机器人技术导论 课后习题答案

机器人技术导论

课后习题

1、智能机器人的含义是什么？

因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同。

2、直流电机的额定值有哪些？

答：型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、励磁方式、励磁电压、励磁电流、定额、绝缘等级、额定温升。

3、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？

答：光源：用于表现特征

光源控制器：用于给光源供电

镜头：用于成像

延长管：用于改变像距

相机：用于物理图像到电子信号的转换

采集卡：用于将相机中的电子信号传输到计算机中

计算机、嵌入式系统、智能相机等：用于分析图像

机器视觉软件：用于处理图像，得到所以需要数据结果

运动控制：用于控制气缸、机械手、马达等运动，以完成机器的功能

传感器：位置传感器、存在传感器、安全传感器，用于判断产品有没有、到位否之类

4、简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。

答：模糊逻辑控制器由4个基本部分组成，即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。

(1) 模糊化：将检测输入变量值变换成相应的论域，将输入数据转换成合适的语言值。

(2) 知识库：包含应用领域的知识和控制目标，它由数据和模糊语言控制规则组成。

(3) 推理算法：从一些模糊前提条件推导出某一结论，这种结论可能存在模糊和确定两种情况。

(4) 逆模糊化：将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为系统的输入值。

5、试述机器人滑模变结构控制的基本原理。

答：滑模变结构控制是变结构控制系统的一种控制策略。这种控制策略与常规控制的根本区别在于控制的不连续性，即一种使系统“结构”随时间变化的开关特性。该控制特性可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动，即所谓的“滑动模态”或“滑模”运动。这种滑动模态是可以设计的，且与系统的参数及扰动无关。这样，处于滑模运动的系统就具有很好的鲁棒性。

6、机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。

答：1）通过示教过程得到机器人轨迹上特征点的位姿。对于直线需要得到起始点和终点，对于圆弧需要得到弧上三点；

2）根据轨迹特征（直线/园弧/其它）和插补策略（定时/定距/其它）进行相应的插补运算，求出该插补点的位姿值；

3）根据机器人逆运动学原理，求出手臂解，即对应于插补点位姿的全部关节角…,；

4）以求出的关节角为相应关节位置控制系统的设定值，分别控制n个关节驱动电机；

5）和关节驱动电机同轴连接的光轴编码器给出该关节当前实际位置值，进行反馈，位置控制系统根据此位置误差（设定值—反馈值）实施控制以消除误差，使机器人达到所要求的位姿。

7、对（工业）机器人进行位置和力的控制时，试比较关节空间控制器设计和操作空间控制器设计的不同点，并画出一个机器人单关节的关节空间控制器和操作空间控制器的控制系统框图。

答：操作空间控制器设计时，是通过关节位置确定各关节的旋转角，必须先求出运动方程的正解，进行空间运动后，再求出运动方程的反解。而关节空间控制器设计是直接针对旋转角进行的，不需要对运动方程求正解和反解。

单关节的关节空间控制器控制系统框图：

单关节操作空间控制器的控制系统框图：

8、以多自由度工业机器人为例，分析讨论机器人的控制：

（1）分析讨论工业机器人的位置控制、速度控制、加速度控制和力控制的特点及其区别；

（2）给出操作空间及驱动空间的单个关节的机器人控制框图，并说明其控制过程。

（3）比较关节空间控制器设计和操作空间控制器设计的不同点。

答：（1）位置控制：工业机器人位置控制的目的，就是要使机器人各关节实现预先所规划的运动，最终保证工业机器人终端(手爪)沿预定的轨迹运行。这类运动控制的特点是连续控制工业机器人手爪(或工具)的位姿轨迹。一般要求速度可控、轨迹光滑且运动平稳。轨迹控制的技术指标是轨迹精度和平稳性。速度控制意味着各个关节马达的运动联合进行，并以不同的速度同时运行以保证夹手沿着笛卡尔坐标轴稳定运动。分解运动速度控制先把期望的夹手运动分解为各个关节的期望速度，然后对各个关节实行速度伺服控制。加速度控制分解运动加速度控制首先计算出工具的控制加速度，然后把它分解为相应的各个关节加速度，再按照动力学方程计算出控制力矩。力控制除了在一些自由度方向进行位置控制外，还需要在另一些自由度方向进行力控制。

