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《工業(yè)機(jī)器人 》 一、填空題 1、按坐標(biāo)形式分類(lèi)，機(jī)器人可分為 、 、球坐標(biāo)型 和 四種基本類(lèi)型。 2、作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是 、 和 。 3、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有 、 、 、重復(fù)定位精度、 、承載能力及最大速度等。 4、自由度是指機(jī)器人所具有的 的數(shù)目，不包括 的開(kāi)合自由度。 5、機(jī)器人分辨率分為 和 ，統(tǒng)稱(chēng)為 。 6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 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(pán)可分為 、 和 等三種基本類(lèi)型。 8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有 、 、 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 、 、 、重復(fù)性、 、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 的數(shù)目。 11、機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指 。 12、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有 、 和 三種。 13、機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有 測(cè)速發(fā)電機(jī) 和 增量式碼盤(pán) 。 14、機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為 控制方式、 控制方式和 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 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 、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(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用 來(lái)標(biāo)記。 A R B W C B D L 4、RRR型手腕是 自由度手腕。 A 1 B 2 C 3 D 4 5、真空吸盤(pán)要求工件表面 、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 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 傳感器。 A 力或力矩 B 接近覺(jué) C 觸覺(jué) D 位置 8、 手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 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 、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 。 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 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 坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來(lái)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(shuí)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(cè)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(jué)傳感器 B接觸覺(jué)傳感器 C滑動(dòng)覺(jué)傳感器 D壓覺(jué)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(wèn)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(wèn)題 D容易產(chǎn)生廢品 19、下面哪個(gè)國(guó)家被稱(chēng)為 “機(jī)器人王國(guó)”？C A 中國(guó) B 英國(guó) C 日本 D 美國(guó) 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(guò)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(pán)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(chēng)來(lái)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(cè)量重量的傳感器。Y 9、激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。Y （ ） 10、機(jī)械手亦可稱(chēng)之為機(jī)器人。Y （ ） 四、簡(jiǎn)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(lái)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(zhuān)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。控制時(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(guò)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(guò)傳感器獲得周?chē)h(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)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(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專(zhuān)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(lái)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(lái)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(guò)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(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)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(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)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(jiǎn)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、機(jī)器人手爪有哪些種類(lèi)，各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件； （2）磁力吸盤(pán)：通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類(lèi)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(pán)：利用真空原理來(lái)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(lái)測(cè)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(kāi)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(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)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(lèi)型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。 （1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)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(chǎng)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(jiǎn)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(guò)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(jué)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(lèi)，可以將機(jī)器人分為哪幾大類(lèi)？試簡(jiǎn)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(lèi)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(lái)，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(lái)測(cè)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(kāi)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(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。 14、根據(jù)機(jī)器人作業(yè)水平的高低，機(jī)器人語(yǔ)言通常分為哪幾類(lèi)？ 答：機(jī)器人編程語(yǔ)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(lái)描述各種操作，要在 程序中說(shuō)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。 15、工業(yè)機(jī)器人主要有哪些編程方式？試簡(jiǎn)述之。 16、機(jī)器人機(jī)械夾持式手按手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為哪兩種？各有何典型機(jī)構(gòu)？答：按手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型可分兩類(lèi)：它分為直線式和圓弧式兩種。典型機(jī)構(gòu)：a齒輪齒條式b螺母絲杠式c凸輪式d平行連桿式.回轉(zhuǎn)型典型:a楔塊杠桿式b滑槽杠桿式c連桿杠桿式d齒輪齒條式e自重杠桿式 17、機(jī)器人吸附式手分為哪兩種？各有何特點(diǎn)？ 答：根據(jù)吸附力的產(chǎn)生方法不同，將其分為：氣吸式,磁吸式（1）氣吸式:氣吸式手是利用吸盤(pán)內(nèi)的壓力與外界大氣壓之間形成的壓力差來(lái)工作的，根據(jù)壓力差形成的原理不同，可分為：a擠壓排氣式b氣流負(fù)壓式c真空抽氣式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸力來(lái)抓取工件的，因此只能對(duì)鐵磁性工件起作用（鋼、鐵等材料在溫度超過(guò)723℃時(shí)就會(huì)失去磁性），另外，對(duì)不允許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。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方法不同，磁吸式手可分為：a永磁式b勵(lì)磁式 18、機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器有哪幾種？ 答：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器是利用電能來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，常見(jiàn)主要有：步進(jìn)電機(jī)（steppingmotor)、直流（DC）伺服電機(jī)、交流（AC）伺服電機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī) 19、機(jī)器人軌跡控制的兩種方式是什么？ 答：如果要求機(jī)器人沿著一定的目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)則是軌跡控制。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)械臂，軌跡控制常用示教再現(xiàn)方式。示教再現(xiàn)分兩種：點(diǎn)位控制（ＰＴＰ），用于點(diǎn)焊、更換刀具等情況；連續(xù)路徑控制（ＣＰ），用于弧焊、噴漆等作業(yè)。如果機(jī)器人本身能夠主動(dòng)地決定運(yùn)動(dòng)，那么可經(jīng)常使用路徑規(guī)劃加在線路徑跟蹤方式進(jìn)行控制。 五、按照下圖中給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫(xiě)一段符合要求的運(yùn)動(dòng)控制指令。 六、請(qǐng)解讀下列程序，并寫(xiě)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(huà)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