國家開放大學(xué)《機器人技術(shù)及應(yīng)用》形考任務(wù)1-4參考答案

國家開放大學(xué)《機器人技術(shù)及應(yīng)用》形考任務(wù)1-4參考答案形考任務(wù)11.1979年Unimation公司推出了PUMA系列工業(yè)機器人，它是全電動驅(qū)動、2.19世紀60年代和20世紀70年代是機器人發(fā)展最快、最好的時期，這期間的各項研究發(fā)明有效地推動了機器人技術(shù)的發(fā)展和推廣。(×)3.20世紀50年代中期，機械手中的液壓裝置被機械耦合所取代，如通用電氣公司的巧手人機器人。(×)6.對于機械臂的設(shè)計方法主要包括為2點，即機構(gòu)部分的設(shè)計和內(nèi)部傳感器9.剛體在空間中只有4個獨立運動。(×)15.機器人定義的標準是統(tǒng)一的，不同國家、不同領(lǐng)域的學(xué)者給出的機器人定義都是相同的。(×)19.機器人運動方程的逆運動學(xué)是給定機器人連桿幾何參數(shù)和末20.機器人運動方程的正運動學(xué)是給定機器人25.履帶式機器人是在輪式機器人的基礎(chǔ)上發(fā)26.球面坐標型機械臂主要由一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)27.球形機器人是一種具有球形或近似球形的28.所謂特種機器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人。29.通過面接觸而構(gòu)成的運動副，稱為低副；30.腿式(也稱步行或者足式)機構(gòu)的研究最早可以追溯到中國春秋時期魯31.為了與周邊系統(tǒng)及相應(yīng)操作進行聯(lián)系與應(yīng)答，機器人還應(yīng)有各種通信接32.為提高輪式移動機器人的移動能力，研究者設(shè)計出了可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)的全34.運動副可以根據(jù)其引入約束的數(shù)目進行分類，引入一個約束的運動副稱為二級副。(×)35.在機構(gòu)中，每一構(gòu)件都以一定的方式構(gòu)件直接接觸的可動連接稱為運動副。(×)36.在平面機構(gòu)中，每個構(gòu)件只有3個自由度。每個平面低副(轉(zhuǎn)動副和移動副)提供1個約束，每個平面高副提供2個約束。(×)臂在空間中具有()。A.1個移動和2個轉(zhuǎn)動的性能B.2個移動和1個轉(zhuǎn)動的性能C.2個移動和2個轉(zhuǎn)動的性能D.3個移動和2個轉(zhuǎn)動的性能由度總數(shù)為()。6.輪式移動機構(gòu)具有以下()特點?C溝壑9.相對而言，混合式移動機器人的()。A.全向輪、半步行輪、變直徑車輪(變徑輪)11.以下使用了曲柄滑塊機構(gòu)的是()。13.在變徑輪和變形車輪的設(shè)計中，借鑒了()的設(shè)計，使得車輪可以主動變形1.具有蠕動、滾動步態(tài)的機器人可以設(shè)計成哪種類型?舉例說明這種類型機器人的運動方式?？梢栽O(shè)計成蛇形機器人?？梢栽O(shè)計成蛇形機器人。ACM-R5是一款由日本立命館大學(xué)研制的水陸兩棲蛇形機器人，它由9個模塊化單元組成，不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)蛇形機器人的基本步態(tài)，還另外開發(fā)了S型滾動步態(tài)以及螺旋滾動步態(tài)，具有更強的地面及水下適應(yīng)能力。UnifiedSnake是由卡耐基·梅隆大學(xué)開發(fā)的一款具有大扭矩、輕量化、低耗能等特點的實用型蛇形機器人，并進一步對其垂直攀爬、水平外攀爬步態(tài)進行研究，增強了機器人的野外偵察能力。2.為了縮短維護和修理時間，節(jié)約維修成本可以將工業(yè)機器人設(shè)計為什么結(jié)構(gòu)特點的機器人?說明這種設(shè)計思路的優(yōu)點?可以設(shè)計為可重構(gòu)模塊化機器人，由若干離散模塊組成，每個模塊具有相對獨立的功能和結(jié)構(gòu)，這些模塊之間能夠以多種方式實現(xiàn)物理連接，不同的組合方式可以構(gòu)成不同的形狀以及不同的功能，其組合變形的方式稱為重組?？