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考试形式：闭卷考试题型：选择（20）、填空（20）、判断（10）、简答（4×5）、计算（3×10）第一章1.机器人定义机器人：综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置2.机器人的特征（优点、性质）优点：人对环境状态的极速反应和分析判断能力；机器长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力性质：代替人进行工作、具有通用性、直接对外界工作3.机器人的分类按应用类型：工业机器人、极限作业机器人、娱乐机器人按控制方式：操作机器人、程序机器人、示教再现机器人、智能机器人、综合机器人4.工业机器人的定义工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备5.工业机器人的优点对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用6.工业机器人的组成工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人－环境交互系统、人机交互系统和控制系统7.工业机器人的技术参数自由度、定位精确、工作范围、最大工作速度、承载能力8.工业机器人的坐标（区分）P17坐标形式：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型、平面关节型9.工业机器人的参考坐标系P20全局参考坐标系、关节参考坐标系、工具参考坐标系第二章1.机械部分的组成末端操作器、手腕、手臂、机座2.机器人末端操作器的定义用在工业上的机器人的手我们一般称之为末端操作器,它是机器人直接用于抓取和握紧(吸附)专用工具(如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能,并安装于机器人手臂的前端3.工业机器人末端操作器的分类夹钳式取料手、吸附式取料手、专用操作器及转换器、仿生多指灵巧手4.各类工业机器人末端操作器的特点夹钳式取料手：夹钳式手部与人手相似,能通过手爪的开闭动作实现对物体的夹持吸附式取料手：靠吸附力取料，根据吸附力的不同分为气吸附和磁吸附两种专用操作器及转换器：（1）专用末端操作器：机器人是一种通用性很强的自动化设备,可根据作业要求完成各种动作,再配上各种专用的末端操作器后,就能完成各种动作；（2)换接器或自动手爪更换装置:使用一台通用机器人,要在作业时能自动更换不同的末端操作器,就需要配置具有快速装卸功能的换接器仿生多指灵巧手:提高机器人手爪和手腕的操作能力、灵活性和快速反应能力，使机器人能像人手那样进行各种复杂的作业5.机器人手腕的定义及作用定义：手腕是连接末端操作器和手臂的部件作用：是调整或改变工作的方位和姿态6.R关节、B关节、Y关节（区分图）R关节是一种翻转(Roll)关节图（a）B关节是一种折曲(Bend)关节图（b）Y关节是一种偏转(Yaw)关节图（c）7.机器人手腕的分类按自由度：单自由度手腕、2自由度手腕、3自由度手腕按驱动方式：直接驱动手腕、远距离传动手腕8.机器人手臂的作用及功能作用：是把物料运送到工作范围内的给定位置上功能：完成伸缩运动、回转、升降或上下摆动运动9.机器人手臂的驱动方式液压驱动、气压驱动、电力驱动、复合驱动10.机器人手臂的分类按结构形式：单臂式、双臂式、悬挂式11.机器人手臂的运动机构直线运动机构、回转运动机构、俯仰运动机构、复合运动机构12.机器人机座的分类固定式机座、行走式机座13.驱动装置的定义驱动装置是使机器人各个关节运行起来的装置14.驱动装置的驱动方式及各自特点液压方式：功率大，可省去减速装置而直接与被驱动的杆件相连，结构紧凑，刚度好，响应快，伺服驱动具有较高的精度气动驱动：结构简单，清洁，动作灵敏，具有缓冲作用。