机器人技术及其应用-于宏涛

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1、《机器人技术及其应用》作业题第一讲简述机器人的分类（列出四种分类方式即可）。民用机器人：工业机器人、服务机器人、娱乐机器人、农业机器人军用机器人：地面军用机器人、无人机、水下机器人、空间机器人第二讲简述常见的机器人竞赛有哪些。机器人足球、机器人灭火、VEX机器人竞赛、FLL机器人竞赛、机器人走迷宫、RoboCon比赛、机器人相扑比赛、RoboCode比赛、机器人格斗、第三讲试说明机器人控制系统的特点。控制系统是根据机器人的作业指令程序，以及从传感器反馈回来的信息共同来支配机器人去完成某些动作。开环控制系统是无反馈的，

2、控制后是不管结果的。闭环控制系统是有正反馈的，是一个自我稳定系统，控制后根据结果的反馈再去修正控制，使结果在一个合适的状态。第四讲机器人机构的运动形式有哪些？手臂的运动：垂直移动（2）径向移动（3）回转运动2.手腕的运动：（1）手腕旋转（2）手弯弯曲（3）手腕侧摆第五讲试比较液压驱动与气压驱动各有什么特点。液压驱动：适于搬运较重的物体，不适于高速移动，适于确定高精度位置。优点：（1）能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩，即获得较大的功率重量比；（2）可以把驱动油缸直接做成关节的一部分，故结构简单紧凑，刚性好；（3

3、）由于液体的不可压缩性，因此液压驱动的定位精度比气压驱动的精度高，并可实现任意位置的开停；（4）液压驱动调速比较简单和平稳，能在很大调整范围内实现无级别调速；（5）液压驱动具有润滑性能好，寿命长等特点。缺点：（1）油液容易泄露。这不仅影响工作的稳定性与定位精度，而且会造成环境污染；（2）因油液粘度随温度而变化，且在高温与低温条件下很难应用。气压驱动：适于搬运较轻的物体，适于高速移动，不适于确定高精度位置。优点：（1）快速性好，这是因为压缩空气的黏性小，流速大，一般压缩空气在管路中流速可达180m/s，而油液在管路中的

4、流速仅为2.5-4.5m/s；（2）气源方便，一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气，亦可由空气压缩机取得；（3）废气可直接排入大气不会造成污染；（4）通过调节气量可实现无极变速；（5）可以把驱动器做成关节的一部分，因而结构简单，刚性好，成本低。缺点：（1）因为工作压力偏低，所以功率重量比小、驱动装置体积大；（2）基于气体的可压缩性，气压驱动很难保证较高的定位精度；（3）使用后的压缩空气向大气排放时，会产生噪音。第六讲简述编码器按编码方式进行划分可以分为哪几类，各具有什么特点？编码器以测量功能来分，有角位移，线位移及转速

5、传感器；以测量方式来分，有直线型编码器，角度编码器，旋转编码器；以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。增量型编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。增量型编码器的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，可靠性高。增量型编码器的缺点是存在零点累计误差，抗干扰较差，接收设备的停机需断电记忆，开机应找零或参考位，无法输出轴转动的绝对位置信息等问题。绝对性编码器由光电码盘的机械位置决定，它不受停电

6、、干扰的影响。由于绝对值编码器的每个位置是唯一的，无需记忆，无需找参考点，而且不用连续计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。第七讲试列举四种机器人外部传感器及其作用。接触觉传感器、压觉传感器、力觉传感器、滑觉传感器。外部检测传感器用于获取机器人周围环境或者目标物状态特征的信息,是机器人与周围进行交互工作的信息通道。外部检测传感器的功能是让机器人能认识工作环境，很好地执行如检查产品质量、取物、控制操作、应付环境和修改程序等工作，使机器人对环境有自校正和自

7、适应能力。外部检测传感器通常包括触觉、接近觉、视觉、听觉、嗅觉、味觉等传感器。第八讲简述什么是数学模型。系统的数学模型是描述系统输入、输出变量以及内部各变量之间关系的数学表达式。第九讲简述PID控制器中各个环节的作用。比例环节（P）：如果一个环节的输出与输入成正比例，既不失真也不延时，则称此环节为比例环节。其输出不失真、不延迟、成比例的复现输入信号的变化，即信号的传递没有惯性。积分环节（I）：输出量正比于输入量对时间的积分。积分环节消除阶跃输入时的稳态误差（无静差）。只要误差不为零，积分值就会持续变化。微分环节（D）

8、：理想微分环节的输出量正比于输入量的微分，当输入量为阶跃函数时，理论上输出量将是一个幅值为无穷大而时间宽度为零的脉冲，实际上不可能。因此，在物理系统中微分环节不独立存在，而是和其它环节一起出现。只要误差有变化的趋势，微分就会产生作用；且变化趋势越强，微分调节作用越强。第十讲举例说明工业机器人的应用实例，并简述工业机器人应用于该实例的主要优点。焊