大學(xué)《機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論技術(shù)》期末考試復(fù)習(xí)題及答案

簡述工業(yè)機(jī)器人的定義，說明機(jī)器人的主要特征。答：機(jī)器人是一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具、或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程動(dòng)作來執(zhí)行種種任務(wù)并具有編程能力的多功能機(jī)械手。1.機(jī)器人的動(dòng)作結(jié)構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能。2.機(jī)器人具有通用性，工作種類多樣，動(dòng)作程序靈活易變。3.機(jī)器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等。4.機(jī)器人具有獨(dú)立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床有什么區(qū)別2.工業(yè)機(jī)器人一般具有多關(guān)節(jié)，數(shù)控機(jī)床一般無關(guān)節(jié)且均為直角坐標(biāo)系統(tǒng)；3.工業(yè)機(jī)器人是用于工業(yè)中各種作業(yè)的自動(dòng)化機(jī)器而數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于冷加工。4.機(jī)器人靈活性好，數(shù)控機(jī)床靈活性差。簡述下面幾個(gè)術(shù)語的含義：自有度、重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，不包括手爪（末端執(zhí)行器）的開合自由重復(fù)定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一確定位置準(zhǔn)確的概率，是重復(fù)同一位置的范圍，可以用各次不同位置平均值的偏差來表示。工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫工作區(qū)域。工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的穩(wěn)定速度，也可以定義為承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。什么叫冗余自由度機(jī)器人,相對(duì)參考系作如下齊次坐標(biāo)變換：A=PθyA=PθyLθxL寫出變換后點(diǎn)矢量v的表達(dá)式，并說明是什么性質(zhì)的變換，寫出旋轉(zhuǎn)算子Rot及平移算子Trans。yLFPττL||Lf」F「f]x旋轉(zhuǎn)算子Rot（Z，30）=L1L2d2θ1L3θ3EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up15(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up15(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up15(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up15(1),3)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up15(0),0)有一旋轉(zhuǎn)變換，先繞固定坐標(biāo)系Z0軸轉(zhuǎn)45，再繞其X0軸轉(zhuǎn)30，最后繞其Y0軸轉(zhuǎn)60，試求該齊次坐標(biāo)變換矩陣。EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(.),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(8),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),8)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(.70),.70)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(7),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(.),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(7),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(0),0)坐標(biāo)系{B}起初與固定坐標(biāo)系{O}相重合，現(xiàn)坐標(biāo)系{B}繞ZB旋轉(zhuǎn)30，然后繞旋轉(zhuǎn)后的動(dòng)坐標(biāo)系的XB軸旋轉(zhuǎn)45，試寫出該坐標(biāo)系{B}的起始矩陣表達(dá)式和最后矩陣表達(dá)式。0]0]|0EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up33(6),5)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(1),7)坐標(biāo)系{A}及{B}在固定坐標(biāo)系{O}中的矩陣表達(dá)式為|0.000|0.250-20.0|-3.0]|畫出它們在{O}坐標(biāo)系中的位置和姿勢；寫出齊次變換陣AH，它表示坐標(biāo)系{B}連續(xù)相對(duì)固定坐標(biāo)系{A}作以下變換：B（1）繞Z軸旋轉(zhuǎn)90。A（2）繞X軸旋轉(zhuǎn)-90。A。BEQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(3),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(3),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up16(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(9),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(9),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),1)|-1009|寫出齊次變換矩陣BH，它表示坐標(biāo)系{B}連續(xù)相對(duì)自身運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系{B}作以下變換：B。B（3）繞Z軸轉(zhuǎn)-90。.BB901000010901000010xyyyxOxxy120000d000L0EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up21(1),0)||00L0EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up21(1),0)||00001000001000]如題圖所示的二自由度平面機(jī)械手，關(guān)節(jié)1為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)變量為θ1；關(guān)節(jié)2為移動(dòng)2（1）建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，并寫出該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方程式。（2）按下列關(guān)節(jié)變量參數(shù)求出手部中心的位置值。解：建立如圖所示的坐標(biāo)系參數(shù)和關(guān)節(jié)變量|SθEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up22(1),1)11|0100EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up25(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up25(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up25(1),0),,|0010d]EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up19(2),0)||||||||dEQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(1),0)手部中心位置值B=|0010000|0.5|0.5|EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up17(1),1)手部中心位置值B=||0手部中心位置值B=0手部中心位置值B=|0|000012a0L2L33L4θa0L2L33L4θad20000解：建立如圖所示的坐標(biāo)系參數(shù)和關(guān)節(jié)變量12θθ1-θ211A|sinθEQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up15(1),1))Trans(1,0,0)Rot(X,0o)=EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up16(2),2)|0а001002EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up17(1),1)222標(biāo)出各連桿的21按D-H方法建立各連桿坐標(biāo)系參數(shù)和關(guān)節(jié)變量00AL||00AL||||A2EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up15(4),4)EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up15(3),3)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up14(1),0)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up14(0),1)]|||何謂軌跡規(guī)劃簡述軌跡規(guī)劃的方法并說明其特點(diǎn)。動(dòng)要求，這一過程通常稱為軌跡規(guī)劃。（1）示教—再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)由人手把手示教機(jī)器人，定時(shí)記錄各關(guān)節(jié)變量，得到沿路徑運(yùn)動(dòng)時(shí)各關(guān)節(jié)的位移時(shí)間函數(shù)q(t)；再現(xiàn)時(shí)，按內(nèi)存中記錄的各點(diǎn)的值產(chǎn)生序列動(dòng)作。（2）關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)直接在關(guān)節(jié)空間里進(jìn)行。由于動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其極限值直接在關(guān)節(jié)空間里描述，所以用這種方式求最短時(shí)間運(yùn)動(dòng)很方便。（3）空間直線運(yùn)動(dòng)。這是一種直角空間里的運(yùn)動(dòng)，它便于描述空間操作，計(jì)算量小，適宜（4）空間曲線運(yùn)動(dòng)。這是一種在描述空間中用明確的函數(shù)表達(dá)的運(yùn)動(dòng)。設(shè)一機(jī)器人具有6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)均按三次多項(xiàng)式規(guī)劃，要求經(jīng)過兩個(gè)中間路徑要確定這些三次多項(xiàng)式，需要多少個(gè)系數(shù)單連桿機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，從q=–5°靜止開始運(yùn)動(dòng)，要想在4s內(nèi)使該關(guān)節(jié)平滑地運(yùn)動(dòng)到q=+80°的位置停止。試按下述要求確定運(yùn)動(dòng)軌跡：(1)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)依三次多項(xiàng)式插值方式規(guī)劃。(2)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)按拋物線過渡的線性插值方式規(guī)劃。0ff2?根據(jù)題意，定出加速度的取值范圍：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(?),θ)?根據(jù)題意，定出加速度的取值范圍：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up4(?),θ)2EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up10(?),θ)計(jì)算過渡域終了時(shí)的關(guān)節(jié)位置θ和關(guān)節(jié)速度θ,得機(jī)器人本體主要包括哪幾部分以關(guān)節(jié)型機(jī)器人為例說明機(jī)器人本體的基本結(jié)構(gòu)和主要特(3)機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)（4)腕部(5)手部基本結(jié)構(gòu)：機(jī)座結(jié)構(gòu)、腰部關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、大臂結(jié)構(gòu)、大臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、小臂結(jié)構(gòu)、小臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、手腕結(jié)構(gòu)、手腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、末端執(zhí)行器。系末端自由且無支承，這決定了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛度不高，并隨連桿系在空間位姿的變化而變化。(2)開式連桿系中的每根連桿都具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器，屬于主動(dòng)連桿系，連桿的運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立，不同連桿的運(yùn)動(dòng)之間沒有依從關(guān)系，運(yùn)動(dòng)靈(3)連桿驅(qū)動(dòng)扭矩的瞬態(tài)過程在時(shí)域中的變化非常復(fù)雜，且和執(zhí)行器反饋信號(hào)有關(guān)。