東北大學(xué)機(jī)器人技術(shù)B試卷徐心和

1、東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院機(jī)器人技術(shù) 試 卷(作業(yè)考核 線上) B 卷學(xué)習(xí)中心：院校學(xué)號(hào)：姓名（共 5 頁）總分題號(hào)一二三四五六七八九十得分一、選擇題(4選1,多于4個(gè)的為多選題；共20分，每小題2分)打Y1. 一個(gè)剛體在空間運(yùn)動(dòng)具有幾個(gè)自由度？4)1). 3個(gè)2). 4 個(gè)3) . 5個(gè)4). 6 個(gè)，2 .運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題是實(shí)現(xiàn)如下變換：1)1) .從操作空間到關(guān)節(jié)空間的變換V2) .從操作空間到迪卡爾空間的變換3) .從迪卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的變換4),從關(guān)節(jié)空間到操作空間的變換D-H參數(shù)中的 3)2) .桿件長(zhǎng)度4).扭轉(zhuǎn)角3 .對(duì)于移動(dòng)(平動(dòng))關(guān)節(jié)而言，關(guān)節(jié)變量是1) .關(guān)節(jié)角3),橫距，4 .

2、動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容是將機(jī)器人的哪兩部分聯(lián)系起來。4)1) .傳感器與控制2).運(yùn)動(dòng)與控制3) .結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)4) .傳感系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng) V5 .為了獲得非常平穩(wěn)的加工過程，希望作業(yè)啟動(dòng)(位置為零)時(shí)： 1)1).速度恒定，加速度為零3) .速度為零，加速度為零2).速度為零，加速度恒定4) .速度恒定，加速度恒定6 .機(jī)器人終端效應(yīng)器(手)的力量來自哪里？4)1),機(jī)器人的全部關(guān)節(jié)2),機(jī)器人手部的關(guān)節(jié)3) .決定機(jī)器人手部位置的各關(guān)節(jié)4) .決定機(jī)器人手部位姿的各個(gè)關(guān)節(jié)V7.如果末端裝置、工具或周圍環(huán)境的剛性很高，那么機(jī)械手要執(zhí)行與某個(gè)表面有接觸 的操作作業(yè)將會(huì)變得相當(dāng)困難。此時(shí)應(yīng)該考慮：1)1).

3、 PID控制，2),柔順控制3) .模糊控制4),最優(yōu)控制8.應(yīng)用通常的物理定律構(gòu)成的傳感器稱之為 2)1),結(jié)構(gòu)型2).物性型，3). 一次儀表4).二次儀表9. GPS全球定位系統(tǒng)，只有同時(shí)接收到幾顆衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，才可以解算出接收器的位置？ 2)1). 23). 42). 3V 4). 610.對(duì)于有規(guī)律的軌跡，僅示教幾個(gè)特征點(diǎn)計(jì)算機(jī)就能利用哪種算法獲得中間點(diǎn)的坐標(biāo)2).平滑算法4).優(yōu)化算法1)1) .插補(bǔ)算法，3) .預(yù)測(cè)算法、判斷題(回答Y/N;共30分，每題2分)1 .復(fù)合運(yùn)動(dòng)齊次矩陣的建立是由全部簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)齊次矩陣求和所形成的。(N )2 .齊次變換矩陣的建立過程，便是在為機(jī)構(gòu)建

4、立運(yùn)動(dòng)模型的過程。(Y )3 .機(jī)器人的自由度數(shù)目就是機(jī)器人本體上所具有的轉(zhuǎn)軸數(shù)目。(N )4 .增量式編碼器比起絕對(duì)式編碼器加工難、安裝嚴(yán)、體積大、價(jià)格高。（N ）5 .步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一般作為閉環(huán)伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（N ）6,串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求解易，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題求解難。（Y ）7 .東大牛牛機(jī)器人足球隊(duì)是中國(guó)第一支奪得世界杯冠軍的代表隊(duì)，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。（Y ）8 .變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)數(shù)（自由度）主要取決于被加工件的大小。（N ）9 .在動(dòng)力學(xué)中，研究構(gòu)件質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)使用牛頓方程，研究相對(duì)于構(gòu)件質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)使用歐拉方程。（Y ）10 .在機(jī)器人動(dòng)力學(xué)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩表達(dá)式中，由于其重力項(xiàng)隨位姿變化很大

