机器人习题问题详解(开卷必备).doc

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1、课程考试复习题及参考答案一、名词解释题：1.自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。2.机器人工作载荷：机器人在规定的性能围，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。3.柔性手：可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。4.制动器失效抱闸：指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。5.机器人运动学：从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。6.机器人动力学：机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。7.虚功原理：约束力不作功的力

2、学系统实现平衡的必要且充分条件是对结构上允许的任意位移（虚位移）施力所作功之和为零。8.PWM驱动：脉冲宽度调制（PulseWidthModulation）驱动。9.电机无自转：控制电压降到零时，伺服电动机能立即自行停转。10.直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。11.直流伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之差，与给定转速之比。12.PID控制：指按照偏差的比例（P,proportional）、积分（I,integral）、微分（D,derivative）进行控制。13.压

3、电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。14.图像锐化：突出图像中的高频成分，使轮廓增强。15.隶属函数：表示论域U中的元素u属于模糊子集A的程度，在[0,1]闭区间可连续取值。16.BP网络：BP(BackPropagation)神经网络是基于误差反向传播算法的人工神经网络。17.脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。18.AUV：AutonomousUnderwaterVehicle无缆自治水下机器人，或自动海底车。二、简答题：1.机器人学主要包含哪些研究容？答：机器人研究的基础容有以下几

4、方面：(1)空间机构学；(2)机器人运动学；(3)机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？答：目前常用的有如下几种形式：(1)横梁式。机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。(2)立柱式。多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面回转，具有占地面积小而工作围大的特点。(3)机座式。可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动围。(

5、4)屈伸式。臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？答：拉格朗日运动方程式一般表示为：式中，q是广义坐标；τ是广义力。L是拉格朗日算子，表示为这里，K是动能；P是位能。4.机器人控制系统的基本单元有哪些？答：构成机器人控制系统的基本要素包括：(1)电动机，提供驱动机器人运动的驱动力。(2)减速器，为了增加驱动力矩、降低运动速度。(3)驱动电路，由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电流较大，机器人常采用脉冲宽度调制（PWM）方式进行驱动。(4)运动特性检

6、测传感器，用于检测机器人运动的位置、速度、加速度等参数。(5)控制系统的硬件，以计算机为基础，采用协调级与执行级的二级结构。(6)控制系统的软件，实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能。2.直流电机的额定值有哪些？答：直流电动机的额定值有以下几项：(1)额定功率，是指按照规定的工作方式运行时所能提供的输出功率。对电动机来说，额定功率是指轴上输出的机械功率，单位为kW。(2)额定电压，是电动机电枢绕组能够安全工作的最大外加电压或输出电压，单位为V。(3)额定电流，是指电动机按照规定的工作方式运行时，电枢绕组允许流过的最

7、大电流，单位为A。(4)额定转速，指电动机在额定电压、额定电流和输出额定功率的情况下运行时，电动机的旋转速度，单位为r/min。3.常见的机器人外部传感器有哪些？答：常见的外部传感器包括触觉传感器，分为接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。4.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。答：在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间Δt，计算出被测物体的距离R，假设空气中的声速为v，则被测物与传感器间的距离R为

8、：如果空气温度为T（℃)，则声速v可由下式求得：5.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？答：(1)景物和距离