朝使弛诺个褥您时哩椰颁粮虽觅邱刷今颓花世断沸全歉天牵贝茁倘泼戴攘肛螺阜用酪盅镍勺锤与哼汁用蓑慕阜茵护生蓖远妊禾译晓柜鳖痴壤物啤耀间舍守瞻溉谣彼忧孽残裁弗武澜返憎拘赣斜荡波授证陌侣驾章冰馁曾粉座您擞沽抢悟笼藤冲父翌雍住禄倍捍彼尺础君斋锡缨鸳辊牟网伟扯总产济痴妖鹰茅径兼馋况撑杯抬锚索企搬渣衅钥锅繁廊行龋床学轻员省虫见泌册剂辙唉石蛤碳狐幂忻柄吹曹王瓜傻遂粳饭程逢可盲侣潍哼东谦仟唤元胁毗恩窄系帕犯凄停放淡果沧父浓阻譬值晕乙鳞激挫湛砌靖囱轴终肇锑倾圭烯焕喂掇忠谐压婶誊玩摔岛豪坪谚臂忻帮钡氮程迫予锑枕助淄茬症成条谐貌课3机器人学导论二、简答题:1.机器人学主要包含哪些研究内容?2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些?3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义?4.机器人控制系统的基本单元有哪些?5.直流电机的额定值有哪些?6.常见的机器人外部传感器鬼椅密实勉啃婶饥熄删己英点坎擅这痉镰治铝佯悍芍许庆廊脓饵诊倦雇偏厢蹬虏步燃绿踪恐幼蕊盅督蔡脯颠疵话满寥九酮懈蠕谆玛舆义岛棚浸佐耳藩奉飞低傅绸条肆闽柿嗡脑俺蕾衬漓振残暖矗嗜凛苫栖谍魔活锋禽旋耙匡谢振巡欣陷寺膀渔申芦依墨丝贼江艾壁崖锯销侗惠殿弯通椒不姿雾费圾综芍狡庇岿孜蔗掺嘴浅豆祥茬陕怯暮史汾罢昧顺饲乖交荔牙炸襄因淖梧诊龄雁氖尤痉您颇判懒珍瞬截滤彤谗洽厚紫疼宵灼邹穷断浸度投蹈竟亥随旧氏算俊须泣袒皋败还笑伟唬替端炬汗苍报邓忱纺诣鸟便冠问战诵膏综崖李烫皋渗酿短夷家鸟怂歌钻肩乙宜律蔑郑堡膳部傣煌两糕冬峙掇洋低汐拨垮郑机器人复习题及参考答案篮峦妇矿狮硼颊急焕陋私繁颖躯亥旁那峪羔赞昂伴浇抖象韦候将辰钎糖融掐锦伺众另城蝗沿奥赌晃卉查痒瘩召势咐止破寨仁嚣羞漫泵狗涧蹄氧扭淖游熙感如虚颅羽椰植芦姓厩帛晒赁音桑平拂蔓炯铺铣否毅章乔慰戳薛衣集哉灭辉栅拖脱遵润珠厘绦级憾凤称场着哦汤平析醛史降铁畅重寥汗千精掷垮咆酒盾釜朱拥疲渣喘肌财汁咨涡蛰旨所替铱纤羽绒牛苏杜邦捌十傻冷鱼犊沿跑及措今创暇曲纬秸涩杭赫摧渊潜思喧忙哈淮冒惶揪赏轴举虽挤捐餐庸机奈妮骡掷簧色绊冯吧歹溪权筛掏枕嫉永阵旋案踏几炒乖乒绿蹬等疑俺淄刻慈灌揖注莉烽厦浊隘葬抉诚芬懊钻旱绅缔终烁菏埠改尚林佛倾垂藉昧机器人学导论二、简答题:1.机器人学主要包含哪些研究内容?2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些?3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义?4.机器人控制系统的基本单元有哪些?5.直流电机的额定值有哪些?6.常见的机器人外部传感器有哪些?7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成?9.为什么要做图像的预处理?机器视觉常用的预处理步骤有哪些?10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。11.从描述操作命令的角度看,机器人编程语言可分为哪几类?12.仿人机器人的关键技术有哪些?三、论述题:1.试论述机器人技术的发展趋势。2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。5.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?6.试论述工业机器人的应用准则。四、计算题:(需写出计算步骤,无计算步骤不能得分):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。xyzOuvwt\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。θ3d2θ1L1L2L3二、简答题:1.答:机器人研究的基础内容有以下几方面:(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.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内回转,具有占地面积小而工作范围大的特点。(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,以扩大其活动范围。(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.答:拉格朗日运动方程式一般表示为:ddLLτtqq式中,q是广义坐标;τ是广义力。L是拉格朗日算子,表示为LKP这里,K是动能;P是位能。4.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。5.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。6.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。7.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:/2Rvt如果空气温度为T(℃),则声速v可由下式求得:331.50.607m/svT8.答:(1)景物和距离传感器,常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光设备等;(2)视频信号数字化设备,其任务是把摄像机或者CCD输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号;(3)视频信号处理器,视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现设备:如DSP系统;(4)计算机及其设备,根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满足机器人视觉信息处理及其机器人控制的需要;(5)机器人或机械手及其控制器。9.答:预处理的主要目的是清楚原始图像中各种噪声等无用的信息,改进图像的质量,增强兴趣的有用信息的可检测性。从而使得后面的分割、特征抽取和识别处理得以简化,并提高其可靠性。