（2）机器人控制器的控制结构形式，常见的有：集中控制、分散控制和递阶控制等。

如图表示PUMA机器人两级递阶控制的结构图。

机器人控制系统以机器人作为控制对象，它的设计方法及参数选择，仍可参照一般计算机/嵌入式控制系统。现有的工业机器人大多采用独立关节的PID控制。如图所示PUMA机器人的控制结构即为一典型。

由于独立关节PID控制未考虑被控对象（机器人）的非线性及关节间的耦合作用，因而控制精度和速度的提高受到限制。

斯坦福机械手具有反馈控制，其一个关节控制方框图如图所示。从图可见，它有个光学编码器，与测速发电机一起组成位置和速度反馈。这种工业机器人是一种定位装置，它的每个关节都有一个位置控制系统。

要提高响应速度，通常是要提高系统的增益以及由电动机传动轴速度负反馈把某些阻尼引入系统，以加强反电势的作用。

要做到这一点，可以采用测速发电机，或者计算一定时间间隔内传动轴角位移的差值。

传递函数：

要提高响应速度，通常是要提高系统的增益以及由电动机传动轴速度负反馈把某些阻尼引入系统，以加强反电势的作用。要做到这一点，可以采用测速发电机，或者计算一定时间间隔内传动轴角位移的差值。由于机器人机械手是通过工具进行操作作业的，所以其末端工具的动态性能将直接影响操作质量。又因末端的运动是所有关节运动的复杂函数，因此，即使每个关节的动态性能可行，而末端的动态性能则未必能满足要求。

（3）操作空间控制器设计时，是通过关节位置确定各关节的旋转角，必须先求出运动方程的正解，进行空间运动后，再求出运动方程的反解。而关节空间控制器设计是直接针对旋转角进行的，不需要对运动方程求正解和反解。

9、写出齐次变换矩阵T A B，它表示相对固定坐标系{A}作以下变换：

（a）绕z A轴转900；（b）再绕x A轴转–900；（c）最后作移动(3,7,9)T。

答：

10、写出齐次变换矩阵T A

B ，它表示相对运动坐标系{B}作以下变换：

（a ）移动(3,7,9)T ； （b ）再绕x B 轴转–900； （c ）绕z B 轴转900。 答：

11、求下面齐次变换

?

?

???

???????---1000

000121001010

的逆变换T -1。

答：0010100

10102000

1-?????

???-?

???

12、如图所示为二自由度机械手，已知各杆长度分别为d 1，d 2。 （1）进行机器人运动学分析的步骤有那些？结合如图所示的二自由度机械手，通过建立坐标系及坐标变换矩阵0T 1，1T 2等，求出机械手末端O 3点的位置和速度方程；

（2）求解该机器人的运动学反解。 答：（1）由题意已知，则：

10

T =11

1

10000001000

01c s s c

-?????????

???,21T =2

2122

00000100

01c s L s c -????????

????

题21图 二连杆机械手

y

图1

30

T =10T 21T =12121112

12110000100

01c s L c s

c L s -????????

????

其中()()12121212cos ,sin c s θθθθ=+=+

《我看机器人》 学院：理学院 学号：5502211005 姓名：黄志涵 班级：应用物理学111班

摘要：在21世纪，随着科学技术的发展，机器人的研究和发展也将会更进一步。机器人原本起源在美国，但其在美国的发展速度远远不如日本。这里面主要的原因，可能是因为日本劳动力短缺，大部分需要劳动力的工厂得不到劳动力，所以日本政府大力发展机器人产业，用机器人代替短缺的劳动力资源。本文通过三部分简要阐述有关机器人一些发展和应用，以及未来机器人更大的应用前景。 关键词：机器人，机器人发展史，关键技术，分类，应用 正文： 第一部分：机器人的发展史 从1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。机器人历史有了如下的发展：1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。 1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。 1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。 1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation 公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统. 1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。 1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家