但也需要增设气压源，且与液压驱动器相比，功率较小，刚度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有洁净、防爆等要求的点位控制机器人电动驱动：能源简单，速度变化范围大，效率高，转动惯性小，速度和位置精度都很高，但它们多与减速装置相联，直接驱动比较困难15.传动装置定义传动装置是传动动力和运动的装置16.传动机构分类直线传动装置、旋转传动装置17.工业机器人的传动系统要求结构紧凑、重量轻、传动惯量和体积小，要求消除传动间隙，提高其运动和位置精度18.制动器的作用在机器人停止工作时，保持机械臂的位置不变；在电源发生故障时，保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞19.新型的驱动方式磁致伸缩驱动、形状记忆金属、静电驱动器、超声波电机第三章（计算题1运动学问题：（两种）P73正向运动学：所有关节变量已知，可用正向运动学来确定机器人末端手部的位姿。逆向运动学：对于给定的机器人手部的位姿，可用逆向运动学来计算每一个关节变量的值。2工业机器人的位姿描述P73点位置描述、点的其次坐标、坐标轴方向的描述、动坐标系位姿的描述、刚体位姿的描述、手部位姿的描述、目标物位姿的描述3齐次变换P77平移的齐次变换、旋转的齐次变换4工业机器人的连杆参数及定义P81连杆参数：连杆长度、扭角、连杆转角、连杆距离（前两个是连杆自身参数，后两个表示与相邻连杆的连接关系）5工业机器人的连杆坐标系定义P81①连杆n坐标系的坐标原点：位于n+1关节轴线上，是关节n+1的轴线与关节n轴线公垂线的垂足。②Z轴：与n+1关节轴线重合。③X轴：与公垂线重合;方向为从n指向n+1关节。④Y轴：由Z轴和X轴按右手螺旋法则确定。6工业机器人的连杆坐标系之间的齐次变换矩阵P811.机器人运动学方程2.正向运动学运算3.反向运动学运算4.工业机器人速度雅可比矩阵5.动力学分析方法（1）两类问题①给出已知的轨迹点的关节变量、、即机器人的关节位置、速度和加速度，求相应的关节力矩向量τ，用以实现对机器人的动态控制。②已知关节驱动力矩，求机器人系统的相应的各瞬时的运动,用于模拟机器人运动。动力学分析方法:有拉格朗日方法、牛顿-欧拉方法、高斯方法、凯恩方法等6.路径和轨迹区别轨迹：指操作臂在运动过程中的位移、速度和加速度。路径：是机器人位姿的一定序列，而不考虑机器人位姿参数随时间变化的因素。见图3.187.轨迹规划轨迹规划是指根据作业任务要求确定轨迹参数，并实时计算和生成运动轨迹三个轨迹规划的一般问题①运动轨迹的描述—对机器人的任务，及运动轨迹的描述；②根据已经确定的轨迹参数,在计算机上模拟所要求的轨迹。③对轨迹进行实际计算，即在运行时间内按一定的速率计算出位置、速度和加速度，从而生成运动轨迹8.轨迹规划的方法三次多项式轨迹规划、抛物线过渡的线性运动轨迹第四章1.传感器在机器人中的功用传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口2.机器人视觉系统的组成视觉系统可以分为图像输入(获取)、图像处理、图像理解、图像存储和图像输出几个部分(见图4.1)。实际系统可以根据需要选择其中的若干部件。3.视觉传感器视觉传感器是将景物的光信号转换成电信号的器件。4.图像处理机只是对图像数据做了一些简单、重复的预处理,数据进入计算机后,还要进行各种运算。5.机器人视觉应用弧焊过程中焊枪对焊缝的自动对中、装配作业中的应用、机器人非接触式检测、利用视觉的自主机器人系统6.五种机器人触觉接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉7.机器人接触觉传感器由微动开关组成,根据用途不同配置也不同,一般用于探测物体位置、探索路径和安全保护。这类配置属于分散装置,即把单个传感器安装在机械手的敏感位置上。8.机器人的接近觉是指机器人能感觉到距离几毫米到十几厘米远的对象物或障碍物,能检测出物体的距离、相对倾角或对象物表面的性质。这是非接触式感觉。9.机器人的接近觉传感器电磁式(感应电流式)、光电式(反射或透射式)、静电容式、气压式、超声波式和红外线式,如图10.