机器人技术基础_复习资料

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1、一.简答题1.机器人内部传感器与外部传感器的作用是什么，它们都包括哪些？ 答：内部传感器主要用于检测机器人自身状态；包括位移传感器角数字编码器、角速度传感器； 外部传感器主要用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等；包括：力或力矩传感器触觉传感器、接近绝传感器、滑觉传感器、视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器。  2.机器人的速度与加速度测量都常用哪些传感器？ 答：速度：测速发电机、增量式码盘； 加速度：压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器。 3.机器人的力觉传感器有哪几种，机器人中哪些方面会用到力觉传感器？ 答：种类：电阻应变片式、压电式、电容式、电感式

2、、各种外力式传感器。   有三方面：1.装在关节驱动器上的力传感器。 2.装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器。3.装在机器人手抓指关节上的力传感器。 4.机器人的视觉传感器常用哪些方法，图像如何获取和处理？ 答：图像的获取：1.照明2.图像聚焦成像3.图形处理形成输出信号。处理：1.图像的增强2.图像的平滑3.图像的数据编码和传输4.边缘锐化5.图像的分割。  5.能否设想一下，一个高智能类人机器人大约会用到哪些传感器技术？ 答：位置传感器，速度传感器，触觉传感器，接近觉传感器，视觉传感器，听觉传感器，嗅觉传感器，味觉传感器。6.编码器有哪两种基本形式？

3、各自特点是什么？两种基本形式：增量式、绝对式增量式：用来测量角位置和直线位置的变化，但不能直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中，都必须在系统开始运行时进行复位。绝对式：每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合，这种确定组合有惟一的特征。通过这特征，在任意时刻都可以确定码盘的精确位置。7.简述直流电动机两种控制的基本原理 17答：直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩，定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额定值，相应的输出转

4、矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方式。另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。1.简述直流测速发电机的工作原理。 测速发电机(tachogenerator)是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速变换成电压信号，其输出电压与输入的转速成正比关系直流测速发电机实际上是一种

5、微型直流发电机。按励磁方式可分为两种型式。１．电磁式表示符号如图3-2（a）所示。定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场。目前，我国生产的CD系列直流测速发电机为电磁式。2．永磁式表示符号如图3-2（b）所示。定子磁极是由永久磁钢做成。由于没有励磁绕组，所以可省去励磁电源。具有结构简单，使用方便等特点，近年来发展较快。其缺点是永磁材料的价格较贵，受机械振动易发生程度不同的退磁。为防止永磁式直流测速发电机的特性变坏，必须选用矫顽力较高的永磁材料。目前，我国生产的CY系列直流测速发电机为永磁式。(a)(b)图3-2直流测速发电机(a)电磁式；(b)永磁式

6、永磁式直流测速发电机按其应用场合不同，可分为普通速度型和低速型。前者的工作转速一般在每分钟几千转以上，最高可达每分钟一万转以上；而后者一般在每分钟几百转以下，最低可达每分钟一转以下。由于低速测速发电机能和低速力矩电动机直接耦合，省去了中间笨重的齿轮传动装置，消除了由于齿轮间隙带来的误差，提高了系统的精度和刚度，因而在国防、科研和工业生产等各种精密自动化技术中得到了广泛应用。2.为什么要引进齐次坐标,它有什么优点?机器人的坐标变换主要包括平移和旋转变换,平移是矩阵相加运算,旋转则是矩阵相乘,综合起来可以表示为p’=m1*p+m2(m1旋转矩阵,m2为平移矩阵,p为原向量

7、,p’为变换后的向量).引入齐次坐标的目的主要是合并矩阵运算中的乘法和加法,合并后可以表示为p'=M*p的形式.即它提供了用矩阵运算把二维、三维甚至高维空间中的一个点集从一个坐标系变换到另一个坐标系的有效方法.3.定义1.如果所有的变换都是相对于固定坐标系中各坐标轴旋转或平移,则依次左乘,称为绝对变换.2.如果动坐标系相对于自身坐标系的当前坐标轴旋转或平移,则齐次变换为依次右乘,称为相对变换.4.机器人动力学:研究机器人的运动特性与力的关系.有两类问题:动力学正问题:已知机械手各关节的作用力或力矩,求各关节的位移、速度、加速度动力学逆问题:已知机械手