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《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 、 、球坐標(biāo)型 和 四種基本類型。 2、作為一個機(jī)器人，一般由三個部分組成，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 的開合自由度。 5、機(jī)器人分辨率分為 和 ，統(tǒng)稱為 。 6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 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 、 和 等三種基本類型。 8、機(jī)器人運(yùn)動軌跡的生成方式有 、 、 和空間曲線運(yùn)動。 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)動方式主要有 、 和 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 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(jī)器人 或手腕中心所能到達(dá)的點的集合。 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)能實現(xiàn)360無障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動，通常用 來標(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、真空吸盤要求工件表面 、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 傳動，適合于在電動機(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 C 觸覺 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位控制和 。 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(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括 。 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(hù)焊和氬弧焊 12、作業(yè)路徑通常用 坐標(biāo)系相對于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動來描述。 A 手爪 B 固定 C 運(yùn)動 D工具 13、諧波傳動的缺點是 。 A扭轉(zhuǎn)剛度低 B 傳動側(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運(yùn)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(qiáng)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(jī)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(jī)器人中 。 （ ） 2、機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動過程中的運(yùn)動軌跡， 即運(yùn)動點的位移、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(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)動形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動有復(fù)合運(yùn)動如直線運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合。2直線運(yùn)動的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(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)動機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來實現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動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(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點上的位姿?？刂茣r只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實現(xiàn)相鄰各點之間的運(yùn)動，而對達(dá)到目標(biāo)點的運(yùn)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(biāo)是定位精度和運(yùn)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(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，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)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(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)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(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(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)/臺架型（3P） 這種機(jī)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(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動是獨(dú)立的，運(yùn)動方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過計算機(jī)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(dá)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(yùn)動速度低，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(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個角，工作范圍可以擴(kuò)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(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(biāo)型（2RP） 5、機(jī)器人手爪有哪些種類，各有什么特點？ 答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動機(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(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時進(jìn)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(jī)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(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)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(jī)器人。 8、常用的工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(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、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)動操作機(jī)，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(jī)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(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開始運(yùn)行時進(jìn)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。 14、根據(jù)機(jī)器人作業(yè)水平的高低，機(jī)器人語言通常分為哪幾類？ 答：機(jī)器人編程語言可分為：(1)動作級：以機(jī)器人末端執(zhí)行器的動作為中心來描述各種操作，要在 程序中說明每個動作。(2)對象級：允許較粗略地描述操作對象的動作、操作對象之間的關(guān)系等，特別適用于組裝作業(yè)。(3)任務(wù)級：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？試簡述之。 16、機(jī)器人機(jī)械夾持式手按手爪的運(yùn)動方式分為哪兩種？各有何典型機(jī)構(gòu)？答：按手爪的運(yùn)動方式分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型可分兩類：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？ 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內(nèi)的壓力與外界大氣壓之間形成的壓力差來工作的，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產(chǎn)生的磁吸力來抓取工件的，因此只能對鐵磁性工件起作用（鋼、鐵等材料在溫度超過723℃時就會失去磁性），另外，對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)磁場產(chǎn)生的方法不同，磁吸式手可分為：a永磁式b勵磁式 18、機(jī)器人電動驅(qū)動器有哪幾種？ 答：電動驅(qū)動器是利用電能來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的驅(qū)動器，常見主要有：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)動則是軌跡控制。對于工業(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：點位控制（ＰＴＰ），用于點焊、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)器人本身能夠主動地決定運(yùn)動，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)動軌跡，編寫一段符合要求的運(yùn)動控制指令。 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(biāo)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(jī)器人的運(yùn)動軌跡圖。 PROC Routine1（） MoveL p10,v1000,fine,tool1\WOBj:=wobj1; MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1\WOBj:=wobj1; ENDPROC