机器人压觉传感器阵列式压觉传感器、高级分布式压觉传感器、变形检测器11.检测滑动的方法(1)根据滑动时产生的振动检测图（a）振动(2)把滑动的位移变成转动,检测其角位移图（b）转动(3)根据滑动时手指与对象物体间动静摩擦力来检测图（c）剪动力(4)根据手指压力分布的改变来检测图（d）移位12.机器人滑觉传感器测振式滑觉传感器、柱型滚轮式滑觉传感器、球形滑觉传感器13.机器人的力传感器通常将机器人的力传感器分为以下三类:(1)装在关节驱动器上的力传感器,称为关节力传感器。它测量驱动器本身的输出力和力矩,用于控制中的力反馈。(2)装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器,称为腕力传感器。腕力传感器能直接测出作用在末端执行器上的各向力和力矩。(3)装在机器人手爪指关节上(或指上)的力传感器,称为指力传感器。它用来测量夹持物体时的受力情况。14.机器人的位置或位移传感器电位器式位移传感器由一个线绕电阻(或薄膜电阻)和一个滑动触点组成15.多感觉智能机器人的组成由机器人本体、控制及驱动器、多传感器系统、计算机系统和机器人示教盒组成第五章（计算题）1.控制系统在工业机器人中的功用控制系统是工业机器人的主要组成部分，它的机能类似于人脑。工业机器人要于外围设备协调运作，共同完成作业任务，就必须具备一个功能完善、灵敏可靠的控制系统。2.工业机器人的控制系统分为两部分一部分是对其自身运动的控制，另一部分是工业机器人与周边设备的协调控制3.工业机器人控制系统的特点（不确定）(1)机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关(2)一个简单的机器人至少要有3～5个自由度,比较复杂的机器人有十几个甚至几十个自由度(3)把多个独立的伺服系统有机地协调起来,使其按照人的意志行动,甚至赋予机器人一定的“智能”,这个任务只能由计算机来完成(4)描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着状态的不同和外力的变化,其参数也在变化,各变量之间还存在耦合(5)机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成,因此存在一个“最优”的问题4.工业机器人控制系统的主要功能示教再现功能、运动控制功能5.工业机器人的控制方式点位控制方式（PTP）、连续轨迹控制方式（CP）、力（力矩）控制方式、只能控制方式6.电动机的选用（1）能实现启动、停止、连续的正反转运行,且具有良好的响应特性。（2）正转与反转时的特性相同,且运行特性稳定。（3）维修容易,而且不用保养。（4）具有良好的抗干扰能力,且相对于输出来说,体积小,重量轻。7.电动机的种类8.电动机控制系统的一般构成（图5.5）9.直流电动机的速度与转矩的关系（图5.6）10．感应电动机的速度控制方法一种方法是通过电压控制改变转矩,进而达到改变转差率的目的(电压控制法);第二种方法是改变极数(极数变换法);第三种方法是改变频率(频率控制法)11.四象限断路器电路及其操作波形（图5.7）12.检测位置用脉冲编码器的选用（公式5.41）首先,考虑脉冲编码器每一转内的脉冲数目。设位置的确定精度为0.01mm。滚珠丝杠每转一转,滚珠螺母移动5mm。减速比为Z1/Z2=1／10。设每一转对应的脉冲数为x时,则下式成立:转冲个脉501011501.021xxZZ因此,可以采用50个脉冲／转的编码器。13.工业机器人控制系统的组成控制系统由硬件、软件组成（1）硬件：传感装置、控制装置、关节伺服驱动各关节运动（2）软件第六章第一节编程方式介绍顺序控制的编程、示教方式编程（手把手示教）、示教盒示教、脱机编程或预编程第二节机器人编程语言的基本要求和类别基本要求：结构简明、概念统一、容易扩展等类别：动作级语言、对象级语言、任务级语言第七章第一节在生产中引入工业机器人系统的方法四个阶段：可行性分析、机器人工作战和生产线的详细设计、制造与试运行、交付使用第二节工程工业机器人和外围设备