、通信技术、 为主干，结合集成电路技术、光盘技术、机器人技术、高清晰度电视技术等的综合技术. A. 计算机技术 B. 文字
机器人技术基础[课后习题答案解析]
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）。
苏教版简单机械和功》知识点归纳
第十一章、简单机械和功 （一）杠杆 1、杠杆：在力的作用下可以绕一固定点转动的硬棒叫做杠杆。 2、杠杆的5个要素： ①支点：杠杆绕着转动的点，用O 点表示； ②动力：使杠杆转动的动力，用1F 表示； ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用2F 表示； ④动力臂：从支点到动力作用线的距离，用1l 表示； ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用2l 表示。 3、杠杆平衡的条件（杠杆原理）： 动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即2211l F l F ?=? 杠杆静止或绕支点匀速转动时，说明杠杆处于平衡状态。 、杠杆的应用 名称 结构特征 特点 应用举例 省力杠杆 动力臂 > 阻力臂 省力、费距 扳手、动滑轮、钢丝钳 费力杠杆 动力臂 < 阻力臂 费力、省距 理发剪刀、钓鱼竿、筷子、船桨 等臂杠杆 动力臂 = 阻力臂 不省力、不费距 天平、定滑轮 1、滑轮是周边有槽，能绕着轴转动的小轮。 2、滑轮是一种变形杠杆，所以它也属于杠杆机械。根据工作情况，可分为定滑轮与动滑轮。 3、轴固定不动的滑轮叫定滑轮。定滑轮可以看作是一个等臂杠杆。 使用定滑轮并不能省力，但可以改变力的方向。 4、轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮。动滑轮可以看作是一个省力杠杆。 使用动滑轮可以省一半力，但却不能改变用力的方向。 5、滑轮组：动滑轮与定滑轮的组合。 优点：既可省力，又可改变用力方向。 用滑轮组吊起重物时，滑轮组用几段绳子（看滑轮组下半部分）吊起物体，提起物体的力就是物重的几分之一。 6、滑轮组的应用 ①一个定滑轮与一个动滑轮： ②一个定滑轮与两个动滑轮： ③两个定滑轮与一个动滑轮： （三）功 1、功W ：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功，简称做了功。 2、计算公式：S F W ?=。 单位：焦耳（焦）； 符号：J ； 即：m N J ?=11 3、做功的两个必要条件：①对物体要有力的作用； ②物体要在力的方向上通过一定的距离。 （四）功率 1、功率：单位时间内所做的功。 物理意义：表征力做功快慢的物理量。 2、计算公式：t W P = ； 单位：瓦特（瓦）； 符号：W ； 即s J W 11= 3、单位换算：W kW 3101=，W MW 6101= （五）机械效率 1、有用功、额外功、总功：额外有用总W W W += 2、机械效率：有用功与总功的比值。 %100?=总共有用功机械效率 即：%100?=总 有用W W η
2018电大本科《传感器与测试技术》形考
2018电大本科《传感器与测试技术》形考1-4 形考作业一 一、判断题（Y对/N错） 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y 11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y 12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y 13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。Y 14．线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。Y 15．测量误差越小，传感器的精度越高。Y 16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N 17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N 19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y
复习专题——简单机械知识点归纳