芍貥?gòu)模塊化機器人的特點是模塊間的互換性強，可以大大縮短維護和修理時間，節(jié)約維修成本。由于模塊化機器人具有模塊種類少、單種數(shù)量多的特點，故在保證加工質(zhì)量的同時，可降低生產(chǎn)成本。3.分析多面體機器人的滾動機理都有哪些?依靠質(zhì)心超出支撐區(qū)域使機體翻滾，從而實現(xiàn)移動。依靠速度和慣性，使機體的ZMP超出支撐區(qū)域使機體實現(xiàn)運動。4.分析復(fù)合式移動機器人的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點?在未知非典型地形環(huán)境中，單一的移動模式很難滿足機器人通過性的要求。為了獲得更好的地面適應(yīng)能力，除了在移動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)上改進以獲得更高的越障能力之外，通常還將若干個不同類型的單一移動裝置(輪子、履帶或者腿)疊加到一個機器人本體上，使得機器人同時具有多種移動方式，兼有所疊加模式的優(yōu)點。這類機器人一般稱為混合式移動機器人?；旌鲜揭苿訖C器人的優(yōu)勢在于集成5.設(shè)計一個含有1個轉(zhuǎn)動副和3個圓柱副的機構(gòu)，并分析其自由度。利用自由度計算公式含有3個活動構(gòu)件含有1個轉(zhuǎn)動副R,其約束數(shù)為5含有3個圓柱副C,其約束數(shù)為4形考任務(wù)2一、判斷題1.電液比例控制的控制性能與電液伺服控制相比，精度和響應(yīng)速度較高。(×)2.對機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動的電機，要求有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。(√)3.根據(jù)直接動力來源，機器人驅(qū)動系統(tǒng)可分為電氣驅(qū)動系統(tǒng)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)和氣壓驅(qū)動系統(tǒng)。(√)4.和液壓驅(qū)動系統(tǒng)相比，氣壓驅(qū)動系統(tǒng)的功率—質(zhì)量比要高得多。(×)5.機器人末端執(zhí)行器(手爪),應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能大的電機。(×)傳感器和控制回路組成。(√)7.交流伺服電機分為兩種，即同步型交流伺服電機和感應(yīng)型交流伺服電機。8.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)不污染環(huán)境，偶然地或少量地泄漏氣體不至于對生產(chǎn)產(chǎn)生嚴9.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)的氣控信號比電子和光學(xué)控制信號要快，可以用在信號傳遞速度要求很高的場合。(×)10.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電機產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機構(gòu)去驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)。(×)11.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)用壓縮空氣作為氣源驅(qū)動直線或旋轉(zhuǎn)氣缸，用人工或電磁12.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)與液壓驅(qū)動相比，動作和反應(yīng)都快。(√)13.選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。14.液壓驅(qū)動系統(tǒng)具有無環(huán)境污染、易于控制、運動精度高、成本低和驅(qū)動效率高等優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛。(×)15.