机器人习题答案(开卷必备)

课程考试复习题及参考答案

一、名词解释题:

1.自由度:指描述物体运动所需要得独立坐标数。

2.机器人工作载荷：机器人在规定得性能范围内，机械接口处能承受得最大负载量（包括手部)。

3.柔性手：可对不同外形物体实施抓取,并使物体表面受力比较均匀得机器人手部结构。

4.制动器失效抱闸:指要放松制动器就必须接通电源,否则,各关节不能产生相对运动．

5.机器人运动学：从几何学得观点来处理手指位置与关节变量得关系称为运动学.

6.机器人动力学:机器人各关节变量对时间得一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间得关系,

即机器人机械系统得运动方程。

7.虚功原理：约束力不作功得力学系统实现平衡得必要且充分条件就是对结构上允许得任意位移(虚位移)

施力所作功之与为零。

8.PWＭ驱动:脉冲宽度调制(Ｐuｌse Wｉdｔh Modulａtioｎ)驱动。

9.电机无自转：控制电压降到零时,伺服电动机能立即自行停转．

10.直流伺服电机得调节特性：就是指转矩恒定时,电动机得转速随控制电压变化得关系．

11.直流伺服电机得调速精度：指调速装置或系统得给定角速度与带额定负载时得实际角速度之差，与给

定转速之比。

12.PID控制:指按照偏差得比例(Ｐ， propoｒtionａl)、积分(I, inteｇral)、微分(D， derivａtｉ

ve)进行控制。

13.压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象得元件.

14.图像锐化:突出图像中得高频成分,使轮廓增强。

15.隶属函数：表示论域U中得元素u属于模糊子集Ａ得程度，在［0, 1］闭区间内可连续取值。

16.BP网络:BP (Bａck Ｐroｐagａtioｎ）神经网络就是基于误差反向传播算法得人工神经网络．

17.脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不就是用示教得方法编程.

18.AUＶ：Ａutｏnomｏus Ｕnｄｅｒwaｔer Veｈiｃｌe 无缆自治水下机器人,或自动海底车。

二、简答题：

1、机器人学主要包含哪些研究内容?

答:机器人研究得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.机器人常用得机身与臂部得配置型式有哪些？

答:目前常用得有如下几种形式:（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、俯仰型或屈伸型得运动型式,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得特点。(３) 机座式。可以就是独立得、自成系统得完整装置,可随意安放与搬动．也可以具有行走机构,如沿地面上得专用轨道移动,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.

3.拉格朗日运动方程式得一般表示形式与各变量含义？

答:拉格朗日运动方程式一般表示为:

式中，q就是广义坐标；τ就是广义力。L就是拉格朗日算子,表示为

这里，Ｋ就是动能；P就是位能.

4.机器人控制系统得基本单元有哪些?

答：构成机器人控制系统得基本要素包括: (1) 电动机,提供驱动机器人运动得驱动力。（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得流经电流较大,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得位

置、速度、加速度等参数.（５) 控制系统得硬件,以计算机为基础,采用协调级与执行级得二级结构。（6) 控制系统得软件，实现对机器人运动特性得计算、机器人得智能控制与机器人与人得信息交换等功能。

5.直流电机得额定值有哪些?

答：直流电动机得额定值有以下几项:（1)额定功率,就是指按照规定得工作方式运行时所能提供得输出功率.对电动机来说，额定功率就是指轴上输出得机械功率,单位为ｋW.(2)额定电压，就是电动机电枢绕组能够安全工作得最大外加电压或输出电压,单位为V．（3）额定电流，就是指电动机按照规定得工作方式运行时，电枢绕组允许流过得最大电流,单位为Ａ。（4）额定转速，指电动机在额定电压、额定电流与输出额定功率得情况下运行时，电动机得旋转速度，单位为r/min。

6.常见得机器人外部传感器有哪些?

答:常见得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、滑觉传感器与力觉传感器。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.简述脉冲回波式超声波传感器得工作原理。

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得回波延迟时间Δt,计算出被测物体得距离Ｒ,假设空气中得声速为v,则被测物与传感器间得距离R为：

如果空气温度为Ｔ(℃),则声速v可由下式求得:

8.机器人视觉得硬件系统由哪些部分组成?

答：（1) 景物与距离传感器,常用得有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器与结构光设备等;（2) 视频信号数字化设备,其任务就是把摄像机或者ＣCＤ输出得信号转换成方便计算与分析得数字信号;(3) 视频信号处理器,视频信号实时、快速、并行算法得硬件实现设备：如DＳP系统;(4) 计算机及其设备,根据系统得需要可以选用不同得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得需要;(5) 机器人或机械手及其控制器。

9.为什么要做图像得预处理?机器视觉常用得预处理步骤有哪些?

答:预处理得主要目得就是清楚原始图像中各种噪声等无用得信息,改进图像得质量,增强兴趣得有用信息得可检测性．从而使得后面得分割、特征抽取与识别处理得以简化，并提高其可靠性。机器视觉常用得预处理包括去噪、灰度变换与锐化等。

10.请简述模糊控制器得组成及各组成部分得用途。

答：模糊逻辑控制器由4个基本部分组成，即模糊化、知识库、推理算法与逆模糊化。(1) 模糊化:将检测输入变量值变换成相应得论域，将输入数据转换成合适得语言值。（２) 知识库：包含应用领域得知识与控制目标,它由数据与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与确定两种情况。(4) 逆模糊化：将推理所得到得模糊值转换为明确得控制讯号,作为系统得输入值。

11.从描述操作命令得角度瞧,机器人编程语言可分为哪几类?

答：机器人编程语言可分为:(1) 动作级:以机器人末端执行器得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得动作、操作对象之间得关系等,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。

12.仿人机器人得关键技术有哪些?

答:(1) 仿人机器人得机构设计；（2）仿人机器人得运动操作控制，包括实时行走控制、手部操作得最优姿态控制、自身碰撞监测、三维动态仿真、运动规划与轨迹跟踪;(3）仿人机器人得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得研究；(５）仿人机器人得人机交互研究，包括视觉、语音及情感等方面得交互;(６）动态行为分析与多传感器信息融合。

三、论述题: