機器人習題答案開卷必備

1、1課程考試復習題及參考答案課程考試復習題及參考答案一、名詞解釋題一、名詞解釋題：1.自由度：指描述物體運動所需要的獨立坐標數(shù)。2.機器人工作載荷：機器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機械接口處能承受的最大負載量（包括手部）。3.柔性手：可對不同外形物體實施抓取，并使物體表面受力比較均勻的機器人手部結構。4.制動器失效抱閘：指要放松制動器就必須接通電源，否則，各關節(jié)不能產(chǎn)生相對運動。5.機器人運動學：從幾何學的觀點來處理手指位置與關節(jié)變量的關系稱為

2、運動學。6.機器人動力學：機器人各關節(jié)變量對時間的一階導數(shù)、二階導數(shù)與各執(zhí)行器驅動力或力矩之間的關系，即機器人機械系統(tǒng)的運動方程。7.虛功原理：約束力不作功的力學系統(tǒng)實現(xiàn)平衡的必要且充分條件是對結構上允許的任意位移（虛位移）施力所作功之和為零。8.PWM驅動：脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）驅動。9.電機無自轉：控制電壓降到零時，伺服電動機能立即自行停轉。10.直流伺服電機的調(diào)節(jié)特性：是指轉矩恒定時，電動機的轉速

3、隨控制電壓變化的關系。11.直流伺服電機的調(diào)速精度：指調(diào)速裝置或系統(tǒng)的給定角速度與帶額定負載時的實際角速度之差，與給定轉速之比。12.PID控制：指按照偏差的比例（Pproptional）、積分（Iintegral）、微分（Dderivative）進行控制。13.壓電元件：指某種物質(zhì)上施加壓力就會產(chǎn)生電信號，即產(chǎn)生壓電現(xiàn)象的元件。14.圖像銳化：突出圖像中的高頻成分，使輪廓增強。15.隸屬函數(shù)：表示論域U中的元素u屬于模糊子集A的程度，

4、在[01]閉區(qū)間內(nèi)可連續(xù)取值。16.BP網(wǎng)絡：BP(BackPropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡是基于誤差反向傳播算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡。17.脫機編程：指用機器人程序語言預先進行程序設計，而不是用示教的方法編程。18.AUV：AutonomousUnderwaterVehicle無纜自治水下機器人，或自動海底車。二、簡答題：二、簡答題：1.機器人學主要包含哪些研究內(nèi)容？答：機器人研究的基礎內(nèi)容有以下幾方面：(1)空間機構學；(2)機器人運動學

5、；(3)機器人靜力學；(4)機器人動力學；(5)機器人控制技術；(6)機器人傳感器；(7)機器人語言。2.機器人常用的機身和臂部的配置型式有哪些？答：目前常用的有如下幾種形式：(1)橫梁式。機身設計成橫梁式，用于懸掛手臂部件，具有占地面積小，能有效地利用空間，直觀等優(yōu)點。(2)立柱式。多采用回轉型、俯仰型或屈伸型的運動型式，一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉，具有占地面積小而工作范圍大的特點。(3)機座式。可以是獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨

6、意安放和搬動。也可以具有行走機構，如沿地面上的專用軌道移動，以擴大其活動范圍。(4)屈伸式。臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈伸臂，可以實現(xiàn)平面運動，也可以作空間運動。3.拉格朗日運動方程式的一般表示形式與各變量含義？答：拉格朗日運動方程式一般表示為：ddLLτtqq?????????????式中，q是廣義坐標；τ是廣義力。L是拉格朗日算子，表示為LKP??這里，K是動能；P是位能。4.機器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？312.

7、仿人機器人的關鍵技術有哪些？答：(1)仿人機器人的機構設計；(2)仿人機器人的運動操作控制，包括實時行走控制、手部操作的最優(yōu)姿態(tài)控制、自身碰撞監(jiān)測、三維動態(tài)仿真、運動規(guī)劃和軌跡跟蹤；(3)仿人機器人的整體動力學及運動學建模；(4)仿人機器人控制系統(tǒng)體系結構的研究；(5)仿人機器人的人機交互研究，包括視覺、語音及情感等方面的交互；(6)動態(tài)行為分析和多傳感器信息融合。三、論述題三、論述題：1.試論述機器人技術的發(fā)展趨勢。答：科學技術水平是

8、機器人技術的基礎，科學與技術的發(fā)展將會使機器人技術提高到一個更高的水平。未來機器人技術的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個方面：(1)工業(yè)機器人操作機結構的優(yōu)化設計技術。探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負載自重比，同時機構向著模塊化、可重構方向發(fā)展。(2)機器人控制技術。重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡化以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器已成為研究熱點。(3)多傳感系統(tǒng)。為進

9、一步提高機器人的智能和適應性，多種傳感器的使用是其問題解決的關鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。(4)機器人遙控及監(jiān)控技術，機器人半自主和自主技術。多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡建立大范圍內(nèi)的機器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預先顯示進行遙控等。(5)虛擬機器人技術?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感應技術，實現(xiàn)機器人的虛擬遙控操作和人機交互。

10、(6)多智能體控制技術。這是目前機器人研究的一個嶄新領域。主要對多智能體的群體體系結構、相互間的通信與磋商機理，感知與學習方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進行研究。(7)微型和微小機器人技術。這是機器人研究的一個新的領域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領域幾乎是空白，因此該領域研究的進展將會引起機器人技術的一場革命，并且對社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微型機器人技術的研究主要集中在系統(tǒng)結構、運動方式、控制方，法、傳感

11、技術、通信技術以及行走技術等方面。(8)軟機器人技術。主要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機器人設計未考慮與人緊密共處，因此其結構材料多為金屬或硬性材料，軟機器人技術要求其結構、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機器人對人是友好的。(9)仿人和仿生技術。這是機器人技術發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進行一些基礎研究。2.試論述精度、重復精度與分辨率之間的關系。答：精度、重復精度和分辨率用來定義機器人手部的

12、定位能力。精度是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際到達位置與所需要到達的理想位置之間的差距。機器人的精度決定于機械精度與電氣精度。重復精度指在相同的運動位置命令下，機器人連續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機器人重復執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復精度。分辨率是指機器人每根軸能夠實現(xiàn)的最小移動距離或最小轉動角度。精度和分辨率不一定相關。一臺設

13、備的運動精度是指命令設定的運動位置與該設備執(zhí)行此命令后能夠達到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要的運動位置和命令所能夠設定的位置之間的差距。工業(yè)機器人的精度、重復精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求確定的。機器人本身所能達到的精度取決于機器人結構的剛度、運動速度控制和驅動方式、定位和緩沖等因素。由于機器人有轉動關節(jié)，不同回轉半徑時其直線分辨率是變化的，因此造成了機器人的精度難以確定。由于精度一般較難測定，通常工業(yè)機器人只給出重復精