永磁式步進電機步距大，起動頻率高，控制功率大。(√)20.直線電機由于不需要中間傳動機械，因而使整個機械得到簡化，提高了1.下圖是()減速器。C蝸輪蝸桿減速器2.下圖是()減速器。3.下圖是()減速器。4.()具有無環(huán)境污染、易于控制、運動精度高、成本低和驅(qū)動效率高等優(yōu)點，5.()驅(qū)動具有大的轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比和轉(zhuǎn)矩體積比，沒有電刷和整流子，運行時幾乎6.()驅(qū)動系統(tǒng)在原理上和液壓驅(qū)動系統(tǒng)非常相似。A.電力機械驅(qū)動系統(tǒng)7.()是電液伺服系統(tǒng)中的放大轉(zhuǎn)換元件，它把輸入的小功率電流信號轉(zhuǎn)換并放8.()是一種定子、轉(zhuǎn)子磁場均由軟磁材料制成，只有控制繞組，基于磁導(dǎo)的變9.()是一種用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位10.步進電機驅(qū)動、直流伺服電機驅(qū)動、交流伺服電機驅(qū)動都屬于(11.()是用直流供電的電機。其功能是將輸入的受控電壓/電流能量轉(zhuǎn)換為電樞13.下圖是()減速器。B.氣壓驅(qū)動C.油壓驅(qū)動液壓驅(qū)動15.直流伺服電機廣泛應(yīng)用在寬調(diào)速系統(tǒng)和精確位置控制系統(tǒng)中，其輸出功率范圍大約為()。三、簡答題1.簡述下圖電液比例壓力閥的基本工作原理。圖電液比例閥1—壓力閥；2—力馬達；3—推桿；4—鋼球；5—彈簧；6—錐閥圖示為電液比例壓力閥的結(jié)構(gòu)示意圖。它由壓力閥1和力馬達2兩部分組成，當力馬達的線圈通入電流I時，推桿3通過鋼球4、彈簧5把電磁推力傳給錐閥6。推力的大小與電流I成正比，當閥進油口P處的壓力油作用在錐閥上的力，油液通過閥口由出油口排出，這個閥的閥口開度是不影響電磁推力的，但當通過閥口的流量變化時，由于閥座上的小孔d處壓差的改變以及穩(wěn)態(tài)液動力的變化等，被控制的油液壓力依然有一些改變。2.設(shè)計一款其轉(zhuǎn)向靈活，結(jié)構(gòu)相對簡單，系統(tǒng)重量輕，成本低的機器人，并分析其特點?？梢栽O(shè)計為球形機器人。球形機器人是一種具有球形或近似球形的外殼，通過其內(nèi)部的驅(qū)動裝置實現(xiàn)一般球形機器人以較少的自由度、欠驅(qū)動的方式實現(xiàn)了全方位移動，其轉(zhuǎn)向靈活，結(jié)構(gòu)相對簡單，系統(tǒng)重量輕，成本低。球形機器人與地面接觸面小，移動阻力亦小，故其起動容易，能量損耗小。1.ArduBlock是一款專門為Arduino設(shè)計的圖形化編程軟件，可以不在ArduinolDE的軟件下運行。(×)2.ArduinoDuemilanove不支持USB接口，不可通過USB接口供電。(×)3.ArduinoIDE安裝到計算機上，將開發(fā)板用USB連接到計算機上后，Windows會自動安裝Arduino的驅(qū)動，驅(qū)動安裝成功后，開發(fā)板綠色的電源指示燈會亮起來，此時說明開發(fā)板可用。(√)(Opensketch)、保存程序(Savesketch)5.ArduinoMega2560具有54路I/O口。(√)6.Arduino編程語言中，數(shù)字引腳常量是false和true。(×)8.Arduino給硬件開發(fā)降低了設(shè)計門檻，開源的電路圖可以直接復(fù)制到需要的電路中進行機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計。(√)9.Arduino可以用來開發(fā)交互產(chǎn)品，例如控制電燈、電機和其他各式各樣的物理設(shè)備。(√)10.Arduino是一款便捷、靈活、方便上手的開源電子原型平臺，只包含硬件(各種型號的Arduino板)(×)11.Arduino是源于土耳其的一個開源代碼的硬件項目平臺。(×)12.觸覺傳感器、應(yīng)力傳感器屬于機器人內(nèi)部傳感器。(×)13.伺服控制系統(tǒng)由控制器、電機組成。(×)14.從機器人的應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種15.