湖南大学机器人技术试卷.doc

湖南大学20092010学年第一学期一、 填空题（本大题每空1分，共35分）1机器人按机构特性可以划分为 开环 和 闭环 两大类。2机器人的驱动方式主要有 液压 、 电动 和 气动 三种。3机器人系统大致由 机械手 、 坏境 、 任务 和 控制器 四部分组成。4机器人的重复定位精度是指 机器人末端执行器为重复到达同一目标位置而实际到达位置之间的接近程度 。5齐次坐标0 0 1 0T表示的内容是 z方向 。6机器人的运动学是研究机器人末端执行器 位姿 和 与关节变量之间的关系。7如果机器人相邻两关节轴线相交，则联接这两个关节的连杆长度为 。8常用的建立机器人动力学方程的方法有 牛顿 和 拉格朗日 。96自由度机器人有解析逆解的条件是 机器人操作手的独立关节变量多于末端执行器的运动自由度数 。10雅可比矩阵的典型应用有： 、 和 。11机器人控制系统按其控制方式可以分为 程序 控制方式、 适应性 控制方式和 人工智能控制方式。12机器人轨迹的平滑性是指 速度和位置 连续。13机器人上常用的可以测量转速的传感器有 测速发电机 和 增量式码盘 。14机器人的轨迹控制方式有 点控制 方式和 连续轨迹控制 方式。15从移动机器人所处的环境来看，可以分为硬件环境和 软件 环境。16移动机器人常用的移动机构有 轮式 移动机构、 履带 移动机构和 步行 移动机构。17移动机器人的引导方式有自由路径 引导和 固定路径 引导。 二 名词解释（本大题共5小题，每题4分，共20分）1工作空间：指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合。2机器人运动学正、逆问题：当已知所有的关节变量时，可以用正运动学来确定机器人末端手的位姿，如果要使机器人的末端手放在特定的点上并且具有特定的位姿，可用逆运动学来计算出每一关节变量的值。3 绝对变换、相对变换：绝对变换是指如果所有的变换都是相对于固定坐标系中各坐标轴旋转或平移，则依次左乘。相对变换是指如果动坐标系相对于自身坐标系的当前坐标轴旋转或平移，则齐次变换依次右乘。4雅可比矩阵5示教再现：由人操作示教机器人，定时记录各关节变量，得到沿路径运动时各关节的位移时间函数，再现时按内存中记录的各点的值产生序列动作。三、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）1 简述齐次变换矩阵的物理含义。2简述机器人传感器与计算机的接口构成，并给出组成框图。3机器人上常用的距离与接近觉传感器有哪些？。4 简述机器人上常用的谐波传动的特点和优点。1.结构简单，体积小，重量轻2. 传动比大3.同时啮合的齿数多4.承载能力大5.运动精度高6.运动平稳，无冲击，噪声小7.齿侧间隙可以调整8.传动效率高9.可实现向密闭空间传递运动及动力10.可实现高增速运动11.同轴性好12.方便的实现差速传动优点：1尺寸小，惯量低2因为误差均布在多个啮合点上，传动精度高3因为预载啮合传动侧隙非常小4因为多齿啮合传动具有高阻尼特性5简述建立工业机器人运动学方程的方法、步骤。得分评卷人四、计算题（本题10分）O与O初始重合，O作如下运动：绕Z轴转动90；绕v轴转动90；绕X轴转动90。求 T； 改变旋转顺序，如何旋转才能获得相同的结果。 一、简答题（本大题共3小题，每小题5分，总计15分）1示教再现式机器人答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。（5分）2机器人系统结构由哪几个部分组成答：通常由四个相互作用的部分组成：机械手、环境、任务和控制器。（5分）3为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人应具有几个自由度答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。（5分）二、（10分）下面的坐标系矩阵B移动距离d=(5，2，6)T：求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。解： (10分)三、（10分）求点P=(2，3，4)T绕x轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。解： （10分）四、（15分）写出齐次变换矩阵，它表示相对固定坐标系A作以下变换：（a） 绕Z轴转90；（b）再绕X轴转-90；（c）最后做移动（3，7，9）。解： （15分）五、（15分）设工件相对于参考系u的描述为，机器人基座相对于参考系的描述为，已知：，求：工件相对于基座的描述解：=-1= （10分）= （5分）六、（15分）写出3R平面机械手的各连杆参数和运动学方程（末端相对于基件三臂长位、）。解：各连杆参数如下：连杆转角偏距扭角杆长100200300=,=,=（10分）= （5分）七、（20分）如下所式，T坐标系经过一系列微分运动后，其改变量为dT。求微分变化量（dx，dy，dz，）以及相对T坐标系的微分算子。 解：因为 ，所