FANUC 机器人基本操作指导
1.概论----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1）机器人的构成------------------------------------------------------------------------------------------- 1 2）机器人的用途------------------------------------------------------------------------------------------- 1 3）FANUC 机器人的型号-------------------------------------------------------------------------------- 1 2.FANUC 机器人的构成--------------------------------------------------------------------------------- 1
1）FANUC 机器人软件系统------------------------------------------------------------------------------- 1 2）FANUC 机器人硬件系统------------------------------------------------------------------------------- 2
(1). 机器人系统构成------------------------------------------------------------------------------ 2 (2). 机器人控制器硬件--------------------------------------------------------------------------- 2 3.示教盒 TP------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 1）TP 的作用------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 2）认识 TP 上的键------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3）TP 上的开关---------------------------------------------------------------------------------------------- 4 4）TP 上的显示屏------------------------------------------------------------------------------------------- 5
安全操作规程
5
编程
6
1.通电和关电------------------------------------------------------------------------------------------------ 7
1）通电-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2）关电-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.手动示教机器人----------------------------------------------------------------------------------------- 7
1）示教模式-------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2）设置示教速度-------------------------------------------------------------------------------------------- 8 3）示教-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8
3.手动执行程序--------------------------------------------------------------------------------------------- 8
4.自动运行---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9

. . 工业机器人技术 试卷B 卷 答案及评分标准 出卷教师： 适应班级： 考试方式： 本试卷考试分数占学生总评成绩的70 % 题号 一 二 三 四 五 总分 核分人 得分 复查总分 总复查人 （本题36分）一、简答(每小题6分，共36分) 1．简述工业机器人的主要应用场合。 1) 恶劣工作环境及危险工作，如：压铸车间及核工业等领域的作业环境。(2分) 2) 特殊作业场合和极限作业，如：火山探险、深海探密和空间探索等领域。(2分) 3) 自动化生产领域，如：焊接机器人、材料搬运机器人、检测机器人、装配机器人、喷漆和喷涂 机器人。(2分) 2．说明工业机器人的基本组成部分。 工业机器人由三大部分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。 六个子系统是驱动系统(1分)、机械结构系统(1分)、感受系统(1分)、机器人－环境交互系统(1分)、人机交互系统(1分)和控制系统。(1分) 3．简述工业机器人关节制动器的作用。 许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器, 其作用是: 在机器人停止工作时, 保持机械臂的位置不变; 在电源发生故障时, 保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。(6分) 4．机器人的新型驱动方式有哪些？新型驱动方式有什么优点？ 磁致伸缩驱动、压电晶体驱动器、形状记忆金属、静电驱动器(4分)。新型驱动方式可以实现驱动元件的简单化和微型化，更适宜于机器人的使用。(2分) 5．试述运用D-H 方法建立机器人运动学方程时，如何建立连杆坐标系？ 建立连杆坐标系的规则如下: ① 连杆n 坐标系的坐标原点位于n +1关节轴线上,是关节n +1的关节轴线与n 和n +1关节轴 线公垂线的交点。(2分) ② Z 轴与n +1关节轴线重合。 (2分) ③ X 轴与公垂线重合;从n 指向n +1关节。(1分) ④ Y 轴按右手螺旋法则确定。(1分) 6．工业机器人控制系统的特点有哪些？ (1) 机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。(2分) (2) 是一个多变量控制系统，要求系统具有一定的智能性。(1分) (3) 是一个复杂的计算机控制系统。(1分) (4) 描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,各变量之间还存在耦合。(1分) (5) 机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成, 因此存在一个“最优”的问题。(1分) （本题10分）二、有一旋转变换，先绕固定坐标系0X 轴转30°，再绕0Y 轴转60°， 最后沿0Z 轴移动10，试求其变换矩阵。(列出A 的计算式4分，列出齐次变换矩阵4分，得出答案2分) 解： (0,0,10)(,60)(,30) 13 3 0241 000cos 600sin 600100031 010001000cos30sin 30000 ==2200110sin 600cos 6000sin 30cos300313 00 100010001102440 01A Trans Rot Y Rot X =??? ??? ?????????????--?? ????????????-???????- ?????????????? ???? 得分 评卷人 得分 评卷人 学院名称 专业班级 姓名： 学号： 密 封 线 内 不 要 答 题 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 密 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 封 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 《工业机器人技术》试卷B 第2页（共4页） 《工业机器人技术》试卷B 第1页（共4页）

第一章绪论 一、填空1 、手臂、 下肢运动 2、示教再现机器人、感知机器人、智能机器人 3、日系、欧 系二、选择 1、 D 2、D 3、C 三、判断 1、2 2、“ 3、X 第二章工业机器人的机械结构和运动控制 一、填空 1 、自由 度 2、操作机、控制器、示教器、末端执行器、操作机、控制器、示教器 3、点位运动 （PTP、连续路径运动（CP、CP 4、正 向二、选 择 1、D 2、D 三、判断 第三章手动操纵工业机器人、填空1 、机器人轴、基座轴、基座 轴、外部轴2 、工具3 、点动 二、选择 1、D 2、D 三、判断 1、X 2、X 3、“ 4、X 5、“ 四、综合应用

表手动移动机器3-6 人要领

第四章初识工业机器人的作业编程一、填空1、示教、程 序、再现2、跟踪 3、离线编程 二、选择 1、B 2、D 3、D 三、判断 1>V 2、“ 3、X 4、X 5>V 四、综合应用 表直线轨迹作业 4-6示教

第五章搬运机器人的作业编程 、填空1 、龙门式搬运机器人、悬臂式搬运机器人、侧壁式搬运机器人、摆臂式搬运机器人 2 、吸附式、夹钳式、仿人式 3 、机器人控制柜、示教器、气体发生装置、气吸附手爪 、选择 1、D 2、D 三、判断 1>V 2、“ 3、“ 四、综合应用 略 第六章码垛机器人的作业编程 一、填空1 、龙门式码垛机器人、摆臂式码垛机器人2、吸附式、夹板式、抓取式、组合式3 、 操作机、机器人控制柜、示教器、真空发生装置、气体发生装置4 、一进一出、一进两出、两进两出 二、选择 1、A 2、A 三、判断 1、x 2、X 3、“ 四、综合应用略 第七章焊接机器人的作业编程 一、填空1 、关节式2 、C 型、伺服 3、弧焊、示教器、焊枪、操作机、弧焊电源 4、双、 双、H 二、选择 1 、B 2 、D 3、D

关于智能机器人的学习报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXXXXXX 专业：自动化 班级：2012-4

【摘要】人类社会发展至今，经历了蒸汽机，电气，信息3大工业革命，这三次巨大的变革彻底改变了人类社会的发展与进程。而如今，机器人技术的发展可以视为第四次工业革命。从世界上第一个机器人诞生到现在，机器人技术经历了一个长期而缓慢的发展过程。随着计算机技术、微电子技术、网络技术等一系列相关的飞速发展，机器人技术也得到了长足的发展。不仅工业机器人水平不断提高，各种用于非制造业的先进机器人系统也有了很大的进展。机器人技术代表了机电一体化技术的最高研究成果，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制理论及人工智能等多门学科，是当代科学技术发展最活跃的领域之一。机器人的研究、制造和应用程度，在一定程度上代表了一个国家或公司科技水平和经济实力。目前，国际上各大公司都在竞相研制各类先进机器人，以向世人展示其强大的工业实力。 【关键字】分类结构硬件组成研究热点发展趋势 一、机器人分类 机器人按其智能程度可分为一般机器人和智能机器人。 一般机器人是指不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能的机器人。到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考采用什么样的动作。感觉要素包括能感知视觉、接近、距离的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉的接触型传感器。这些要素实质上就相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传感器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制及伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是应赋予机器人的必备要素。思考要素包括判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。

Word 格式 工业机器人技术题库及答案 一、判断题 第一章 1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√ 2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。 × 3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器 4 大件组成。 × 4、示教盒属于机器人 - 环境交互系统。× 5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。× 6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。√ 7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。× 第二章 1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。√ 2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。× 3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。√ 4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。√ 5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。√ 6、柔性手属于仿生多指灵巧手。√ 7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。√ 8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。√ 9、一般工业机器人手臂有 4 个自由度。× 10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。× 11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。√ 12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。√ 13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。√ 第三章 1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。× 2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。√ 第四章 1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。√ 2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。× 3、工业机器人用力觉控制握力。× 4、超声波式传感器属于接近觉传感器。√ 5、光电式传感器属于接触觉传感器。× 6、喷漆机器人属于非接触式作业机器人。√ 7、电位器式位移传感器，随着光电编码器的价格降低而逐渐被取代。√ 8、光电编码器及测速发电机，是两种广泛采用的角速度传感器。× 9、多感觉信息融合技术在智能机器人系统中的应用, 则提高了机器人的认知水平。 √ 第五章 1、机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。√

机器人导论课后学习 13301084-钟奎 （1）ARM的发展简史 ARM最早于1990年由Acorn改组而来，之前Acorn时期开发出自己第一代32位、6MHz、3.0μm处理器，即ARM1，并用它做出一台 RISC指令集的计算机，也就是说当时还是在沿袭传统的方式，自己设计芯片出售芯片，早期使用Acorn 芯片产品的包括苹果的Newton pad等。RISC 即精简指令集计算机，起初为达到降低售价把面积设计的小，功耗低是顺带的优势，而价格低廉功耗少天然适合移动设备，1990年11月，从苹果获得150万英镑投资，从VLSI获25万英镑投资，Acorn则是12个工程师和作价150万英镑的IP，外加一个办公的谷仓，重组后的Acorn开启世界标准之旅。 初创时期的ARM没有商业经验没有管理经验，当然也没有世界标准这种愿景，运营资金紧张，工程师人心惶惶，最后ARM决定自己不生产芯片，转而以授权的方式将芯片设计方案转让给其他公司，即“Partnership”开放模式，公司在1993年实现盈利，1998年纳斯达克和伦敦证券交易所两地上市，同年基于ARM 架构芯片出货达5000万片。 进入2000年，开始受益于手机以及其他电子产品的迅速普及，ARM系列芯片呈爆炸性增长，2001年11月出货量累积突破十亿片，2011年基于ARM系列芯片单年出货79亿片，年营收4.92亿英镑（合7.85亿美元）,净利润1.13亿英镑。 ARM 的发展代表了半导体行业某种趋势，即从完全的垂直整合到深度的专业化分工，70年代半导体行业普遍采用上中下游的垂直整合封闭式生产体系，80年代开始半导体行业开始分化，出现垂直整合和分工化的系统制造、定制集成等两个体系，台积电的晶圆代工模式进一步推动了专业分工的发展，半导体行业分工进一步细化，形成IP、设计、晶圆、封装价上下游体系，ARM处于价值链顶端。 （2）STM32系列微控制器的特点 STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。 STM32控制器的主要优点： 使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核。哈佛结构。 1.25 DMIPS/MHz和0.19 mW/MHz。 Thumb-2指令集以16位的代码密度带来了32位的性能。单周期乘法指令和硬件除法指令。 内置了快速的中断控制器，提供了优越的实时特性，中断间的延迟时间降到只需6个 CPU周期，从低功耗模式唤醒的时间也只需6个CPU周期。

20180317 全国青少年机器人技术等级考试试卷（一级） 试卷编号：866879 试卷录入者：机器人包老师 试卷总分：100 出卷时间：2019-02-16 16:12 答题时间：30 分钟 分数：100 题数：45 一、单选题( 共30 题，每题 2 分，共60 分) 1. 如图所示，于力F1、F2 的大小关系描述正确的是？ [2 分] A.F1=F2 B.F1F2 D.不确定 参考答案： C 2. 机器人驱动方式不包括？[2 分] A.电力驱动 B.水驱动 C.气压驱动 D.液压驱动 参考答案： B 3. 下列关于秋千说法正确的是？[2 分 ] A.秋千荡到最低点时势能最大 B.秋千荡到最低点时动能最大 C.秋千荡到最高点时势能为零 D.秋千荡到最高点时动能最大 参考答案： B 4. 下列正确的是？[2 分] A.滑轮组可以省力 B.定滑轮可以省力 C.动滑轮用来改变力的方向

D.旗杆顶端有一个动滑轮 参考答案： A 5. 下列图中那一组是齿轮传动装置？[2 分] A. B. C. D. 参考答案： B 6. 下图中哪个实物运用到四边形原理？[2 分]

A. B. C. D. 参考答案： B 7. 动滑轮实质是？[2 分] A.等臂杠杆 B.费力杠杆 C.省力杠杆 D.以上都不是

参考答案： C 8. 传动链和齿轮传动共有的特点是？[2 分] A.同向传动 B.噪音小 C.准确无误的传递动力 D.自由调节距离 参考答案： D 9. 有关轮轴描述正确的是？[2 分] A.用轮轴工作一定是省力的 B.轮轴是能连续转动的杆杠 C.轮轴在转动时轮与轴的速度不一样 D.汽车的方向盘不是一种轮轴 参考答案： B 10. 关于单摆正确的说法是？[2 分] A.单摆运动周期与重力加速度有关 B.单摆运动周期与单摆的摆长无关 C.同一个单摆如果放在月球上，其运动周期与地球的一样 D.单摆等时性是说所有的单摆运动周期相等 参考答案： A 11. 汽车轮胎上设置花纹的目的是？[2 分] A.美观，没有实质用途 B.起到警示的作用 C.让轮胎减少与地面之间的摩擦，防止打滑 D.让轮胎增加与地面之间的摩擦，防止打滑 参考答案： D 12. 在杠杆结构中，杠杆绕着转动的固定点称为？[2 分 ] A.圆点 B.阻力点 C.支点 D.动力点 参考答案： C 13. 以下属于费力杠杆的一组是？ [2 分] A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 参考答案： C 14. 斧头的外形的设计，是利用（）能省力的原理。[2 分]

东北大学继续教育学院 机器人技术试卷（作业考核线上） B 卷 学习中心：院校学号：姓名： （共 4 页） 总分题号一二三四五六七八九十得分 一、选择题（4选1，多于4个的为多选题；共20分，每小题2分）打 1．当代机器人主要源于以下两个分支： 1)．计算机与数控机床 2)．遥操作机与数控机床 3)．遥操作机与计算机 4)．计算机与人工智能 2．运动学正问题是实现如下变换： 1)．从操作空间到关节空间的变换 2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)．从关节空间到操作空间的变换 3．动力学的研究内容是将机器人的______联系起来。 1)．传感器与控制 2)．运动与控制 3)．结构与运动 4)．传感系统与运动 4．为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时： 1)．速度恒定，加速度为零 2)．速度为零，加速度恒定 3)．速度为零，加速度为零 4)．速度恒定，加速度恒定

5．应用通常的物理定律构成的传感器称之为 1)．结构型 2)．物性型 3)．一次仪表 4)．二次仪表 6．测速发电机的输出信号为 1)．数字量 2)．模拟量 3)．开关量 4)．脉冲量 7．GPS全球定位系统，只有同时接收到____颗卫星发射的信号，才可以解算出接收器的位置。 1)．2 2)．3 3)．4 4)．6 8．如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业将会变得相当困难。此时应该考虑： 1)．PID控制 2)．柔顺控制 3)．模糊控制 4)．最优控制 9．谐波减速器特别适用于工业机器人的哪几个轴的传动？ 1)．S轴 2)．L轴 3)．U轴 4)．R轴 5)．B轴 6)．T轴 10．集控式足球机器人的智能主要表现在哪两个子系统？ 1). 机器人小车子系统 2). 机器人视觉子系统3). 机器人通信子系统 4). 机器人决策子系统 5). 机器人总控子系统 二、判断题（回答Y/N，Y表示正确，N表示错误；共30分，每题2分） 1．复合运动齐次矩阵的建立是由全部简单运动齐次矩阵求和所形成的。（N ） 2．关节i的效应表现在i 关节的末端。（Y） 3．增量式编码器比起绝对式编码器加工难、安装严、体积大、价格高。（N ） 4．步进电动机一般作为闭环伺服系统的执行机构。（N ） 5．示教-再现控制的给定方式中分直接示教和间接示教。直接示教便是操作人员通过手动控制盒上的按键，编制机器人的动作顺序，确定位置、设定速度或限时。（ N ）6．格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（ N ）

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机器人学导论 一、名词解释题： 二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。 四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。 x y z O u v w t 2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。 θ1 θ2 θ3 L 2 L 1 L 3 x 0 y 0 O 3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1 和θ2.