連桿的驅(qū)動(dòng)屬于伺服控制型，因而對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度、間隙和運(yùn)動(dòng)精度都有較高的要求。(4)連桿系的受力狀態(tài)、剛度條件和動(dòng)態(tài)性能都是隨位姿的變化而變化的，因此，極容易發(fā)生振動(dòng)或出現(xiàn)其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。一、機(jī)器人的定義一種擬人功能的機(jī)械電子裝置。二、機(jī)器人三原則（2）運(yùn)動(dòng)按拋物線過渡的線性插值方式規(guī)劃：0ff2.機(jī)器人應(yīng)遵守人類的命令，與第一條相抵觸的命令除外；θ1θ2d3θ456a000000d0d2d300000100110103.機(jī)器人應(yīng)能保護(hù)自己，與第二條相抵觸者除外。三、解釋機(jī)器人的“通用性”和“適應(yīng)性”“通用性”：在機(jī)械結(jié)構(gòu)上允許機(jī)器人執(zhí)行不同的任務(wù)或以不同的方式完成同一工作。包括機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性與控制系統(tǒng)的靈活性?！斑m應(yīng)性”:能自動(dòng)執(zhí)行這些未經(jīng)完全指定的任務(wù)，而不管任務(wù)執(zhí)行過程中所沒有預(yù)測到的環(huán)境變化。四、什么叫：基準(zhǔn)坐標(biāo)系構(gòu)件坐標(biāo)系基準(zhǔn)坐標(biāo)系稱為參考坐標(biāo)系。在變換中是不動(dòng)的坐標(biāo)系。構(gòu)件坐標(biāo)系其固接在物體或機(jī)器人上。其變換后相對(duì)參考坐標(biāo)系發(fā)生位姿改變。j+1k①繞z軸旋轉(zhuǎn)90°后的坐標(biāo)，②再繞y軸旋轉(zhuǎn)90°后的EQ\*jc3\*hps32\o\al(\s\up6(r),v)EQ\*jc3\*hps32\o\al(\s\up28(c),s)EQ\*jc3\*hps32\o\al(\s\up28(。),。)A1EQ\*jc3\*hps32\o\al(\s\up34(s1),0)2 2|0L00-s112-c2000]0|0|d2d2||A3|0|0|01000010A4A5|s4|s4EQ\*jc3\*hps34\o\al(\s\up37(4),0)L0|s5|s5EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up39(5),0)0-s4450-c5EQ\*jc3\*hps58\o\al(\s\up27(0),0)EQ\*jc3\*hps62\o\al(\s\up29(0),0)6|06-s6c6000010EQ\*jc3\*hps62\o\al(\s\up29(0),0)中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案1.機(jī)器人學(xué)主要包含哪些研究內(nèi)容2.機(jī)器人常用的機(jī)身和臂部的配置型式有哪些3.拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程式的一般表示形式與各變量含義4.機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些5.直流電機(jī)的額定值有哪些6.常見的機(jī)器人外部傳感器有哪些7.簡述脈沖回波式超聲波傳感器的工作原理。8.機(jī)器人視覺的硬件系統(tǒng)由哪些部分組成9.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10.請簡述模糊控制器的組成及各組成部分的用途。11.從描述操作命令的角度看，機(jī)器人編程語言可分為哪幾類12.仿人機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)有哪些三、論述題：1.試論述機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢。2.試論述精度、重復(fù)精度與分辨率之間的關(guān)系。3.試論述輪式行走機(jī)構(gòu)和足式行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和各自適用的場合。4.試論述機(jī)器人靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)的關(guān)系。ztwOxztwOxuy3L32L2L11x0y0O5.機(jī)器人單關(guān)節(jié)伺服控制中，位置反饋增益和速度反饋增益是如何確定的6.試論述工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用準(zhǔn)則。軸旋轉(zhuǎn)90°得到點(diǎn)w3）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)t。求u,v,w,t各點(diǎn)的齊次坐標(biāo)。2.如圖所示為具有三個(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{x0,y0}下的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。3.如圖所示為平面內(nèi)的兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)械手，已知機(jī)器人末端的坐標(biāo)值{x,y}，試求其關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量θ1和2.F||BF||BLfy」P2τ1xL1yFAfx]|L0」Ly0l11Ox3y33l2x0PθLLyL11x某時(shí)刻θ1=30°,θ2=-60°,求該時(shí)刻的關(guān)節(jié)速度。已知兩自由度機(jī)械手速度雅可比矩陣為「-lsθ-ls-ls]lEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up11(1),c)θ1EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up11(2),c)lEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up11(2),c)L1L21L33一、名詞解釋題：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.機(jī)器人工作載荷：機(jī)器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處能承受的最大負(fù)載量（包括手部）。3.柔性手：可對(duì)不同外形物體實(shí)施抓取，并使物體表面受力比較均勻的機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)。4.制動(dòng)器失效抱閘：指要放松制動(dòng)器就必須接通電源，否則，各關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。5.機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)：從幾何學(xué)的觀點(diǎn)來處理手指位置與關(guān)節(jié)變量的關(guān)系稱為運(yùn)動(dòng)學(xué)。即機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。施力所作功之和為零。8.PWM驅(qū)動(dòng)：脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）驅(qū)動(dòng)。