机器人复习题汇总-学生.docVIP

机器人技术复习题 一．名词解释及简答题 1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 2工业机器人与数控机床有什么区别？ 3 机器人学主要包含哪些研究内容？ 4 机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 5. 机器人本体主要包括哪几部分？以关节型机器人为例说明机器人本体的基本结构和主要特点。 6. 如何选择机器人本体的材料，常用的机器人本体材料有哪些？ 7. 何谓材料的E/r？为提高构件刚度选用材料E/r大些还是小些好，为什么？ 8. 机身设计应注意哪些问题？ 9. 简述下面几个术语的含义：自由有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 10. 什么叫冗余自由度机器人？ 11. 机器人技术的发展趋势 12. 精度、重复精度与分辨率之间的关系 13. 机器人静力学、动力学、运动学的关系。 14. 机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？ 答：二阶系统的特性取决于它的无阻尼自然频率ωn和阻尼比ξ。为了安全起见，我们希望系统具有临界阻尼或过阻尼，即要求系统的阻尼比ξ≥1（注意，系统的位置反馈增益kp＞0表示负反馈）。把由二阶系统特征方程标准形式所求得的ωn代入可得： 因而速度反馈增益k v为： 取方程等号时，系统为临界阻尼系统；取不等号时，为过阻尼系统。 在确定位置反馈增益k p时，必须考虑操作臂的结构刚性和共振频率，它与操作臂的结构、尺寸、质量分布和制造装配质量有关。 为了不至于激起结构的振盈和系统的共振，Paul于1981年建议：闭环系统无阻尼自然频率ωn必须限制在关节结构共振频率的一半之内，即： 根据这一要求来调整反馈增益kp，可以求出： k p求出后，相应的速度反馈增益k v可求得： 15.试论述工业机器人的应用准则。 16. 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。 17.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 18.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 19. 试述机器人示教编程的过程及特点。 20.常见的机器人外部传感器有哪些？ 21. 机器人手爪有哪些种类，各有什么特点？ 22. 何谓自适应吸盘及异形吸盘？ 25. 传动件消隙常有哪几种方法，各有什么特点？ 26. 简述机器人行走机构结构的基本形式和特点。 二．分析计算题 1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。求u, v, w, t各点的齐次坐标。 解：点u的齐次坐标为： v = Rot(z,90°)u = w = Rot(y,90°)v = t = Trans(4,-3,7)w = 2. 下图所示的二自由度平面机械手，关节1为转动关节，关节变量为θ1；关节2为移动关节， 关节变量为d2。试： 建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。 按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。 θ1 0° 30° 60° 90° d2/m 0.50 0.80 1.00 0.70 解：建立如图所示的坐标系 参数和关节变量 连杆 θ α а d 1 θ1 0 0 0 2 0 0 d2 0 机械手的运动方程式： 当θ1=0? ， d2=0.5时： 手部中心位置值 当θ1=30? ， d2=0.8时 手部中心位置值 当θ1=60? ， d2=1.0时 手部中心位置值 当θ1=90? ， d2=0.7时 手部中心位置值 3.如图所示具有三旋转关节的3R机械手， 解：建立如右图的参考坐标系，则 =,=,= == 其中. 4.平面内的两旋转关节机械手 解：如右图所示，逆运动学有两组可能的解： 第一组解：由几何关系得 （1） （2） （1）式平方加（2）式平方得 第二组解：由余弦定理， 5.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 FA = [ fx 0 ]T 或FB = [ 0 fy ]T。求对应的驱动力 τA和τB 。 解：由关节角给出如下姿态： 由静力学公式 6.如图所示 解：建立如图的坐标系，则各连杆的DH参数为： 连杆 转角 偏距 扭角 杆长 1 0 2 0 90° 0 3 0 0 由连杆齐次坐标变换递推公式 有 ，， 故 （写出最后结果2分） 式中： 7. 设一机器人具有6个转动关节，其关节运动均按三次多项式规划，要求经过两个中间路径点后停在一个目标位置。试问欲描述该机器人关节的运动，共需要多