简答题汇总

一、机器人学主要包含哪些研究内容？（第一章学习单元3）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。

二、机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？（第四章学习单元3）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。

三、机器人控制系统的基本单元有哪些？（第六章学习单元8）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。

四、直流电机的额定值有哪些？（第六章学习单元7）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。

五、常见的机器人外部传感器有哪些？（第五章学习单元1）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。

六、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？（第五章学习单元9）(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。

七、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？（第五章学习单元9）预处理的主要目的是清楚原始图像中各种噪声等无用的信息，改进图像的质量，增强兴趣的有用信息的可检测性。

从而使得后面的分割、特征抽取和识别处理得以简化，并提高其可靠性。

机器视觉常用的预处理包括去噪、灰度变换和锐化等。

八、请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。

模糊逻辑控制器由4个基本部分组成，即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。

(1) 模糊化：将检测输入变量值变换成相应的论域，将输入数据转换成合适的语言值。

(2) 知识库：包含应用领域的知识和控制目标，它由数据和模糊语言控制规则组成。

(3) 推理算法：从一些模糊前提条件推导出某一结论，这种结论可能存在模糊和确定两种情况。

(4) 逆模糊化：将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为系统的输入值。

九、从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？机器人编程语言可分为：(1) 动作级：以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作，要在程序中说明每个动作。

(2) 对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等，特别适用于组装作业。

(3) 任务级：只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思考一边工作。

十、仿人机器人的关键技术有哪些？(1) 仿人机器人的机构设计；(2) 仿人机器人的运动操作控制，包括实时行走控制、手部操作的最优姿态控制、自身碰撞监测、三维动态仿真、运动规划和轨迹跟踪；(3) 仿人机器人的整体动力学及运动学建模；(4) 仿人机器人控制系统体系结构的研究；(5) 仿人机器人的人机交互研究，包括视觉、语音及情感等方面的交互；(6) 动态行为分析和多传感器信息融合。

十一、为什么我们说步进电动机是是位置控制中不可缺少的执行装置？他有什么优缺点？（第六章学习单元6）因为可以对数字信号直接进行控制，能够很容易地与微型计算机相连接，不需要反馈控制，电路简单，容易用微型计算机控制，且停止时能保持转矩，维护也比较方便，但工作效率低，容易引起失歩，有时也有振荡现象产生。

十二、描述一下液压传动装置的构成。

（第六章学习单元7）①液压源。

包括油箱、油泵、驱动电机、发动机。

②控制阀。

包括压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀。

③液压执行装置。

包括液压缸、液压马达、摆动液压马达。

④附属设备。

包括管件、仪表、冷却器等。

⑤其他设备。

十三、简述相对位姿和A变换矩阵的概念（第二章学习单元4）我们将为机器人的每一个连杆建立一个坐标系，并用齐次变换来描述这些坐标系间的相对关系，也叫相对位姿。

通常把描述一个连杆坐标系与下一个连杆坐标系问相对关系的齐次变换矩阵叫做A变换矩阵或A矩阵。

十四、说明工业机器人的基本组成及各个子系统的作用。

（第一章学习单元3）答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。

这三大部分是.机械部分、传感部分、控制部分。

六个子系统是:驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。

驱动系统：是机器人运行起来的传动装置机械结构系统：由机身、手臂、手腕、末端操作器四大件组成，每一大件都有若干自由度，构成一个多自由度的机械系统。

感受系统：由内部传感器和外部传感器组成，获取内部和外部环境状态中有意义的信息。

机器人环境交互系统：实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调。

人机交互系统：是使操作人员参与机器人进行交互的装置。

控制系统：根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。

十五、简述工业机器人传感器的分类。

（第五章学习单元1）答：工业机器人根据所完成任务的不同，配置的传感器类型和规格也不尽相同，一般分为内部信息传感器和外部信息传感器。

内部信息传感器主要用来采集机器人本体、关节和手爪的位移、速度、加速度等来自机器人内部的信息；外部信息传感器用来采集机器人和外部环境以及工作对象之间相互作用的信息。

十六、什么叫接触觉传感器？（第五章学习单元2）答：接触觉传感器是指装于机器人手爪上、以判断是否接触物体为基本特征的测量传感器。

根据接触觉传感器的输出，机器人可以感受和搜索对象物，感受手爪与对象物之间的相对位置和姿态，并修正手爪的操作状态。

采用分布密度比较高的接触觉传感器，还可以判断对象物的大致形状。

十七、简述陀螺仪的含义。

（第五章学习单元8）答：通俗地讲，绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。

在一定的初始条件和一定的外力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转, 人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪。

十八、什么叫做图像处理？图像处理过程中的主要内容有哪些？（第五章学习单元9）答：图像处理是指对图像进行改善、简化、增强、或者其他变换的程序和技术的总称。

图像处理过程的主要内容有一、摄像机的几何模型二、摄像机的光学模型十九、简述连杆坐标系的建立规则（第二章学习单元3）答：连杆n坐标系(简称n系)的坐标原点设在关节n的轴线和关节n+1的轴线的公垂线与关节n+1的轴线相交之处，n系的Z轴与关节n+1的轴线重合，X轴与上述公垂线重合，且方向从关节n指向关节n+1，Y 轴则按右手系确定。

二十、简述RPY角法的概念及方法。

（第二章学习单元7）答：PRY角法是手部相对参考坐标系轴作三次连续转动获得规定的姿态：先绕X轴转动φx角，称为偏转(Yaw)；再绕Y轴转动φy，称为俯仰；最后绕Z轴转动φz角，称为翻滚，得到相应的旋转矩阵。

二十一、简述关节空间和操作空间的概念。

（第三章学习单元5）答：n个自由度操作臂的手部位姿X由n个关节变量所决定，这n个关节变量也叫做n维关节矢量q，所有关节矢量q构成了关节空间。

而手部的作业是在直角坐标空间中进行的，即操作臂手部位姿又是在直角坐标空间中描述的，因此把这个空间叫做操作空间。

二十二、简述正动力学问题和逆动力学问题概念。

（第三章学习单元6）答：正动力学问题：机器人各执行器的驱动力或力矩为已知，求解机器人关节变量在关节变量空间的轨迹或末端执行器在笛卡尔空间的轨迹。

逆动力学问题：机器人在关节变量空间的轨迹已确定，或末端执行器在笛卡尔空间的轨迹已确定，求解机器人各执行器的驱动力或力矩。

二十三、简述远距离转动的RBR手腕的特点。

（第四章学习单元2）远距离转动的RBR手腕有3个轴的转动。

1轴的转动使整个手腕翻转，即第一个R关节运动；2轴使手腕获得俯仰运动，即第二个B关节运动；3轴的转动即第三个R关节运动。

这种远距离传动的好处是可以把尺寸、重量都较大的驱动源放在远离手腕处，有时放在手臂的后端作平衡重量用，不仅减轻手腕的整体质量，而且改善了机器人整体结构的平衡性。

二十四、简述工业机器人的制动器的作用。

（第四章学习单元5）许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器，其作用是在机器人停止工作时，保持机械臂的位置不变，在电源发生故障时，保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。

假如齿轮链、谐波齿轮机构和滚珠丝杠等元件的质量较高，一般其摩擦力都很小，在驱动器停止工作的时候，它们是不能承受负载的。

如果不采用某种外部固定装置，如制动器、夹紧器或止挡装置等，一旦电源关闭，机器人的各个部件就会在重力的作用下滑落。

因此，机器人制动装置是十分重要的。