工業(yè)機器人

一、填空題

1、按坐標形式分類，機器人可分為 直角坐標型 、 圓柱坐標型 、球坐標型

和 關(guān)節(jié)坐標型 四種基本類型。

2、作為一個機器人，一般由三個部分組成，分別是 控制系統(tǒng) 、 傳感系統(tǒng) 和 機械系統(tǒng) 。

3、機器人主要技術(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、自由度是指機器人所具有的 獨立坐標軸運動的 的數(shù)目，不包括 末端操作器 的開合自由度。

5、機器人分辨率分為 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 、 氣流負壓吸盤 和

擠氣負壓吸盤 等三種基本類型。

8、機器人運動軌跡的生成方式有 示教再現(xiàn)運動 、 關(guān)節(jié)空間運動 、 空間直線運動 和空間曲線運動。

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

10、自由度是指機器人所具有的 獨立坐標軸運動 的數(shù)目。

11、機器人的重復(fù)定位精度是指 在同一環(huán)境、同一條件、同一目標動作、同一命令下，機器人連續(xù)重復(fù)運動若干次時，其位置分散情況 ? 。

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

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

14、機器人控制系統(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)分劃分機器人分為： 串聯(lián)機器人、 并聯(lián)機器人 ?。

二、單項選擇題(請在每小題的四個備選答案中，選出一個最佳答案。)

1、 工作范圍是指機器人 B ? ? 或手腕中心所能到達的點的集合。

A 機械手 ?B 手臂末端 ?C 手臂 ?D 行走部分。

2、機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傳動誤差 ?B 關(guān)節(jié)間隙 ?C機械誤差 ?D 連桿機構(gòu)的撓性

3、滾轉(zhuǎn)能實現(xiàn)360°無障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運動，通常用 A ?來標記。

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、同步帶傳動屬于 B ? ?傳動，適合于在電動機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傳動誤差 ?B 關(guān)節(jié)間隙 ?C機械誤差 ?D 連桿機構(gòu)的撓性

10、機器人的控制方式分為點位控制和 C ? ? ?。

A ?點對點控制 ? B點到點控制 ? C 連續(xù)軌跡控制 ? D ?任意位置控制

11、焊接機器人的焊接作業(yè)主要包括 A ? ?。

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

12、作業(yè)路徑通常用 D ? 坐標系相對于工件坐標系的運動來描述。

A 手爪 ? ?B 固定 ? ?C 運動 ? ?D工具

13、諧波傳動的缺點是 ? ? A ? 。

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

14、機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、當代機器人大軍中最主要的機器人為：（A）

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

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運動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操作人員勞動強度大 ?B占用生產(chǎn)時間 C操作人員安全問題 ? D容易產(chǎn)生廢品

19、下面哪個國家被稱為 “機器人王國”？C

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

三、是非題（對劃“√”，錯劃“×”）

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

2、機器人軌跡泛指工業(yè)機器人在運動過程中的運動軌跡， 即運動點的位移、速度和加速度。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ?√ ?）

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

4、到目前為止，機器人已發(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、諧波減速機的名稱來源是因為剛輪齒圈上任一點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、激光測距儀可以進行散裝物料重量的檢測。Y （ √ ?）

10、機械手亦可稱之為機器人。Y （ √ ?）

四、簡答題

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

2、工業(yè)機器人控制方式有幾種？ 工業(yè)機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）點位控制方式（PTP）

這種控制方式的特點是只控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點上的位姿?？刂茣r只要求工業(yè)機器人快速、準確地實現(xiàn)相鄰各點之間的運動，而對達到目標點的運動軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標是定位精度和運動所需的時間。

2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）

這種控制方式的特點是連續(xù)的控制工業(yè)機器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運動，而且速度可控，軌跡光滑，運動平穩(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，除要準確定位外，還要求使用適度的力或力矩進行工作，這時就要利用力（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，而是力（力矩）信號，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時也利用接近、滑動等傳感功能進行自適應(yīng)式控制。

4）智能控制方式

機器人的智能控制時通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識庫做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機器人具有了較強的適應(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、機器人參數(shù)坐標系有哪些？各參數(shù)坐標系有何作用？ 答:工業(yè)機器人的坐標形式有直角坐標型、圓柱坐標型、球坐標型、關(guān)節(jié)坐標型和平面關(guān)節(jié)型。

1）直角坐標/笛卡兒坐標/臺架型（3P）

這種機器人由三個線性關(guān)節(jié)組成，這三個關(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)。這種機器人在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過計算機實現(xiàn)；它可以兩端支撐，對于給定的結(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，容易達到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運動速度低，密封性不好。

2）圓柱坐標型（R3P）

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

3）球坐標型（2RP）

5、人手爪有哪些種類，各有什么特點？

答：（1）機械手爪：依靠傳動機構(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，同時氣密性要好。

6、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？

兩種基本形式：增量式、絕對式

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際值。在所有利用增量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進行復(fù)位。

絕對式：每個位置都對應(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，在任意時刻都可以確定碼盤的精確位置。

7、工業(yè)機器人常用的驅(qū)動器有那些類型，并簡要說明其特點。

（1）電動驅(qū)動器的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動慣性小，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)動比較困難。

（2）液壓驅(qū)動器的優(yōu)點是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度。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)動器目前多用于特大功率的操作機器人系統(tǒng)或機器人化工程機械。

（3）氣動驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，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、防爆等要求的點位控制機器人。

8、常用的工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)有那些？

齒輪傳動，蝸桿傳動，滾珠絲桿出傳動，同步齒形帶傳動，鏈傳動和行星齒輪傳動

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

因為現(xiàn)在的電機一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

10、機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、 按機器人的用途分類，可以將機器人分為哪幾大類？試簡述之。

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

2) 探索機器人 用于進行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。

3) 服務(wù)機器人 一種半自主或全自主的機器人，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) 軍用機器人 用于軍事目的，或進攻性的，或防御性的。

12、什么是示教再現(xiàn)式機器人？

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

13、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點是什么？

兩種基本形式：增量式、絕對式

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際值。在所有利用增量式編碼器進行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運行時進行復(fù)位。

絕對式：每個位置都對應(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，在任意時刻都可以確定碼盤的精確位置。

五、按照下圖中給定的運動軌跡，編寫一段符合要求的運動控制指令。

編輯

六、請解讀下列程序，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()

!示教目標點程序

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器人的運動軌跡圖。

PROC Routine1（）

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

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

ENDPROC

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