机器人复习题汇总-学生.doc

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1、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1

2、2.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kv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kp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

3、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：kp求出后，相应的速度反馈增益kv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

4、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：（1）建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式

5、。（1）按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。θ10°30°60°90°d2/m0.500.801.000.70解：建立如图所示的坐标系参数和关节变量连杆θαаd1θ1000200d20机械手的运动方程式：当θ1=0̊，d2=0.5时：手部中心位置值当θ1=30̊，d2=0.8时手部中心位置值当θ1=60̊，d2=1.0时手部中心位置值当θ1=90̊，d2=0.7时手部中心位置值3.如图所示为具有三个旋转关节的3R机械手，求末端机械手在基坐标系{x0,y0}下的运动学方程。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，已知机器人末端的

6、坐标值{x,y}，试求其关节旋转变量θ1和θ2.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=[fx0]T或FB=[0fy]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.如图所示的三自由度机械手（两个旋转关节加一个平移关节，简称RPR机械手），求末端机械手的运动学方程。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1002090°0300由连杆齐次坐标变换递推公式有，，

7、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，共需要多少个独立的三次多项式?要确定这些三次多项式，需要多少个系数?答：共需要3个独立的三次多项式；需要72个系数。8.单连杆机器人的转动关节，从q=–5°静止开始运动，要想在4s内使该关节平滑地运动到q=+80°的位置停止。试按下述要求确定运动轨迹：(1)关节运动依三次多项式插值方式规划。(2)关节运动按抛物线过渡的线性插值方式规划。解：（1）采用三次多项式插值函数规划其运动。