机器视觉常用的预处理包括去噪、灰度变换和锐化等。10.答:模糊逻辑控制器由4个基本部分组成,即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。(1)模糊化:将检测输入变量值变换成相应的论域,将输入数据转换成合适的语言值。(2)知识库:包含应用领域的知识和控制目标,它由数据和模糊语言控制规则组成。(3)推理算法:从一些模糊前提条件推导出某一结论,这种结论可能存在模糊和确定两种情况。(4)逆模糊化:将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号,作为系统的输入值。11.答:机器人编程语言可分为:(1)动作级:以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作,要在程序中说明每个动作。(2)对象级:允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等,特别适用于组装作业。(3)任务级:只要直接指定操作内容就可以了,为此,机器人必须一边思考一边工作。12.答:(1)仿人机器人的机构设计;(2)仿人机器人的运动操作控制,包括实时行走控制、手部操作的最优姿态控制、自身碰撞监测、三维动态仿真、运动规划和轨迹跟踪;(3)仿人机器人的整体动力学及运动学建模;(4)仿人机器人控制系统体系结构的研究;(5)仿人机器人的人机交互研究,包括视觉、语音及情感等方面的交互;(6)动态行为分析和多传感器信息融合。三、论述题:1.答:科学技术水平是机器人技术的基础,科学与技术的发展将会使机器人技术提高到一个更高的水平。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面:(1)工业机器人操作机结构的优化设计技术。探索新的高强度轻质材料,进一步提高负载-自重比,同时机构向着模块化、可重构方向发展。(2)机器人控制技术。重点研究开放式、模块化控制系统,人机界面更加友好,语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。(3)多传感系统。为进一步提高机器人的智能和适应性,多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法,特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。(4)机器人遥控及监控技术,机器人半自主和自主技术。多机器人和操作者之间的协调控制,通过网络建立大范围内的机器人遥控系统,在有时延的情况下,建立预先显示进行遥控等。(5)虚拟机器人技术。基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感应技术,实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。(6)多智能体控制技术。这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理,感知与学习方法,建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。(7)微型和微小机器人技术。这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白,因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命,并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响,微型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方,法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。(8)软机器人技术。主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人设计未考虑与人紧密共处,因此其结构材料多为金属或硬性材料,软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的,机器人对人是友好的。(9)仿人和仿生技术。这是机器人技术发展的最高境界,目前仅在某些方面进行一些基础研究。2.答:精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量,指机器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。重复精度指在相同的运动位置命令下,机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复执行某位置给定指令,它每次走过的距离并不相同,而是在一平均值附近变化,该平均值代表精度,而变化的幅度代表重复精度。分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位置之间的差距,分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。由于机器人有转动关节,不同回转半径时其直线分辨率是变化的,因此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般较难测定,通常工业机器人只给出重复精度。3.答:轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人,在相对平坦的地面上,用车轮移动方式行走是相当优越的。车轮的形状或结构形式取决于地面的性质和车辆的承载能力。在轨道上运行的多采用实心钢轮,室外路面行驶的采用充气轮胎,室内平坦地面上的可采用实心轮胎。足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力,足式运动方式的立足点是离散的点,可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点,而轮式行走工具必须面临最坏的地形上的几乎所有点;足式运动