θ1 θ2 L 2 L 1 x y P 4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ A 和τ B 。 τ1 L 2 x y P L 1 τ2F A F B 0y f ?? ???? 0x f ?????? 5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长 l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅 可比矩阵为 1121221211212 212l s l s l s l c l c l c θθ---?? =? ?+?? J θ1 -θ2 l 2 l 1 x 0 y 0 O x 3 y 3v 3

人工智能机器人学导论 (1) 简介: (1) 作者简介 (2) 机器人控制器与程序设计 (3) 简介: (3) 机器人制作入门篇 (6) 简介: (6) 作者简介 (6) 机器人智能控制工程 (8) 简介: (8) 人工智能机器人学导论 作者：Ricky 文章来源：本站原创更新时间：2006年05月03日打印此文浏览数：2370 Slides for Second Edition (Beta) Chapter 1: What are Robots?. ppt slides and the pdf version (good a quick look) Chapter 2: Telesystems. the pdf version Chapter 3: Biological Foundations of the Reactive Paradigm. ppt slides and pdf version Chapter 5: The Reactive Paradigm Chapter 6: Selecting and Combining Behaviors Chapter 7: Common Sensors and Sensing Techniques Chapter 8: Designing a Behavior-Based Implementation Chapter 9: Multi-Agents Chapter 10: Navigation and the Hybrid Paradigm Chapter 11: Topological Path Planning Chapter 12: Metric Path Planning Chapter 13: Localization and Mapping Chapter 14: Affective Robots Chapter 15: Human-Robot Interaction Chapter 16: What Can Robot Do and What Will They Be Able to Do? 简介: 本书系统地介绍了人工智能机器人在感知、导航、路径规划、不确定导航等领域的主要内容。全书共分两大部分。第一部分共八章，它定义了什么是人工智能机器人，并介绍了为什么需要人工智能。重点介绍了人工智能机器人中智能组织的三个主要结构范式：慎思式、反应式及慎思/反应混合式。这部分还专门介绍了反应式行为的感知和编程技术，以及多智能体群体之间的协调和控制等问题。第二部分共四章，其中三章讲述了定性和定量导航、路径规划技术和在不确定性管理方面的工作。最后一章总结性地介绍了计算机视觉方面的最新技术在机器人中的应用，以及移动机器人在各个领域应用的发展展望。本书每章后均附有参考文献和习题。许多章节还列举了一些实例，用以说明本书讲述的概念和方法在实际机器人中的应用。本书内容丰富，反映了智能机器人学的基础和先进的理论和技术。本书可作为计算机、电子及自动化等专业本科高年级学生和研究生的教材或参考书，也可供从事智能机器人方面研究的教师和研究人员学习参考。

精选机器人技术试题及答案资料word 第1章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。 2、工业机器人是如何定义的？ 工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。 3、按几何结构，机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？ 机器人的自由度（Degree of Freedom, DOF）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标，它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。 机器人的工作空间（Working Space）是指机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。由于末端执行器的形状尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不安装末端执行器时的工作区域。 第2章 1、机器人系统由哪三部分组成？答：操作机、驱动器、控制系统 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？ 答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节）连接在一起的空间开链机构，主要由手部、腕部、臂部和机座构成。 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？ 答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的最前端。 分类：1.机械夹持式手2.吸附式手3.专用手4.灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。典型机构：a齿轮齿条式b螺母丝杠式c凸轮式d平行连杆式.回转型典型:a楔块杠杆式b滑槽杠杆式c连杆杠杆式d齿轮齿条式e自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式（1）气吸式:气吸式手是利用吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a挤压排气式b气流负压式c真空抽气式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。根据磁场产生的方法不同，磁吸式

第1 章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。 2、工业机器人是如何定义的？ 工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机 可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。 3、按几何结构，机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？ 机器人的自由度（Degree of Freedom, DOF ）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立 运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标， 它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。 机器人的工作空间（Working Space）是指机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。 由于末端执行器的形状尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不 安装末端执行器时的工作区域。 第2 章 1、机器人系统由哪三部分组成？答：操作机、驱动器、控制系统 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？ 答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节）连接在一起的空间开链机构， 主要由手部、腕部、臂部和机座构成。 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？ 答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工 件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作 的功能，并安装于机器人手臂的最前端。 分类：1.机械夹持式手 2.吸附式手 3.专用手 4.灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。 典型机构： a 齿轮齿条式 b 螺母丝杠式 c 凸轮式 d 平行连杆式.回转型典型:a 楔块杠杆式 b 滑槽杠杆式 c 连杆杠杆式 d 齿轮齿条式 e 自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式（1）气吸式:气吸式手是利用 吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a 挤压排气式 b 气流负压式 c 真空抽气式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力 来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。 根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为： a 永磁式 b 励磁式