复习专题——简单机械知识点归纳 一、简单机械选择题 1．如图所示，是一种指甲刀的结构示意图下列说法中正确的是 A．杠杆ABC是一个省力杠杆 B．杠杆DBO的支点是B点 C．杠杆DEO是一个等臂杠杆 D．指甲刀有三个杠杆，两个省力杠杆，一个费力杠杆 【答案】A 【解析】 【详解】 A、在使用时，杠杆ABC的动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A正确； B、C、杠杆DBO和杠杆DEO，阻力作用点都在D点，动力作用点分别在B点和E点，支点都在O点，都是费力杠杆，故BC错误； D、可见指甲刀中有三个杠杆：ABC、OBD、0ED，其中ABC是省力杠杆，其它两个都是费力杠杆，故D错误． 故选A。 【点睛】 重点是杠杆的分类，即动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆，但省力杠杆费距离，费力杠杆省距离。 2．如图所示，用滑轮组在4s内将重为140N的物体匀速提升2m，若动滑轮重10N，石计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。则在此过程中，下列说法正确的是 A．拉力F为75N B．绳子自由端向上移动了4m C．滑轮组的机械效率约为93.3% D．提升200N重物时，滑轮组机械效率不变 【答案】C 【解析】 【详解】
A．由图可知，n=3，不计摩擦及绳重，拉力： F=1 3 （G+G动）= 1 3 ×（140N+10N）=50N，故A错误； B．则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，故B错误；C．拉力做功：W总=Fs=50N×6m=300J， 有用功：W有用=Gh=140N×2m=280J， 滑轮组的机械效率：η=W W 有用 总 ×100%= 280J 300J ×100%≈93.3%，故C正确。 D．提升200N重物时，重物重力增加，据η=W W 有用 总 = Gh Gh G h + 动 = G G G + 动 可知滑轮组机 械效率变大，故D错误。 3．为探究杠杆平衡条件，老师演示时，先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究，再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究（如图），这样做的目的是（） A．便于直接读出拉力的大小B．便于同学们观察实验 C．便于正确理解力臂D．便于测量力臂的大小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 从支点到力的作用线的距离叫力臂，在杠杆两侧挂钩码，由于重力的方向是竖直向下的，力臂在杠杆上可以直接读出，当用弹簧测力计倾斜时，拉力不再与杠杆垂直，这样力臂会发生变化，相应变短，由杠杆的平衡条件知道，力会相应增大，才能使杠杆仍保持平衡，所以这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识，故C正确． 4．如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%．要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（） A．3 个B．4 个C．5 个D．6 个
传感器与测试技术形考作业四
传感器与测试技术形考作业四 责任教师张晓峰 1．超声波在界面上发生波型转换后会产生哪些波型？这些波型要遵循什么规律？ 涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是超声波的反射、折射及波型转换。 答：当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为折射波。 波型要遵循规律： ①反射定律； ②折射定律； ③反射率； ④反射系数； ⑤透过率； ⑥透过系数。 2．常用的超声波探伤方法有哪些？各有什么特点？ 涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是超声波探伤法。 答：超声波探伤法是利用超声波在物体中传播的一些物理特性来发现物体内部的不连续性，即缺陷或伤的一种方法，是无损检验一种重要手段。常用的超声波探伤法有共振法、穿透法、脉冲反射法等。 共振法是根据声波（频率可调的连续波）在工件中呈共振状态来测量工件厚度或判断有无缺陷的方法。这种方法主要用于表面较光滑的工件的厚度检测，也可用于探测复合材料的粘合质量和钢板内的夹层缺陷检测。振法的特点是 〔1〕可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管； 〔2〕工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。 穿透法又称透射法，穿透法是将二个探头分别置于工件相对的两面，一个发射超声波，使超声波从工件的一个界面透射到另一个界面，在该界面处用另一个探头来接收。 穿透法具有以下特点： （1）探测灵敏度较低，不易发现小缺陷； （2）根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位； （3）适宜探测超声波衰减大的材料；