導(dǎo)電塑料膜電位計位移傳感器的阻抗可以達到連續(xù)變化。(√)18.工業(yè)機器人是指除工業(yè)機器人以外的種機器人。(×)19.機器人觸覺傳感器根據(jù)測量的信息可以分為20.機器人傳感器是指一種能夠?qū)C器人對內(nèi)21.機器人的控制系統(tǒng)是多變量和線性的24.機器人控制的結(jié)構(gòu)也可以有很大的不同，可由單處理機控制，也可由多29.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)不污染環(huán)境，偶然地或少量30.氣壓驅(qū)動系統(tǒng)的氣控信號比電子和光遞速度要求很高的場合。(×)33.外部傳感器的功能就是將這些與環(huán)境38.在實際研究中，往往把機器人控制系統(tǒng)簡化成若干個簡單的低階的子系39.增量編碼器比絕對編碼器要便宜得多，在機器人技術(shù)中對增量編碼器的1.unsignedintD=65535屬于()數(shù)據(jù)類型。2.byteB=8屬于()數(shù)據(jù)類型。3.charA=58屬于()數(shù)據(jù)類型。4.charA=58屬于()數(shù)據(jù)類型。5.ArduBlock是以()的方式進行編程的。6.ArduinoDuemilanove具有()路模擬I/O口。7.ArduinoDuemilanove具有()路數(shù)字I/O口。11.具有滑覺的機器人傳感器是()。C球形接點式、光電旋轉(zhuǎn)傳感器、角編碼器15.能夠檢測對象物是否接近，接近距離，對象面的傾斜的機器人傳感器是()。18.能夠控制手腕移動，伺服控制，正確完成作業(yè)的是()。20.能夠修正握力，防止打滑，判斷物理質(zhì)量及表面狀態(tài)的是()。21.判斷物體空間位置，判斷物體移動的是()。22.判斷有無對象，并得到定量結(jié)果的是()。24.下圖是一款機械臂，其自由度是()。25.以下屬于機器人點—點運動的是()。C弧焊26.以下屬于機器人連續(xù)運動的是()。27.用于測量速度和位置的變化，用作反饋信號，構(gòu)成具有預(yù)期靜態(tài)和的伺服系統(tǒng)的是()。C.協(xié)調(diào)控制計算機D.復(fù)合減速器三、簡答題1.已知需要測量一個位移范圍在50~60mm范圍內(nèi)的位移量，請選擇出合適的傳感器，并寫出該傳感器的輸出量計算公式和工作原理。按照50~60mm的位移范圍，可知應(yīng)該選擇電位計位移傳感器，當負載為無限大時，電位計的輸出為電位計位移傳感器的工作原理2.當機器人和物體發(fā)生接觸時，需要獲知的關(guān)鍵條件有哪些?當機器人和物體發(fā)生接觸時，需要獲知的關(guān)鍵條件有以下三個。(1)必須能夠識別存在的接觸，即檢測；(2)必須探測到接觸點的準確位置，即定位；(3)必須能檢測出力的特性和大小，即表征。這樣才能將與力相關(guān)的信息經(jīng)過計算用于對執(zhí)行器的控制，使機器人完成適當?shù)?、需要的動作?.分析常見視覺系統(tǒng)的類型。列出三種以上視覺系統(tǒng)的選型依據(jù)。視覺系統(tǒng)就是用機器代替人眼來做測量和判斷的系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)是指通過機傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號：圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結(jié)視覺系統(tǒng)的選型主要考慮以下因素：定位器、光學(xué)裝置與照明、完整的工具集對綁在一起的多個工具、編程和操作方便、亞像素精度、圖像預(yù)處理、視覺引導(dǎo)的運動、系統(tǒng)集成、工廠層連接。4.分析注射針視覺檢測系統(tǒng)的工作原理。注射針視覺檢測系統(tǒng)的工作原理：首先光纖傳感器感應(yīng)到被測信號——注射針頭，然后觸發(fā)圖像處理器拍攝圖片，并進行圖像分析處理，若測出有次品，則驅(qū)動剔除裝置?？紤]到現(xiàn)在的自動化生產(chǎn)需要，目前采用整排剔除的方法，如果需要更高的自動化水平，可以為每個針座加裝吸盤。