机器人技术习题集

《机器人技术》习题集

第1章绪论

一、选择题（4选1）

1．机器人的定义中，突出强调的是

1)．具有人的形象

2)．模仿人的功能

3)．像人一样思维

4)．感知能力很强

2．当代机器人大军中最主要的机器人为：

1)．工业机器人

2)．军用机器人

3)．服务机器人

4)．特种机器人

3．当代机器人主要源于以下两个分支：

1)．计算机与数控机床

2)．遥操作机与计算机

3)．遥操作机与数控机床

4)．计算机与人工智能

4．哪个国家曾经赢得了“机器人王国”的美称？

1)．美国

2)．英国

3)．日本

4)．中国

5．机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。一般说来

1)．绝对定位精度高于重复定位精度，

2)．重复定位精度高于绝对定位精度

3)．机械精度高于控制精度

4)．控制精度高于分辨率精度

二、判断题（Y/N）

1．工业机器人亦称之为操作机。

2．机械手亦可称之为机器人。

3．工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。

4．只有两台以上的机器人互相配合才能构成机器人工作站。

5．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。

6．机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的主动轴数目。

7．机器人的自由度数目就是机器人所具有独立坐标轴运动的数目。

8．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。

9．机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。

10．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。

三、简答题

1．什么是机器人学？一般包括哪些内容？

2．机器人是如何分代的？

3．按照机器人的构成机构，机器人是如何进行分类的？

4．多关节型机器人的主要特点（优缺点）有哪些？

5．并联机器人的主要特点（优缺点）有哪些？

6．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？

7．什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。

8．根据机器人组成原理，机器人是由哪4部分组成？

9．机器人技术的相关学科有哪些？

10．机器人学科的知识构成主要包括哪些内容？

11．什么是机器人死区（dead zone）？

四、分析与计算题

1．机器人的应用和普及会不会引起大量人员失业，造成严重的社会问题？第2章空间、坐标与变换

一、选择题（4选1）

1．一个刚体在空间运动具有几个自由度？

1)．3个

2)．4个

3)．5个

4)．6个

2．手部的位姿是由哪两部分变量构成的？

1)．位置与速度

2)．姿态与位置

3)．位置与运行状态

4)．姿态与速度

二、判断题（Y/N）

1．一、二、三维空间可以是几何空间，也可以不是几何空间。

2．高维空间是一个虚拟的空间，但它也是非常实际的。

3．高维向量是由高维空间扩展而成的。

4．关节空间是由全部关节参数构成的。

5．正交变换矩阵R为正交矩阵。

6．正交坐标变换矩阵R 实现了由基坐标系B 到手坐标系H 的正交坐标变换。 7．齐次矩阵将转动和移动组合在一个4×4矩阵中。

8．如果是相对于基坐标系B 的运动，其相应的齐次变换矩阵左乘原齐次变换矩阵。 9．如果是相对于手坐标系H 的运动，其相应的齐次变换矩阵左乘原齐次变换矩阵。 10．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。 11．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。 12．一般说来，齐次矩阵的乘积满足交换律。

13．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。

三、简答题

1．描述刚体姿态的绕X-Y-Z 轴转动的角度都称作为什么？ 2．齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。 四、分析与计算题

1．试判断下列矩阵是否是正交矩阵？

1） ⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡-100001010 2） ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-010100001 3） ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡110001100 4） ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--100001010 5） ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-001110010 2．齐次矩阵表示为⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢

⎢⎢

⎢⎣⎡--10

0?201?10

0?01

0?，利用齐次矩阵的性质求出矩阵中“？”符号的元素。 3. 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

4．用齐次矩阵表示如下顺序的运动：

（1） 绕Z 轴转动90度 ； （2） 绕X 轴转动-90度 ； （3） 移动（3，7，9）。

5．当动坐标先绕基坐标Z 轴转动90度，再绕基坐标X 轴转动-90度，再在基坐标上移动（3，7，9）。试用齐次坐标法描述当前动坐标的位姿。

6．手坐标上的向量a=[0 2 0]T ，先沿基坐标Y B 轴移动10为b ，再分别绕基坐标X B 轴和手坐标X H 轴转-90︒分别为c 和d ，试通过齐次变换矩阵，计算该向量变换后的基座标值。 7. 已知坐标系中点U 的位置矢量U =[7 3 2 1]T ，将此点绕Z 轴旋转90°，再绕Y 轴旋转90°，求旋转变换后所得的点W 。

第3章 机器人运动学

一、选择题（4选1）

1．对于转动关节而言，关节变量是D-H 参数中的 1)．关节角

2)．杆件长度 3)．横距 4)．扭转角

2．对于移动（平动）关节而言，关节变量是D-H 参数中的 1)．关节角

2)．杆件长度 3)．横距 4)．扭转角

3．运动正问题是实现如下变换： 1)．从关节空间到操作空间的变换 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)．从操作空间到关节空间的变换 4．运动逆问题是实现如下变换： 1)．从关节空间到操作空间的变换 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)．从操作空间到任务空间的变换 二、判断题（Y/N ）

1．串联关节机器人的关节坐标序号排列是从手部末端顺序排到基座。 2．机构关节数的计算是将全部主动关节和被动关节数求和。