机器人技术B试卷徐心和.doc

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 机器人技术 试 卷（作业考核 线上） B 卷学习中心： 院校学号： 姓名 （共 5 页） 总分题号一二三四五六七八九十得分一、选择题（4选1，多于4个的为多选题；共20分，每小题2分）打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运动学正问题是实现如下变换： （4） 1)从操作空间到关节空间的变换 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)从关节空间到操作空间的变换 3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4动力学的研究内容是将机器人的哪两部分联系起来。 （2）1)传感器与控制 2)运动与控制 3)结构与运动 4)传感系统与运动 5为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时： 1)速度恒定，加速度为零 2)速度为零，加速度恒定 3)速度为零，加速度为零 4)速度恒定，加速度恒定6机器人终端效应器（手）的力量来自哪里？1)机器人的全部关节 2)机器人手部的关节3)决定机器人手部位置的各关节4)决定机器人手部位姿的各个关节 7如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业将会变得相当困难。此时应该考虑： 1)PID控制 2)柔顺控制 3)模糊控制 4)最优控制 8应用通常的物理定律构成的传感器称之为1)结构型 2)物性型 3)一次仪表 4)二次仪表 9GPS全球定位系统，只有同时接收到几颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置？1)2 2)3 3)4 4)610对于有规律的轨迹，仅示教几个特征点计算机就能利用哪种算法获得中间点的坐标。1)插补算法 2)平滑算法3)预测算法 4)优化算法二、判断题（回答Y/N；共30分，每题2分）1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。（N）2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。（Y）3. 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。（N）4增量式编码器比起绝对式编码器加工难、安装严、体积大、价格高。（N ）5步进电动机一般作为闭环伺服系统的执行机构。（N）6串联关节机器人的正运动学问题求解易，逆运动学问题求解难。（Y）7东大牛牛机器人足球队是中国第一支夺得世界杯冠军的代表队，填补国内空白。（Y）8变位机的运动数（自由度）主要取决于被加工件的大小。（N）9在动力学中，研究构件质心的运动使用牛顿方程，研究相对于构件质心的转动使用欧拉方程。 （ Y ） 10在机器人动力学关节转矩表达式中，由于其重力项随位姿变化很大，常常将其忽略。（N）11. 插补方式分为点位控制（PTP控制）和连续轨迹控制（CP控制），可是连续轨迹控制最终还是要实现点位控制。（ Y ）12结构型传感器的结构比起物性型传感器的结构相对简单。（ N ）13激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（ N ）14轨迹规划与控制就是按时间规划和控制手部或工具中心走过的空间路径。（ N ）15工业机器人轨迹规划可以在关节空间进行插补，也可以在笛卡尔空间进行插补。（ N ）三、简答题（共30分，每题6分）1什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。答：内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。是机器人自身运动与正常工作所必需的； 外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。如视觉、听觉、触觉等。是适应特定环境，完成特定任务所必需的。 2什么是位置运动学、正向运动学和逆向运动学？答：位置运动学仅考虑运动中的几何学问题，即不考虑运动与时间的关系。已知关节空间的关节变量，计算操作机在操作空间的手部位姿，称之为运动学正问题。反之，已知操作机在操作空间的手部位姿，求各关节变量的反变换，称之为运动学逆问题，也叫求手臂解。3谐波传动的特点主要表现在：答：传动比大，单级为50-300，双极可达2106。传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同条件下，体积可减少20-50%。齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理润滑效果良好时，对i=100的传动，效率可达0.85。传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的精度要比普通齿轮传动高4倍。回差小。精密谐波传动的回差一般可小于3，甚至可以实现无回差传动。可以通过密封壁传递运动，这是其他传动机构很难实现的。谐波传动不可能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。4应用拉格朗日方程（函数）求解机器人动力学问题的优点是什么？答： Lagrange 方程是以能量观点建立起来的运动方程式，为了列出系统的运动方程式，只需要从两个方面去分析，一个是表征系统运动的动力学量系统的动能和势能，另一个是表征主动力作用的动力学量广义力。由于理想约束反力不出现在方程组中，因此建立运动方程式时只需分析已知的主动力，而不必分析未知的约束反力。5按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？答：气动机器人、液压机器人、电动机器人新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）四、分析与计算题（共20分，每题10分）1机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。 解： 1）通过示教过程得到机器人轨迹上特征点的位姿。对于直线需要得到起始点和终点，对于圆弧需要得到弧上三点；2）根据轨迹特征（直线/圆弧/其它）和插补策略（定时/定距/其它）进行相应的插补运算，求出该插补点的位姿值； 3）根据机器人逆运动学原理，求出手臂解，即对应于插补点位姿的全部关节角(q1,qn)；4）以求出的关节角为相应关节位置控制系统的设定值，分别控制n个关节驱动电机；5）和关节驱动电机同轴连接的光轴编码器给出该关节当前实际位置值，进行反馈，位置控制系统根据此位置误差（设定值反馈值）实施控制以消除误差，使机器人达到所要求的位姿。 2简要介绍双向旋转的叶片式马达工作原理。解： 如图所示的为双向旋转叶片式气动马达的工作原理图。当压缩空气从进气口A进入气室后立即喷向叶片1作用在叶片的外伸部分，产生转矩带动转子2作逆时针转动，输出旋转的机械能，废气从排气口C排出，残余气体经B排出(二次排气)，若进、排气口互换则转子反转，输出相反方向的机械能。转子转动的离心力和叶片底部的气压力、弹簧力(图中未画出)使得叶片紧密地抵在定子3的内壁上，以保证密封，提高容积效率。