5.繪制示意圖說明超聲波接近度傳感器的工作原理。接近度傳感器是一種能夠在沒有任何物理接觸的情況下檢測附近物體的存在及其距離的傳感器。接近度傳感器通常發(fā)射電磁場、靜電場等作用場，或電磁輻射束(如紅外線)等信號，并尋找場的變化或返回信號的變化。被感知的物體通常被稱為接近度傳感器的目標。如下圖所示的就是常用的超聲波接近度傳感器的工作原理。6.請設(shè)計一套簡易室內(nèi)氣溫控制系統(tǒng)，并畫出控制設(shè)計流程圖。7.如何用Arduino進行機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計?Arduino給硬件開發(fā)降低了設(shè)計門檻，開源的電路圖可以直接復(fù)制到需要的電路中進行機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計。機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計流程見下圖。二C量T8.如何針對不同的控制任務(wù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計?有以下幾個步驟。(1)根據(jù)機器人末端操作器的任務(wù)進行軌跡規(guī)劃，即根據(jù)障礙物的分步、目標點的位置等信息規(guī)劃出一條運動軌跡。(2)將運動軌跡進行離散化，根據(jù)運動學(xué)逆解算出每個控制物理量的輸出大小，例如三自由度機械手可解算出每個轉(zhuǎn)動副的角度。(3)將控制量轉(zhuǎn)化為原動件的電信號控制量，例如PWM脈寬調(diào)制的波。(4)通過驅(qū)動裝置將轉(zhuǎn)化后的電信號放大或者解調(diào)并作用到動力機構(gòu)上，例如工業(yè)舵機、電動推桿等。9.設(shè)計一個arduino控制程序，讀取兩個電位器的角度，并將其角度之和作為舵機的輸出角度，給出arduino程序。//聲明舵機變量servo//聲明第一輸入變量//聲明第二輸入變量int//設(shè)置舵機引腳//讀取輸入1//讀取輸入2s.write(output);形考任務(wù)4一、判斷題1.傳統(tǒng)的移動機器通常包括輪式移動機器人、履帶式移動機器人和腿式移動機器。2.最簡單的移動機器人是腿式移動機器人。(×)3.典型的輪式機器人有三車輪型輪式機器人、變形輪型輪式機器人和全方位型輪4.輪式機器人可以應(yīng)用到自動化工廠、醫(yī)院、家庭和其他狹窄環(huán)境，具有廣泛的應(yīng)5.三輪機器人可以輕松走出直線。(×)6.變形輪機器人的車輪可變形成利于越障的輪式腿結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)步行運動。(√)7.履帶移動機器人可以廣泛應(yīng)用于社會安全、軍事偵察、核工業(yè)等領(lǐng)域。(√)8.腿式機器人越障能力不是很強。(×)9.腿式移動機器人，其控制器可以施加合適的驅(qū)動信號給驅(qū)動器，以驅(qū)動關(guān)節(jié)按照可控的方式達到目標點，實現(xiàn)對腿式移動機器人的越障。(√)11.全方位型移動機構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)原地轉(zhuǎn)動又能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)向運動，具有很強的運13.四輪機器人在新型移動機器人設(shè)計中17.變形輪機器人遇到障礙時，可以通過控制系21.如圖所示為()的底盤。A.變形輪機器人B.履帶式機器人22.履帶式機器人可以()。A.不能可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，也不能任意控制轉(zhuǎn)彎半徑。通常是()。C.六邊形24.如圖所示為履帶機器人()。25.如圖所示為履帶機器人()。A.越障裝置26.當履帶式消防機器人行走在平坦地面上時，A.偵察裝置不工作，越障裝置處于收起狀態(tài)C.偵察裝置工作，越障裝置處于收起狀態(tài)27.如圖為()的越過壕溝示意圖。28.考慮機器人的重量和成本，通常選用()為機器人主體的制作材料。A.金屬銅B.鋼材