2013年广工 机器人技术基础

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1、《机器人技术基础》（公选课）考查题3111005981计算机科学与技术（7）班李兴豪1、简述机器人的概念、分类和相关的学科。你的专业是什么？论述其与机器人学的关系。（8分）答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。机器

2、人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人；所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人下，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从

3、应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。机器人技术是融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。我的专业是计算机科学与技术。所学的算法、编程都跟机器人息息相关。2、机器人的主要驱动方式有哪些？主要的传动方式有哪些？它们主要用在哪些机器人上？（10分）答：现代工业机器人的驱动方式主要有三种：气动驱动、液压驱动和电动驱动。气动驱动：机器人气动驱动系统已压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便，系统结构简单，动作快速灵活，不污染环境以

4、及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况（高温、有毒、多粉尘）条件下工作等特点。常用于冲床上下料，小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩，遇阻时具有容让性，因此也常用于机器人手爪的驱动源。液压驱动：在机器人的发展过程中，液压驱动是较早被采用的驱动方式。世界上首先问世的商品化机器人尤尼美特就是液压机器人。液压驱动主要用于中大型机器人和有防爆要求的机器人。电动驱动系统：机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。主要用于特殊用途的微型机器人系统中。超洁净环境下工作的真空

5、机器人，例如用于搬运半导体硅片的超真空机器人等。主要的传动方式有：齿轮传动、谐波传动、行星传动（RV）、涡轮传动、链传动、齿形带传动、钢带传动、钢绳传动、连杆及摇块传动、滚动螺旋传动、齿轮齿条传动等。1、求出下面两种情况下的齐次坐标变换Tab:1)表示坐标系{B}相对于固定坐标系{A}作下列变换：a)先绕ZA转90o；b)再绕XA转-90o；c)最后移动[379]T.（5分）解：Tab=Trans（3，7，9）Rot（X，-90̊）Rot（Z，90̊）===2)表示坐标系{B}相对于其前一个(动)坐标系作下列变换：a)移动[379]T；b)再绕XB转

6、-90o；c)最后绕ZB转90o.（5分）解：Tab=Trans（3，7，9）Rot（X，90̊）Rot（Z，90̊）==2、下图表示一个两自由度机械手，关节1和2垂直，已知连杆长度和集中于末端的质量(点质量)，试写出连杆的运动学参数(列表)，推导其正运动学，求解其逆运动学（不计姿态只根据末端点位置求解），推导动力学方程。（30分）解：参数和关节变量连杆θαad1θ10002θ2000Cθ1-Sθ100A1=Rot（Z，θ1）=Sθ1Cθ10000000001Cθ2-Sθ200A2=Rot（Z，θ2）=Sθ2Cθ20000000001运动学方程为：c

7、os(θ1+θ2)-sin(θ1+θ2)00T2=A1●A2=sin(θ1+θ2)cos(θ1+θ2)00000000011、单连杆转动关节从角度q=-5o静止开始，在4s内平滑运动到q=80o停止，1）计算其三次样条轨迹函数的系数；（6分）2）计算带抛物线过渡的直线样条的各参数，并画出关节位移、速度和加速度的曲线。（6分）解：（1）采用三次多项式插值函数规划其运动。已知代入可得系数为运动轨迹：（2）运动按抛物线过渡的线性插值方式规划：根据题意，定出加速度的取值范围：如果选，算出过渡时间，=[]=0.631s计算过渡域终了时的关节位置和关节速度，得=

8、图略。1、机器人常用的传感器有哪些，怎样分类？列举你所知道的所有传感器（用三两句话简述其功用和基本原理）。（