機(jī)器人習(xí)題答案開卷必備

1、1課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案一、名詞解釋題一、名詞解釋題：1.自由度：指描述物體運(yùn)動所需要的獨(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.制動器失效抱閘：指要放松制動器就必須接通電源，否則，各關(guān)節(jié)不能產(chǎn)生相對運(yùn)動。5.機(jī)器人運(yùn)動學(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

2、運(yùn)動學(xué)。6.機(jī)器人動力學(xué)：機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量對時間的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)與各執(zhí)行器驅(qū)動力或力矩之間的關(guān)系，即機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動方程。7.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結(jié)構(gòu)上允許的任意位移（虛位移）施力所作功之和為零。8.PWM驅(qū)動：脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）驅(qū)動。9.電機(jī)無自轉(zhuǎn)：控制電壓降到零時，伺服電動機(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，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速

3、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)載時的實(shí)際角速度之差，與給定轉(zhuǎn)速之比。12.PID控制：指按照偏差的比例（Pproptional）、積分（Iintegral）、微分（Dderivative）進(jìn)行控制。13.壓電元件：指某種物質(zhì)上施加壓力就會產(chǎn)生電信號，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，

4、在[01]閉區(qū)間內(nèi)可連續(xù)取值。16.BP網(wǎng)絡(luò)：BP(BackPropagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于誤差反向傳播算法的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。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，或自動海底車。二、簡答題：二、簡答題：1.機(jī)器人學(xué)主要包含哪些研究內(nèi)容？答：機(jī)器人研究的基礎(chǔ)內(nèi)容有以下幾方面：(1)空間機(jī)構(gòu)學(xué)；(2)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)

5、；(3)機(jī)器人靜力學(xué)；(4)機(jī)器人動力學(xué)；(5)機(jī)器人控制技術(shù)；(6)機(jī)器人傳感器；(7)機(jī)器人語言。2.機(jī)器人常用的機(jī)身和臂部的配置型式有哪些？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、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動型式，一般臂部都可在水平面內(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

6、意安放和搬動。也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動，以擴(kuò)大其活動范圍。(4)屈伸式。臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運(yùn)動，稱為屈伸臂，可以實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動，也可以作空間運(yùn)動。3.拉格朗日運(yùn)動方程式的一般表示形式與各變量含義？答：拉格朗日運(yùn)動方程式一般表示為：ddLLτtqq?????????????式中，q是廣義坐標(biāo)；τ是廣義力。L是拉格朗日算子，表示為LKP??這里，K是動能；P是位能。4.機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？312.

7、仿人機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？答：(1)仿人機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；(2)仿人機(jī)器人的運(yùn)動操作控制，包括實(shí)時行走控制、手部操作的最優(yōu)姿態(tài)控制、自身碰撞監(jiān)測、三維動態(tài)仿真、運(yùn)動規(guī)劃和軌跡跟蹤；(3)仿人機(jī)器人的整體動力學(xué)及運(yùn)動學(xué)建模；(4)仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究；(5)仿人機(jī)器人的人機(jī)交互研究，包括視覺、語音及情感等方面的交互；(6)動態(tài)行為分析和多傳感器信息融合。三、論述題三、論述題：1.試論述機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢。答：科學(xué)技術(shù)水平是

8、機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會使機(jī)器人技術(shù)提高到一個更高的水平。未來機(jī)器人技術(shù)的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個方面：(1)工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)。探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載自重比，同時機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。(2)機(jī)器人控制技術(shù)。重點(diǎn)研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。(3)多傳感系統(tǒng)。為進(jìn)

9、一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。(4)機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)。多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。(5)虛擬機(jī)器人技術(shù)?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙控操作和人機(jī)交互。

10、(6)多智能體控制技術(shù)。這是目前機(jī)器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。(7)微型和微小機(jī)器人技術(shù)。這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動方式、控制方，法、傳感

11、技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。(8)軟機(jī)器人技術(shù)。主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機(jī)器人對人是友好的。(9)仿人和仿生技術(shù)。這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。2.試論述精度、重復(fù)精度與分辨率之間的關(guān)系。答：精度、重復(fù)精度和分辨率用來定義機(jī)器人手部的

12、定位能力。精度是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，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)動位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次運(yùn)動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)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。精度和分辨率不一定相關(guān)。一臺設(shè)

13、備的運(yùn)動精度是指命令設(shè)定的運(yùn)動位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后能夠達(dá)到的運(yùn)動位置之間的差距，分辨率則反映了實(shí)際需要的運(yùn)動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)動速度控制和驅(qū)動方式、定位和緩沖等因素。由于機(jī)器人有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，不同回轉(zhuǎn)半徑時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