機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用-謝存禧測試試卷答案

1、機(jī)器人技術(shù)測試試卷班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：分?jǐn)?shù):一、填空題(1分*10=10分)1、世界上第一臺(tái)機(jī)器人于1954年誕生于美國,被稱為世界第一的“機(jī)器人王國是日本國.2、大多數(shù)的機(jī)器人有四個(gè)共同的主要部件：1)機(jī)械局部,2)個(gè)或多個(gè)傳感器,3)限制器,4)驅(qū)動(dòng)源.3、要使機(jī)器人擁有智能,對(duì)環(huán)境變化做出反響,首先,必須使機(jī)器人具有感知環(huán)境的水平,用傳感圈采集信息是機(jī)器人智能化的第一步；其次,如何采取適當(dāng)?shù)姆椒?將多個(gè)傳感器獲取的環(huán)境信息加以綜合處理,限制機(jī)器人進(jìn)行智能作業(yè),那么是提升機(jī)器人智能程度的重要表達(dá).4、機(jī)器人的的視覺應(yīng)用可以大致分為3類：視覺檢驗(yàn),視覺導(dǎo)和過程捽惻,以及近年來迅速開展的移動(dòng)機(jī)器

2、人視覺導(dǎo)航.其應(yīng)用領(lǐng)域包括電子工業(yè)、汽車工業(yè)、航空工業(yè),以及食品和制藥等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域.二、選擇題(2分*5=10分)1.當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：(1)1 ).工業(yè)機(jī)器人2),軍用機(jī)器人3).效勞機(jī)器人4).特種機(jī)器人2 ,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)3 .手部的位姿是由哪兩局部變量構(gòu)成的(2)1) .位置與速度2).姿態(tài)與位置3).位置與運(yùn)行狀態(tài)4).姿態(tài)與速度4.傳感器在整個(gè)測量范圍內(nèi)所能區(qū)分的被測量的最小變化量,或者所能區(qū)分的不同被測量的個(gè)數(shù),被稱之為傳感器的3o1).精度2).重復(fù)性3).分辨率4).靈敏度5.測速發(fā)電機(jī)的輸出

3、信號(hào)為(1)1) .模擬量2).數(shù)字量3).開關(guān)量4).脈沖量三、名詞解釋題：(3分*5二15分)1 .自由度：指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù).2 .虛功原理：約束力不作功的力學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡的必要且充分條件是對(duì)結(jié)構(gòu)上允許的任意位移(虛位移)施力所作功之和為零.3 .直流伺服電機(jī)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(fù)教時(shí)的實(shí)際角速度之差,與給定轉(zhuǎn)速之比.4 .壓電元件：指某種物質(zhì)上施加壓力就會(huì)產(chǎn)生電信號(hào),即產(chǎn)生壓電現(xiàn)象的元件.5 .圖像銳化：突出圖像中的高頻成分,使輪廓增強(qiáng).四、簡做題：5分*5=25分1 .機(jī)器人學(xué)主要包含哪些研究內(nèi)容答：機(jī)器人研究的根底內(nèi)容有以下幾方面：1空間機(jī)

4、構(gòu)學(xué)；2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)；3機(jī)器人靜力學(xué)；4機(jī)器人動(dòng)力學(xué)；5機(jī)器人限制技術(shù)；6機(jī)器人傳感器；7機(jī)器人語言.2 .拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程式的一般表示形式與各變量含義答：拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程式一般表示為：dL的dL雨式中,0是廣義坐標(biāo)；是廣義力.£是拉格朗日算子,表示為L=K-P這里,?是動(dòng)能；尸是位能.3 .機(jī)器人限制系統(tǒng)的根本單元有哪些答：構(gòu)成機(jī)器人限制系統(tǒng)的根本要素包括：1電動(dòng)機(jī),提供驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力.2減速器,為了增加驅(qū)動(dòng)力矩、降低運(yùn)動(dòng)速度.3驅(qū)動(dòng)電路,由于直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)的流經(jīng)電流較大,機(jī)器人常采用脈沖寬度調(diào)制PWM方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng).4運(yùn)動(dòng)特性檢測傳感器,用于檢測機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的

5、位置、速度、加速度等參數(shù).位限制系統(tǒng)的硬件,以計(jì)算機(jī)為根底,采用協(xié)調(diào)級(jí)與執(zhí)行級(jí)的二級(jí)結(jié)構(gòu).6限制系統(tǒng)的軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的計(jì)算、機(jī)器人的智能限制和機(jī)器人與人的信息交換等功能.4 .常見的機(jī)器人外部傳感器有哪些答：常見的外部傳感器包括觸覺傳感器,分為接觸覺傳感器、壓覺傳感器、滑覺傳感器和力覺傳感器.距離傳感器,包括超聲波傳感器,接近覺傳感器,以及視覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器等.5 .為什么要做圖像的預(yù)處理機(jī)器視覺常用的預(yù)處理步驟有哪些答：預(yù)處理的主要目的是清楚原始圖像中各種噪聲等無用的信息,改良圖像的質(zhì)量,增強(qiáng)興趣的有用信息的可檢測性.從而使得后面的分割、特征抽取和識(shí)別

6、處理得以簡化,并提升其可靠性.機(jī)器視覺常用的預(yù)處理包括去噪、灰度變換和銳化等.五、解做題需寫出計(jì)算步驟,無計(jì)算步驟不能得分：1 .點(diǎn)U的坐標(biāo)為7,3,2丁,對(duì)點(diǎn)U依次進(jìn)行如下的變換：1繞z軸旋轉(zhuǎn)90°得到點(diǎn)y：2繞y軸旋轉(zhuǎn)90°得到點(diǎn)即3沿x軸平移4個(gè)單位,再沿y軸平移-3個(gè)單位,最后沿z軸平移7個(gè)單位得到點(diǎn)七求u,%麗£各點(diǎn)的齊次坐標(biāo).L解：點(diǎn)u的齊次坐標(biāo)為：7,3,2,1v=Rot(z,90°)u=t=Trans(4,-3,7)ww=Rot(y,90°)v=2 .如下圖為具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的3R機(jī)械手,求末端機(jī)械手在基坐標(biāo)系跖%下的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

7、.%2.解：建立如圖1的參考坐標(biāo)系,那么G-m00c2-s20LjCj530L°n=MG00,7:S2c200JT產(chǎn)53c3000010一0010J001000010001_0001C123S2300一5123C12300o0104cl+LnCl2L1sl+七8201其中ci23=cosq+61+a,23=sinq+a+ej.3.如下圖為平面內(nèi)的兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)械手,機(jī)器人末端的坐標(biāo)值x,y,試求其關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量0和.二.3.解：如圖2所示,逆運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩組可能的解./圖2第一組解：由幾何關(guān)系得x=4cos8+L2cosa+ay=£1sin4+£2sinq+421式平方加2式平方得x2+y2=Z；+£；+2L1L2cos=>a=arccos行arctan-arctanj3叫x)L+L,cos02)-(f)+£+?第二組解：由余弦定理,a=arccos2al.(4一a)(y0=+arctan12x)4.如下圖兩自由度機(jī)械手在如圖位置時(shí)0