9.電機(jī)無自轉(zhuǎn)：控制電壓降到零時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)能立即自行停轉(zhuǎn)。10.直流伺服電機(jī)的調(diào)節(jié)特性：是指轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系。11.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)載時(shí)的實(shí)際角速度之差，與給13.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。14.圖像銳化：突出圖像中的高頻成分，使輪廓增強(qiáng)。15.隸屬函數(shù)：表示論域U中的元素u屬于模糊子集A的程度，在[0,1]閉區(qū)間內(nèi)可連續(xù)取值。17.脫機(jī)編程：指用機(jī)器人程序語言預(yù)先進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，而不是用示教的方法編程。18.AUV：AutonomousUnderwaterVehicle無纜自治水下機(jī)器人，或自動(dòng)海底車。2.答：目前常用的有如下幾種形式：(1)橫梁式。機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，具有占地面積小，能有效地利用空間，直觀等優(yōu)點(diǎn)。(2)立柱式。多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小而工作范圍大的特點(diǎn)。(3)機(jī)座式?？梢允仟?dú)立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動(dòng)。也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。(4)3.答：拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程式一般表示為：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)的位置、速度、加速度等參數(shù)。(5)控制系統(tǒng)的硬件，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，采用協(xié)調(diào)級(jí)與執(zhí)行級(jí)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。(6)控制系統(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)器人的智能控制和機(jī)器人與人的信息交換5.答：直流電動(dòng)機(jī)的額定值有以下幾項(xiàng)：(1)額定功率，是指按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)所能提供的輸出功率。對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，額定功率是指軸上輸出的機(jī)械功率，單位為kW。(2)額定電壓，是電動(dòng)機(jī)電樞繞組能夠安全工作的最大外加電壓或輸出電壓，單位為V。(3)額定電流，是指電動(dòng)機(jī)按照規(guī)定的工作方式運(yùn)行時(shí)，電樞繞組允許流過的最大電流，單位為A。(4)額定轉(zhuǎn)速，指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定電流和輸出額定功率的情況下運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，單位為r/min。6.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、味覺如果空氣溫度為T(℃)，則聲速v可由下式求得：視頻信號(hào)數(shù)字化設(shè)備，其任務(wù)是把攝像機(jī)或者CCD輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成方便計(jì)算和分析的數(shù)字信號(hào)；(3)視頻信號(hào)處理器，視頻信號(hào)實(shí)時(shí)、快速、并行算法的硬件實(shí)現(xiàn)設(shè)備：如DSP系統(tǒng)；(4)計(jì)算機(jī)及其設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選用不同的計(jì)算機(jī)及其外設(shè)來滿足機(jī)器人視覺信息處理及其機(jī)器人控制的需要；(5)機(jī)器人或機(jī)械手及其控制器。9.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，改進(jìn)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)別處理得以簡化，并提高其可靠性。機(jī)器視覺常用的預(yù)處理包括去噪、灰度變換和銳化等。10.答：模糊邏輯控制器由4個(gè)基本部分組成，即模糊化、知識(shí)庫、推理算法和逆模糊化。(1)模糊化：將檢測輸入變量值變換成相應(yīng)的論域，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成合適的語言值。(2)知識(shí)庫：包含應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)和控制目標(biāo)，它由數(shù)據(jù)和模糊語言控制規(guī)則組成。(3)推理算法：從一些模糊前提條件推導(dǎo)出某一結(jié)論，這種結(jié)論可能存在模糊和確定兩種情況。(4)逆模糊化：將推理所得到的模糊值轉(zhuǎn)換為明確的控制訊號(hào)，作為系統(tǒng)的輸入值。11.答：機(jī)器人編程語言可分為：(1)動(dòng)作級(jí)：以機(jī)器人末端執(zhí)行器的動(dòng)作為中心來描述各種操作，要在程序中說明每個(gè)動(dòng)作。(2)對(duì)象級(jí)：允許較粗略地描述操作對(duì)象的動(dòng)作、操作對(duì)象之間的關(guān)系等，特別適用于組裝作業(yè)。(3)任務(wù)級(jí)：只要直接指定操作內(nèi)容就可以了，為此，機(jī)器人必須一邊思考一邊工作。的最優(yōu)姿態(tài)控制、自身碰撞監(jiān)測、三維動(dòng)態(tài)仿真、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和軌跡跟蹤；(3)仿人機(jī)器人的整體動(dòng)力學(xué)及三、論述題：1.答：科學(xué)技術(shù)水平是機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會(huì)使機(jī)器人技術(shù)提高到一個(gè)更高的水平。未來機(jī)器人技術(shù)的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個(gè)方面2.答：精度、重復(fù)精度和分辨率用來定義機(jī)器人手部的定位能力。精度是一個(gè)位置量相對(duì)于其參照系的絕對(duì)度量，指機(jī)器人手部實(shí)際到達(dá)位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。機(jī)器人的精度決定于機(jī)械精度與電氣精度。重復(fù)精度指在相同的運(yùn)動(dòng)位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差度量。