Chapter 4 Planar Kinematics Kinematics is Geometry of Motion . It is one of the most fundamental disciplines in robotics, providing tools for describing the structure and behavior of robot mechanisms. In this chapter, we will discuss how the motion of a robot mechanism is described, how it responds to actuator movements, and how the individual actuators should be coordinated to obtain desired motion at the robot end-effecter. These are questions central to the design and control of robot mechanisms. To begin with, we will restrict ourselves to a class of robot mechanisms that work within a plane, i.e. Planar Kinematics . Planar kinematics is much more tractable mathematically, compared to general three-dimensional kinematics. Nonetheless, most of the robot mechanisms of practical importance can be treated as planar mechanisms, or can be reduced to planar problems. General three-dimensional kinematics, on the other hand, needs special mathematical tools, which will be discussed in later chapters. 4.1 Planar Kinematics of Serial Link Mechanisms Example 4.1 Consider the three degree-of-freedom planar robot arm shown in Figure 4.1.1. The arm consists of one fixed link and three movable links that move within the plane. All the links are connected by revolute joints whose joint axes are all perpendicular to the plane of the links. There is no closed-loop kinematic chain; hence, it is a serial link mechanism. Figure 4.1.1 Three dof planar robot with three revolute joints To describe this robot arm, a few geometric parameters are needed. First, the length of each link is defined to be the distance between adjacent joint axes. Let points O, A, and B be the locations of the three joint axes, respectively, and point E be a point fixed to the end-effecter. Then the link lengths are E B B A A O ===321,,A A A . Let us assume that Actuator 1 driving

-- 全国青少年机器人技术等级考试试卷 (二级) 一、单项选择题（在四个备选答案中只有一个是正确的，将正确的答案填入括号中,多选或不选 均不得分。30题×2分／题=６0分） 1.2017年11月11日,在安徽邮政合肥邮区有一批机器人“小黄人”正式上岗,它们的工作内容是？（ A ) Ａ.智能分拣快递 B.智能清扫垃圾 C.智能送餐 D.智能跟随 2. 机器人三定律由谁提出？ A Ａ.美国科幻家艾萨克?阿西莫夫 B ．乔治?德沃尔 C.意大利作家卡洛?洛伦齐尼 D ．捷克剧作家卡尔?恰佩克 ３. 电机是将电能转化为( D ）的传动装置。 A.动能 B.磁能 Ｃ.运动能 D.机械能 4. 相传诸葛亮发明了木牛流马，下列说法正确的是?C A ．它是用来载人的交通工具 B ．它是古代用来运送军粮的军用机器人 C.它是用来模仿动物行为的工具 Ｄ.它是用来耕地的农用工具 题号 一 二 三 总分 分数 得分 评阅人 密封线内勿答题） 考点 专业 机器人 姓名 身份证号 （密封线内勿答题）

5.一般情况下物体之间的滚动摩擦力？( C ) A.等于滑动摩擦力Ｂ.大于滑动摩擦力Ｃ.小于滑动摩擦力D．不确定 ６. 下列有关直升飞机起飞时螺旋桨的说法正确的是？ A A.桨叶上侧空气流动速度比下侧快 B.桨叶上侧空气流动速度比下侧慢 C．桨叶上侧所受气压比下侧大 D.桨叶空气流动速度快的一侧所受的压力更大 7.如图,石油开采机上应用了什么机构？（A ） A．曲柄滑块 B.斜面 C.双曲柄 Ｄ.几轮 ８.下图按从左到右的顺序分别表示的是?（B ) A.滚动凸轮、槽形凸轮、圆形凸轮 B.移动凸轮、槽形凸轮、盘形凸轮 C．滚动凸轮、圆柱凸轮、圆形凸轮Ｄ.移动凸轮、圆柱凸轮、盘形凸轮 9.右图表示的是什么机构？( C ） A．等高凸轮 B.等径凸轮 C．等宽凸轮 D.等长凸轮 1０．六足机器人中装有分别控制机器人两边的电机,当左侧电机向前速度为1５0,右侧电机向前速度为25０时，六足机器人会？( B ） A.向右转 B.向左转，并且是一边前行一边左转 Ｃ.以左边中间的足部为圆心向左转Ｄ．以左边靠前的足部为圆心向左转