机器人概论

机器人概论
㈠选择填空题
第一章
1.1886年，法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中，将外表像人的机器起名为“安德罗丁”。

2.科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”：机器人不应伤害人类；机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外；机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。

3.机器人按坐标形式分为：直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人、关节坐标型机器人。

4.我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。

5.机器人产品最早的实用机型是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。

6.机器人的结构通常由四大部分组成，即执行机构、驱动系统、控制系统和智能系统。

7.机器人智能系统由两部分组成：感知系统和分析-决策智能系统。

第三章
1.机器人机械结构包含手臂、手腕、手爪和行走机构等部分。

2.用在工业上的机器人的手一般称为末端操作器。

（选择）
3.机器人的末端操作器可以分为：夹钳式取料手、吸附式取料手、专用操作器及转换器、仿生多指灵巧手。

4.V形指适用于夹持圆柱形工件；平面指用于夹持方形工件（具有两个平行平面）、方形板或细小棒料；尖指和长指一般用于夹持小型或柔性工件，尖指用于夹持位于狭窄工作场地的细小工件，长指用于夹持炽热的工件；特形指用于夹持形状不规则的工件。

（选择）
5.吸附式取料手可分为气吸附和磁吸附两种。

气吸附式取料手按形成压力差的方法，可分为真空吸附、气流负压吸附、挤压排气负压吸附等。

6.机器人手腕具有翻转、俯仰和偏转三个自由度。

7.看书上的图（选择）
手臂直线运动机构P54图3-29 手臂回转运动机构P54 图3-30
手臂俯仰运动机构 P55 图3-31 手臂复合运动机构 P55 图3-32
8.行走机构按其运动轨迹，可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。

9.固定轨迹式行走机器人的机身设计成横梁式。

无固定轨迹式行走机构有车轮式行走机构、履带式移动机构、步行式行走机构。

（解析选择）
10.移动关节导轨有5种：普通滑动导轨、液压动压滑动导轨、液压静压滑动导轨、气浮导轨和滚动导轨。

11.球轴承是机器人和机械手结构中最常用的轴承。

第四章
1.按运动控制方式的不同，将机器人控制分为位置控制、速度控制、力控制（包括位置/力混合控制）三类。

2.工业机器人位置控制又分为点位控制和连续轨迹控制两类。

3.机器人在执行任务时，一般受到两种约束：一种是自然约束，它是指机器人手
爪（或工具）与环境接触时，环境的几何特性构成对作业的约束；另一种是人为约束，用来描述机器人预期的运动或施加的力。

4.机器人智能控制的特点：模型的不确定性、系统的高度非线性、控制任务的复杂性。

5.模糊控制单元由模糊规则库、模糊产生器、模糊推理机和模糊消除器4个功能模块组成。

6.传感技术是先进机器人的三大要素（感知、决策和动作）之一，通常根据用途的不同，机器人传感器可以分为两大类：用于检测机器人自身状态的内部传感器和用于检测机器人相关环境参数的外部传感器。

光电编码器是内部传感器。

绝对型光电编码器与相对型光电编码器的区别：绝对型光电编码器不要求校准。

7.编码器的分辨率通常由圆弧道数（比特数）n来确定。

8．接近觉传感器非接触式根据检测原理不同，可分为机械式、电容式、感应式、气压式、超声波式等。

9.一个完整的语音识别系统可大致分为：语音特征提取、识别算法、语义理解。

10.灰度指
用图像求一阶导数的数学方法。

11.传感器的融合类型有竞争性的、互补性的。

12.编程系统的核心问题是操作运动控制问题。

13.机器人语言操作系统包括3个基本的操作状态：监控状态、编辑状态、执行状态。

14.目前工业机器人的编程方式有：顺序控制的编程、示教方式编程、脱机编程或预编程。

大多数工业机器人都具有采用示教方式来编程的功能。

（选择）
15.从描述操作命令的角度来看，机器人编程语言的水平可以分为：动作级、对象级和任务级。

动作级编程又可分为关节级编程和终端执行器编程两种。

16.（选择）AL是对象级语言。

﹙×﹚动作级
1974年由美国斯坦福大学开发的AL语言。

AL语言基本数据类型有标量（SCALAR）、矢量（VECTOR）、旋转(ROT)、坐标系（FRAME）和变换（TRANS）等。

17.P99图选择
六维力传感器能测腕力，同时获取包括3个力和3个力矩在内的全部信息。

㈡简答题
1.在工业生产中，使用机器人的优点？
①可以提高产品质量。

由于机器人是按一定的程序作业，避免了人为随机差错。

②可以提高劳动生产效率、降低成本，因为机器人可以不知疲劳地连续工作。

③改善劳动环境，保证生产安全，减轻甚至避免有害工种（比如焊接）对工人身体的危害，避免危险工种（比如冲压）对工人身体的伤害。

④降低了对工种熟练程度的要求，不再要求每个操作者都是熟练工，从而解决熟练工不足的问题。

⑤使生产过程通用化，有利于产品改型，如要换一种产品，只要给机器人换一个程序就行了。

2.手臂的特性？
①刚度要求高②导向性要好③重量要轻④运动要平稳、定位精度要求高
3.对机器人移动关节导轨的要求？
①间隙小或能消除间隙②在垂直于运动方向上的刚度高③摩擦系数低，但不随速度变化④高阻尼⑤移动关节导轨和其辅助元件尺寸小、惯量低
4.机器人对关节驱动电动机的主要要求？
①快速性②起动转矩惯量比大③控制特性的连续性和直线性④调速范围宽
⑤体积小、重量小、轴向尺寸短⑥能经受得起苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正、反向和加、减速运行，并能在短时间内承受过载。

5.机器人对传感器的一般性要求？
①精度高、重复性好②稳定性和可靠性好③抗干扰能力强
④重量轻、体积小、安装方便⑤价格低
6.脱机编程的优点？
①编程时可以不使用机器人，可腾出机器人去做其他工作。

②可预先优化操作方案和运行周期。

③以前完成的过程或子程序可结合到待编的程序中去。

④可用传感器探测外部信息，从而使机器人作出相应的响应。

这种响应使机器人可以在自适应的方式下工作。

⑤控制功能中，可以包含现有的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造(CAM)的信息。

⑥可以用预先运行程序来模拟实际运动，从而不会出现危险，以在屏幕上模拟机器人运动来辅助编程⑦对不同的工作目的，只需替换一部分待定的程序。

7.对机器人的编程要求？
①能够建立世界模型②能够描述机器人的作业③能够描述机器人的运动④允许用户规定执行流程⑤有良好的编程环境⑥需要人机接口和综合传感信号
8.生物生产机器人的特征？
①生物体的属性是各种各样且多变的，因而生物生产机器人在处理生物体时必须是灵活的、多功能的。

在大多数情况下，当末端执行器与生物体相接触时，柔性处理是必要的。

②在识别周围环境时，常希望机器人具有一定程度的智能。

③机器人常要在非结构化的、苛刻的和变化的环境下作业。

④除了那些传统机器人所具备的安全装置之外，当生物生产机器人与操作人员一起作业时，可能还需要一些特殊的安全装置。

⑤为使机器人能获得潜在的使用者的认可，它的操作界面必须简单、容易掌握，而且必须有较好的经济效益。

9.机器人控制系统的特点？
见课件课本P70。