如果機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復(fù)精度。分辨率是指機(jī)器人每根軸能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動(dòng)距離或最小轉(zhuǎn)動(dòng)角度。精度和分辨率不一定相關(guān)。一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度是指命令設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后能夠達(dá)到的運(yùn)動(dòng)位置之間的差距，分辨率則反映了實(shí)際需要的運(yùn)動(dòng)位置和命令所能夠設(shè)定的位置之間的差距。工業(yè)機(jī)器人的精度、重復(fù)精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求確定的。機(jī)器人本身所能達(dá)到的精度取決于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剛度、運(yùn)動(dòng)速度控制和驅(qū)動(dòng)方式、定位和緩沖等因素。由于機(jī)器人有轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，不同回轉(zhuǎn)半徑時(shí)其直線分辨率是變化的，因此造成了機(jī)器人的精度難以確定。由=|=|3EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up14(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up14(0),0)于精度一般較難測定，通常工業(yè)機(jī)器人只給出重復(fù)精度。3.答：輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種機(jī)器人，在相對(duì)平坦的地面上，用車輪移動(dòng)方式行走是相當(dāng)優(yōu)越的。車輪的形狀或結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。在軌道上運(yùn)行的多采用實(shí)心鋼輪，室外路面行駛的采用充氣輪胎，室內(nèi)平坦地面上的可采用實(shí)心輪胎。足式行走對(duì)崎嶇路面具有很好的適應(yīng)能力，足式運(yùn)動(dòng)方式的立足點(diǎn)是離散的點(diǎn)，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)，而輪式行走工具必須面臨最壞的地形上的幾乎所有點(diǎn)；足式運(yùn)動(dòng)方式還具有主動(dòng)隔震能力，盡管地面高低不平，機(jī)身的運(yùn)動(dòng)仍然可以相當(dāng)平穩(wěn)；足式行走在不平地面和松軟地面上的運(yùn)動(dòng)速度較高，能耗較少。4.答：靜力學(xué)指在機(jī)器人的手爪接觸環(huán)境時(shí)，在靜止?fàn)顟B(tài)下處理手爪力F與驅(qū)動(dòng)力τ的關(guān)系。動(dòng)力學(xué)研究機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)與各執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)力或力矩之間的關(guān)系，即機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程。而運(yùn)動(dòng)學(xué)研究從幾何學(xué)的觀點(diǎn)來處理手指位置與關(guān)節(jié)變量的關(guān)系。。圖中用虛線表示的關(guān)系可通過實(shí)線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動(dòng)力學(xué)的問題來處理。EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(00),00)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(7),3)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(3),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(2),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(2),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(3),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up20(2),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(-),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(0),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(2),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up13(3),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up7(1),0)t=Trans(4,-3,7)w=|0EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up19(1),0)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up19(0),1)-EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up19(3),7)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up19(7),3)=|1EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up19(4),0)|2.解：建立如圖1的參考坐標(biāo)系，則0T|sEQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up20(1),1)1=|0L0-s1c10000100]「c-s2c2000010L]||s3|s3|0|L0-s3c3000010L]EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up18(2),0)|y1x3y3y2y1x3y3y2x1x2y0α'1x'y3.解：如圖2所示，逆運(yùn)動(dòng)學(xué)有兩組可能的解。P第一組解：由幾何關(guān)系得（1）式平方加（2）式平方得x2(x22-L2-L2)(x22-L2-L2)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(y),x)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(s),L)EQ\*jc3\*hps36\o\al(\s\up13(n),c)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(2),s)]a2EQ\*jc3\*hps29\o\al(\s\up0('),1)EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up9(