（4）可避免盲区，适宜探测薄板； （5）指示简单，便于自动探伤； （6）对两探头的相对距离和位置要求较高。 脉冲反射法是将脉冲超声波入射至被测工作后，传播到有声阻抗差异的界面上（如缺陷与工件的界面）时，产生反射声波，波在工件的反射状况就会显示在荧光屏上，根据反射的时间及形状来判断工件内部缺陷及材料性质的方法。 脉冲反射法的特点是： （1）探测灵敏度高； （2）能准确地确定缺陷的位置和深度； （3）可用不同波型探测，应用范围广。 3．探头和工件的耦合方式有哪些？简述其工作原理及特点。 涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是探头和工件的耦合方式可分直接接触法和液浸法。 为使探头有效地向工件发射超声波和有效地接收超声波，必须使探头和工件探测面之间有良好的声耦合。探头和工件的耦合方式可分直接接触法和液浸法二种。 （1）直接接触法 直接接触法就是在探头和工件之间填一层很薄的耦合济。由于声耦合的好坏直接影响到探伤灵敏度及探伤的准确性，应此必须使探头和工件侧面之间具有良好的声学接触。 （2）液浸法 将探头和工件浸于液体中以液体作耦合剂进行探伤的方法，称为液浸法。耦合剂可以是油，也可以是水。液浸法适用于表面粗糙的试件，探头也不易磨损，耦合稳定，探测结果重复性好，便于实现自动化探伤。液浸法分为全浸没式和局部浸没式。 液浸法与接触法的特点 ①接触法比液浸法简单、灵活，但接触法的波形不稳定（因受手工操作时压力的影响），而液浸法波形稳定； ②液浸法不必将探头与工件直接接触，便于实现自动化探伤； ③液浸法适宜探测表面粗糙的工件，不磨损探头晶片； ④液浸法的声束方向可连续改变，易探测倾斜的缺陷； ⑤液浸法可控制波束，可以用聚焦探头提高灵敏度； ⑥液浸法要求用清洁的液体，否则会降低探测灵敏度。 4．影响测试系统正常工作的干扰有哪些？如何防护？ 涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是测试过程中的抗干扰技术。 答：影响测试系统正常工作的干扰有及防护： 1）机械干扰，应采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶； 2）光干扰，可封闭半导体元件在不透光的壳体内，对于光敏感件更应注意对光的屏蔽； 3）温度干扰，高精度测试，安排在恒室温内进行； 4）湿度干扰，采用环境去湿或在测试装置时采取防潮措施。 5）电磁干扰，应尽量提高信嘈比。 5．速度测量方法有哪几种？分别介绍其工作原理。 涉及的知识点及答题分析：这个题的考核知识点是速度测量。 答：详见p259
机器人学考试演示教学
机器人学考试
第一章 1.机器人的定义：工业机器人，一种用于移动各种材料、零件、工具或者专用装置的、通过可编程序动 作来执行各种任务的，具有一定的记忆存储和感知能力的，并且具有各种编程能力的多功能机械手。 机器人特征： 1 2 3 4 2.机器人的分类： 第一代机器人（可编程、示教的工业机器人） 第二代机器人（具有一定的感知能力，低级智能机器人） 第三代机器人（具有高度适应性的自治机器人） 3.按照开发内容和目的区分，可分为以下三类机器人 ?工业机器人（ Industrial Robot）：如焊接、喷漆、装配机器人。 ?操纵机器人（ Teleoperator Robot）：如主从手，遥控排险、水下作业机器人。 ?智能机器人（ Intelligent Robot）：如演奏、表演、下棋、探险机器人。 4.机器人结构： 1）执行机构: 机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等，它是机器人运动和完成某项任务所必不可少的组成部分。 2）驱动和传动装置:用来有效地驱动执行机构的装置，通常采用液压、电动和气动，有直接驱动和间接驱动二种方式。 3）传感器:是机器人获取环境信息的工具，如视觉、听觉、嗅觉、触觉、力觉、滑觉和接近觉传感器等，它们的功能相当于人的眼、耳、鼻、皮肤及筋骨。 4）控制器:是机器人的核心，它负责对机器人的运动和各种动作控制及对环境的识别。 5.机器人工作原理： 1）“示教再现”方式：通过“示教盒”或者人“手把手”两种方式教机械手如何工作，控制器将示教过程记忆下来，然后机器人按照记忆周而复始的工作。 2）“可编程控制”方式：工作人员事先根据机器人的工作任务和运动轨迹编制控制程序，然后将控制程序输入给机器人的控制器，起动控制程序，机器人就按照程序所规定的动作一步一步地去完成，如果任务变更，只要修改或重新编写控制程序，非常灵活方便。大多数工业机器人都是按照前两种方式工作的。 3）“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以到达或危险的场所完成某项任务。 4）“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。 6.位置控制 ?点位控制－PTP（Point to Point）：只考虑起始点和目的点的位置，而不考虑两点之间的移动路径的控制方式，适用于上下料、点焊、搬运等； ?连续路径控制－ CP（ Continuous Path）：不但要求机器人以一定的精度到达目标点，而且对其移动的轨迹形式有一定精度范围的要求。 第二章