工業(yè)機(jī)器人

一、填空題

1、按坐標(biāo)形式分類，機(jī)器人可分為 直角坐標(biāo)型 、 圓柱坐標(biāo)型 、球坐標(biāo)型

和 關(guān)節(jié)坐標(biāo)型 四種基本類型。

2、作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是 控制系統(tǒng) 、 傳感系統(tǒng) 和 機(jī)械系統(tǒng) 。

3、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有 自由度 、 定位精度 、 工作范圍 、重復(fù)定位精度、 分辨率 、承載能力及最大速度等。

4、自由度是指機(jī)器人所具有的 獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的 的數(shù)目，不包括 末端操作器 的開合自由度。

5、機(jī)器人分辨率分為 編程分辨率 和 控制分辨率 ，統(tǒng)稱為 系統(tǒng)分辨率 。

6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 精度 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7、根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤可分為 真空吸盤 、 氣流負(fù)壓吸盤 和

擠氣負(fù)壓吸盤 等三種基本類型。

8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有 示教再現(xiàn)運(yùn)動(dòng) 、 關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng) 、 空間直線運(yùn)動(dòng) 和空間曲線運(yùn)動(dòng)。

9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有 靈敏度 、 線性度 、 測量范圍 、重復(fù)性、 精度 、分辨率、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等。

10、自由度是指機(jī)器人所具有的 獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng) 的數(shù)目。

11、機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指 在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作、同一命令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次時(shí)，其位置分散情況 ? 。

12、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有 ?液壓驅(qū)動(dòng) ? 、 氣壓驅(qū)動(dòng) 和 電氣驅(qū)動(dòng) ?三種。

13、機(jī)器人上常用的可以測量轉(zhuǎn)速的傳感器有 ?測速發(fā)電機(jī) 和 增量式碼盤 。

14、機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為 力 控制方式、 ?軌跡

控制方式和 示教 控制方式。

15、按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為： 串聯(lián)機(jī)器人、 并聯(lián)機(jī)器人 ?。

二、單項(xiàng)選擇題(請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)最佳答案。)

1、 工作范圍是指機(jī)器人 B ? ? 或手腕中心所能到達(dá)的點(diǎn)的集合。

A 機(jī)械手 ?B 手臂末端 ?C 手臂 ?D 行走部分。

2、機(jī)器人的精度主要依存于 C ? ? 、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。

A傳動(dòng)誤差 ?B 關(guān)節(jié)間隙 ?C機(jī)械誤差 ?D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

3、滾轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)360°無障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用 A ?來標(biāo)記。

A ?R ?B ?W ? ? ? ? ?C B ? ? ?D ?L

4、RRR型手腕是 C ?自由度手腕。

A ?1 ? ? ?B ?2 ? ?C 3 ? ? ?D 4

5、真空吸盤要求工件表面 D ? ? 、干燥清潔，同時(shí)氣密性好。

A 粗糙 ? B 凸凹不平 ? ?C 平緩?fù)黄?? ?D平整光滑

6、同步帶傳動(dòng)屬于 B ? ?傳動(dòng)，適合于在電動(dòng)機(jī)和高速比減速器之間使用。

A 高慣性 ?B 低慣性 ?C 高速比 ?D 大轉(zhuǎn)矩

7、機(jī)器人外部傳感器不包括 D ? 傳感器。

A 力或力矩 ? ?B 接近覺 ? ?C 觸覺 ? ? D 位置

8、 手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 C ? ?工件。

A 固定 ?B 定位 ?C 釋放 ?D 觸摸。

9、機(jī)器人的精度主要依存于 C ? ? ? 、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。

A傳動(dòng)誤差 ?B 關(guān)節(jié)間隙 ?C機(jī)械誤差 ?D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

10、機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和 C ? ? ?。

A ?點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制 ? B點(diǎn)到點(diǎn)控制 ? C 連續(xù)軌跡控制 ? D ?任意位置控制

11、焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括 A ? ?。

A 點(diǎn)焊和弧焊 B 間斷焊和連續(xù)焊 ?C 平焊和豎焊 ?D氣體保護(hù)焊和氬弧焊

12、作業(yè)路徑通常用 D ? 坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來描述。

A 手爪 ? ?B 固定 ? ?C 運(yùn)動(dòng) ? ?D工具

13、諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是 ? ? A ? 。

A扭轉(zhuǎn)剛度低 ?B 傳動(dòng)側(cè)隙小 ?C慣量低 ?D 精度高

14、機(jī)器人三原則是由誰提出的。（D）

?A 森政弘 ?B 約瑟夫·英格伯格 ? C 托莫維奇 ?D 阿西莫夫

15、當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）

?A 工業(yè)機(jī)器人 ?B 軍用機(jī)器人 ?C 服務(wù)機(jī)器人 ?D 特種機(jī)器人

16、手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）

A 位置與速度 ?B 姿態(tài)與位置 ?C 位置與運(yùn)行狀態(tài) ?D 姿態(tài)與速度

17、用于檢測物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：C ? ? ? ? ? ?

A接近覺傳感器 ? ? B接觸覺傳感器 ? ?C滑動(dòng)覺傳感器 ? ?D壓覺傳感器

18、示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問題是：B

A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大 ?B占用生產(chǎn)時(shí)間 C操作人員安全問題 ? D容易產(chǎn)生廢品

19、下面哪個(gè)國家被稱為 “機(jī)器人王國”？C

A 中國 ? ? ? B 英國 ? ? ? ?C 日本 ? ? ? D 美國

三、是非題（對(duì)劃“√”，錯(cuò)劃“×”）

1、示教編程用于示教－再現(xiàn)型機(jī)器人中 。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ?√ ?）

2、機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡， 即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移、速度和加速度。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ?√ ?）

3、關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。 ? ? （ × ?）

4、到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。 ? ? ? （ × ?）

5、磁力吸盤能夠吸住所有金屬材料制成的工件。 ? ? ? ?（ × ?）

6、諧波減速機(jī)的名稱來源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ?× ?）

8、由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測量重量的傳感器。Y ? ? ? ? ?（ ?√ ?）

9、激光測距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測。Y （ √ ?）

10、機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。Y （ √ ?）

四、簡答題

1、機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。 答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。

2、工業(yè)機(jī)器人控制方式有幾種？ 工業(yè)機(jī)器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 答：

1）點(diǎn)位控制方式（PTP）

這種控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿?？刂茣r(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。

2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）

這種控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成工作任務(wù)。

3）力（力矩）控制方式

在完成裝配、抓放物體等工作時(shí)，除要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)行工作，這時(shí)就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。

4）智能控制方式

機(jī)器人的智能控制時(shí)通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性及自學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)的發(fā)展有賴于近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。

4、機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？ 答:工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。

1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）

這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。

2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）

圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。

3）球坐標(biāo)型（2RP）

5、人手爪有哪些種類，各有什么特點(diǎn)？

答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來抓持工件；

（2）磁力吸盤：通過磁場吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；

（3）真空式吸盤：利用真空原理來抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣密性要好。

6、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？

兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來測量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤的精確位置。

7、工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類型，并簡要說明其特點(diǎn)。

（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。

（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。

（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設(shè)氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

8、常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？

齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)

9、在機(jī)器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個(gè)傳動(dòng)（減速）系統(tǒng)？

因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動(dòng)系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

10、機(jī)器人上常用的距離與接近覺傳感器有哪些？。

超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

11、 按機(jī)器人的用途分類，可以將機(jī)器人分為哪幾大類？試簡述之。

1) 工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。

2) 探索機(jī)器人 用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。

3) 服務(wù)機(jī)器人 一種半自主或全自主的機(jī)器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設(shè)備工作的更好。

4) 軍用機(jī)器人 用于軍事目的，或進(jìn)攻性的，或防御性的。

12、什么是示教再現(xiàn)式機(jī)器人？

答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置及其他信息存儲(chǔ)起來，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。

13、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？

兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來測量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤的精確位置。

五、按照下圖中給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫一段符合要求的運(yùn)動(dòng)控制指令。

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六、請(qǐng)解讀下列程序，并寫出注釋。

1、主程序

PROC main ()

? ?rInitAll;

? ?WHILE TRUE DO

IF di1=1 THEN

? ? rMoveRoutine;

? ? rHome;

ENDIF

WaitTime 0.3;

? ? ENDWHILE

ENDPROC

2、PROC rModPos()

!示教目標(biāo)點(diǎn)程序

MoveL pPick,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjCNV;

MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripper\WObj:=WobjBuffer;

MoveL pHome,v10,fine,tGripper;

ENDPROC

ENDMODULE

3、理解下面指令并畫出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。

PROC Routine1（）

MoveL p10,v1000,fine,tool1\WOBj:=wobj1;

MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1\WOBj:=wobj1;

ENDPROC

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