机器人技术习题一

试卷编号机器人技术1一、选择题（4选1，多于4个的为多选题；共20分，每小题2分）1．机器人的定义中，突出强调的是1)．具有人的形象2)．模仿人的功能3)．像人一样思维4)．感知能力很强2．一个刚体在空间运动具有几个自由度？1)．3个2)．4个3)．5个4)．6个3．运动逆问题是实现如下变换：1)．从关节空间到操作空间的变换2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换4)．从操作空间到任务空间的变换4．对于有规律的轨迹，仅示教几个特征点，计算机就能利用________获得中间点的坐标。1)．优化算法2)．平滑算法3)．预测算法4)．插补算法5．完整的传感器应包括下面哪三部分？1)．敏感元件2)．计算机芯片3)．转换元件4)．模数转换电路5）．基本转换电路6）．微波通信电路6．压电式传感器，即应用半导体压电效应可以测量1)．电压2)．亮度3)．力和力矩4)．距离7．用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是：1)．接近觉传感器2)．接触觉传感器3)．滑动觉传感器4)．压觉传感器8．机器视觉系统主要由三部分组成：1)．图像的获取2)．图像恢复3)．图像增强试卷编号机器人技术24)．图像的处理和分析5)．输出或显示6)．图形绘制9．示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是：1)．操作人员劳动强度大2)．占用生产时间3)．操作人员安全问题4)．容易产生废品10．集控式足球机器人的智能主要表现在哪两个子系统？1)．机器人小车子系统2)．机器人通信子系统3)．机器人视觉子系统4)．机器人决策子系统5)．机器人总控子系统二、判断题（回答Y/N；共30分，每题2分）1．工业机器人亦称之为操作机。2．机器人的自由度数目就是机器人所具有独立坐标轴运动的数目。3．高维向量是由高维空间扩展而成的。4．如果是相对于手坐标系H的运动，其相应的齐次变换矩阵左乘原齐次变换矩阵。5．机构关节数的计算是将全部主动关节和被动关节数求和。6．速度运动学的正问题是将关节空间的速度变换为操作空间的速度，其变换关系为雅克比矩阵。7．动力学逆问题是已知机器人关节的位移、速度和加速度，求解所需要的关节力(或力矩)，是实时控制的需要。8．工业机器人轨迹规划可以在关节空间进行插补，也可以在笛卡尔空间进行插补。9．电感式传感器只能检测与铁磁性物体间的距离。10．传感器的重复性是指在其输入信号按同一方式进行全量程连续多次测量时，相应测试结果的变化程度。11．用光纤制作接近觉传感器可以用来检测机器人与目标物间较远的距离。12．数字信号处理DSP（DigitalSignalProcessing）包括对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等方面。13．为改变三相反应式步进电机转子的运动方向，需要改变各相脉冲的频率。14．控制系统中涉及传感技术、驱动技术、控制理论和控制算法等。15．EP-500S机器人弹簧平衡机构主要用于平衡大小臂关节的重力矩。三、简答题（共30分，每题6分）1．什么是机器人学？一般包括哪些内容？2．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？3．齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。4．什么是定时插补和定距插补？分别在什么场合下应用？5．6轴工业的各轴功能是什么？试卷编号机器人技术3四、分析与计算题（共20分，每题10分）1．齐次矩阵表示为100?201?100?010?，利用齐次矩阵的性质求出矩阵中“？”符号的元素。2．一个两关节机器人，关节1、2的齐次变换矩阵分别为A1和A2，试求该机器人的坐标变换矩阵。11111c0s0s0c001000001A222222c0s0s0c00100001dA参考答案：一、选择题1—2)；2—4)；3—3)；4—4)；5—1)+3)+5）；6—3)；7—3)；8—1)+4)+5)；9—2)；10—3)+4)二、判断题1—Y；2—Y；3—N；4—N；5—N；6—Y；7—Y；8—Y；9—Y；10—Y；11—Y；12—Y；13—N；14—Y；15—Y三、简答题1．什么是机器人学？一般包括哪些内容？机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。一般包括：机器人结构、机器人坐标系统、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制、机器感知、机器视觉、机器人语言、决策与规划等。相比机器人技术研究的更为概括、抽象和理论一些。2．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？气动机器人液压机器人电动机器人新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）3．齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。一般说来，以（N+1）维矢量来表示N维位置矢量，称为齐次坐标表示法。因此齐次向量是不唯一的。最简单的表示方法是增加一维，其值为1。4．什么是定时插补和定距插补？分别在什么场合下应用？两个插补点间的时间间隔保持不变，为定时插补；两个插补点间的距离保持不变，为定距插补。在工作速度不变的情况下，采用定时插补；在工作速度需要变化的条件下，为了保证跟试卷编号机器人技术4踪的精度，需要采用定距插补。5．6轴工业的各轴功能是什么？S轴——底座的旋转L轴——下臂的摆动U轴——上臂的摆动R轴——上臂的旋转B轴——手腕的摆动T轴——手腕的旋转S、L、U轴控制手的位置，R、B、T轴控制手的姿态。四、分析与计算题1．齐次矩阵表示为100?201?100?010?，利用齐次矩阵的性质求出矩阵中“？”符号的元素。解：设100201100010wzyxA，根据齐次矩阵的性质，故w=0.由于101000201100010PRzyxA，因为R正交矩阵，010010zyxIRRT001100zyx=11222zyzxzyzyxyxzxyx比较对角线元素，11111222zyx010zyx此时可以用直角坐标三轴的相互关系决定取舍：（取正）1000201010010100A符合右手关系，可以是解。取负则不对了。Y0Z0X0ZHXHYHXH试卷编号机器人技术5（取负）1000201010010100A2．一个两关节机器人，关节1、2的齐次变换矩阵分别为A1和A2，试求该机器人的坐标变换矩阵。11111c0s0s0c001000001A222222c0s0s0c00100001dA解:10000010000100000100000100000221221121122112122222111121cscdssccssdscsccdcssccsscAAA