[东北大学]2018年6月考试《机器人技术》考核作业(参考)

东北大学继续教育学院

机器人技术试卷（作业考核线上） B 卷

（共 5 页）

一、选择题（4选1，多于4个的为多选题；共20分，每小题2分）打

1．一个刚体在空间运动具有几个自由度？4)

1)．3个2)．4个

3)．5个4)．6个

2．运动学正问题是实现如下变换：1)

1)．从操作空间到关节空间的变换

2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换

3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换

4)．从关节空间到操作空间的变换

3．对于移动（平动）关节而言，关节变量是D-H参数中的3)

1)．关节角2)．杆件长度

3)．横距4)．扭转角

4．动力学的研究内容是将机器人的哪两部分联系起来。4)

1)．传感器与控制2)．运动与控制

3)．结构与运动4)．传感系统与运动

5．为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时：1)

1)．速度恒定，加速度为零2)．速度为零，加速度恒定

3)．速度为零，加速度为零4)．速度恒定，加速度恒定

6．机器人终端效应器（手）的力量来自哪里？4)

1)．机器人的全部关节

2)．机器人手部的关节

3)．决定机器人手部位置的各关节

4)．决定机器人手部位姿的各个关节

7．如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业将会变得相当困难。此时应该考虑：1)

1)．PID控制2)．柔顺控制

3)．模糊控制4)．最优控制

8．应用通常的物理定律构成的传感器称之为2)

1)．结构型2)．物性型

3)．一次仪表4)．二次仪表

9．GPS全球定位系统，只有同时接收到几颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置？2)

1)．2 2)．3

3)．4 4)．6

10．对于有规律的轨迹，仅示教几个特征点计算机就能利用哪种算法获得中间点的坐标。

1)

1)．插补算法2)．平滑算法

3)．预测算法4)．优化算法

二、判断题（回答Y/N；共30分，每题2分）

1．复合运动齐次矩阵的建立是由全部简单运动齐次矩阵求和所形成的。（N）

2．齐次变换矩阵的建立过程，便是在为机构建立运动模型的过程。（Y）

3. 机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的转轴数目。（N）

4．增量式编码器比起绝对式编码器加工难、安装严、体积大、价格高。（N）

5．步进电动机一般作为闭环伺服系统的执行机构。（N）

6．串联关节机器人的正运动学问题求解易，逆运动学问题求解难。（Y）

7．东大牛牛机器人足球队是中国第一支夺得世界杯冠军的代表队，填补国内空白。（Y）8．变位机的运动数（自由度）主要取决于被加工件的大小。（N）

9．在动力学中，研究构件质心的运动使用牛顿方程，研究相对于构件质心的转动使用欧拉方程。（Y）

10．在机器人动力学关节转矩表达式中，由于其重力项随位姿变化很大，常常将其忽略。

（N）

11. 插补方式分为点位控制（PTP控制）和连续轨迹控制（CP控制），可是连续轨迹控制最终还是要实现点位控制。（Y）

12．结构型传感器的结构比起物性型传感器的结构相对简单。（N）

13．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y）

14．轨迹规划与控制就是按时间规划和控制手部或工具中心走过的空间路径。（Y）15．工业机器人轨迹规划可以在关节空间进行插补，也可以在笛卡尔空间进行插补。（Y）三、简答题（共30分，每题6分）

1．什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。

答：内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。是机器人自身运动与正常工作所必需的；

外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。如视觉、听觉、触觉等。是适应特定环境，完成特定任务所必需的。

2．什么是位置运动学、正向运动学和逆向运动学？

答：位置运动学仅考虑运动中的几何学问题，即不考虑运动与时间的关系。已知关节空间的关节变量，计算操作机在操作空间的手部位姿，称之为运动学正问题。反之，已知操作机在操作空间的手部位姿，求各关节变量的反变换，称之为运动学逆问题，也叫求手臂解。

3．谐波传动的特点主要表现在：

答：①传动比大，选择范围广；

②传递扭矩的同时啮合的齿数多,因而承载能力高；

④传动平稳，噪声小；

⑤传动效率高；

⑥运动精度高，可实现零回差转动；

⑦可构成密封传动；

4．应用拉格朗日方程（函数）求解机器人动力学问题的优点是什么？

答：Lagrange 方程是以能量观点建立起来的运动方程式，为了列出系统的运动方程式，只需要从两个方面去分析，一个是表征系统运动的动力学量—系统的动能和势能，另一个是表征主动力作用的动力学量—广义力。

由于理想约束反力不出现在方程组中，因此建立运动方程式时只需分析已知的主动力，而不必分析未知的约束反力。

5．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？

答：气动机器人

液压机器人

电动机器人

新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）

四、分析与计算题（共20分，每题10分）

1．机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。

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)；