5、，常常將其忽略。（N）11 .插補(bǔ)方式分為點(diǎn)位控制（PTP控制）和連續(xù)軌跡控制（CP控制），可是連續(xù)軌跡控制 最終還是要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。（Y ）12 .結(jié)構(gòu)型傳感器的結(jié)構(gòu)比起物性型傳感器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。（N ）13 .激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。（Y ）14 .軌跡規(guī)劃與控制就是按時(shí)間規(guī)劃和控制手部或工具中心走過的空間路徑。（Y ）15 .工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃可以在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行插補(bǔ)，也可以在笛卡爾空間進(jìn)行插補(bǔ)。（Y ）三、簡(jiǎn)答題（共30分，每題6分）1 .什么是機(jī)器人的內(nèi)部傳感器和外部傳感器？舉例說明之。答：內(nèi)部傳感器是用來檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)（內(nèi)部信息）的機(jī)器人傳感器，如檢測(cè)關(guān)節(jié)位置、速

6、度的光軸編碼器等。是機(jī)器人自身運(yùn)動(dòng)與正常工作所必需的；外部傳感器是用來感知外部世界、檢測(cè)作業(yè)對(duì)象與作業(yè)環(huán)境狀態(tài)（外部信息）的機(jī)器人傳感 器。如視覺、聽覺、觸覺等。是適應(yīng)特定環(huán)境，完成特定任務(wù)所必需的。2 .什么是位置運(yùn)動(dòng)學(xué)、正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)？答：位置運(yùn)動(dòng)學(xué)僅考慮運(yùn)動(dòng)中的幾何學(xué)問題，即不考慮運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系。已知關(guān)節(jié)空間的 關(guān)節(jié)變量，計(jì)算操作機(jī)在操作空間的手部位姿，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題。反之，已知操作機(jī)在 操作空間的手部位姿，求各關(guān)節(jié)變量的反變換，稱之為運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題，也叫求手臂解。3 .諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：答：傳動(dòng)比大，選擇范圍廣；傳遞扭矩的同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，因而承載能力高;傳動(dòng)平穩(wěn)，

7、噪聲??；傳動(dòng)效率高；運(yùn)動(dòng)精度高，可實(shí)現(xiàn)零回差轉(zhuǎn)動(dòng)；可構(gòu)成密封傳動(dòng)；4 .應(yīng)用拉格朗日方程（函數(shù)）求解機(jī)器人動(dòng)力學(xué)問題的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：Lagrange方程是以能量觀點(diǎn)建立起來的運(yùn)動(dòng)方程式，為了列出系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，只 需要從兩個(gè)方面去分析，一個(gè)是表征系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)量一系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能，另一個(gè)是表 征主動(dòng)力作用的動(dòng)力學(xué)量一廣義力。由于理想約束反力不出現(xiàn)在方程組中，因此建立運(yùn)動(dòng)方程式時(shí)只需分析已知的主動(dòng)力，而不必分析未知的約束反力5 .按照驅(qū)動(dòng)方式的不同機(jī)器人分為哪幾種類型？答：氣動(dòng)機(jī)器人液壓機(jī)器人電動(dòng)機(jī)器人新型驅(qū)動(dòng)方式機(jī)器人（如靜電驅(qū)動(dòng)器、壓電驅(qū)動(dòng)器、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器、人工肌肉及 光驅(qū)動(dòng)器等

8、）四、分析與計(jì)算題（共 20分，每題10分）1.機(jī)器人軌跡控制過程如圖所示。試列出各步的主要內(nèi)容解:1）通過示教過程得到機(jī)器人軌跡上特征點(diǎn)的位姿。對(duì)于直線需要得到起始點(diǎn)和終點(diǎn)，對(duì)于圓弧需要得到弧上三點(diǎn);2）根據(jù)軌跡特征（直線/園弧/其它）和插補(bǔ)策略（定時(shí)/定距/其它）進(jìn)行相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算, 求出該插補(bǔ)點(diǎn)的位姿值；3）根據(jù)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，求出手臂解，即對(duì)應(yīng)于插補(bǔ)點(diǎn)位姿的全部關(guān)節(jié)角（01, en）；4）以求出的關(guān)節(jié)角為相應(yīng)關(guān)節(jié)位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值，分別控制n個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5）和關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)同軸連接的光軸編碼器給出該關(guān)節(jié)當(dāng)前實(shí)際位置值，進(jìn)行反饋，位置 控制系統(tǒng)根據(jù)此位置誤差（設(shè)定值一反饋值）實(shí)施控制以消除誤差，使機(jī)器人達(dá)到所要求的 位姿。（C3葉片2-轉(zhuǎn)子3定子2.簡(jiǎn)要介紹雙向旋轉(zhuǎn)的葉片式馬達(dá)工作原理解：雙向旋轉(zhuǎn)的葉片式馬達(dá)工作原理圖如右圖所示。當(dāng)壓縮空氣從進(jìn)氣口 A進(jìn)入氣室后，立即噴向葉片1,作用在 葉片的外伸