《工业机器人技术基础》课程试卷

《工业机器人技术基础》课程试卷A卷参考答案xxxxxxxxx职业学院xxxxxx学年第xx学期期末考试《工业机器人技术基础》课程试卷A卷（适用于工业机器人技术专业）考试形式：闭卷答题时间：90分钟题号一二三四五总分核分人题分复查人得分一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）1．从体系结构来看，工业机器人可以分为三大部分：机器人本体、控制器与控制系统、示教器。2.机器人本体一般包含互相连接的机械臂、驱动与传动装置、各种内外部传感器。其中机械臂主要由机座、腰部、臂部、手腕等组成。3.按结构特征来分，工业机器人通常可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节机器人、并联机器人。4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，而与产生该位姿所需的力或力矩无关。5.机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的位置。机器人腕部是臂部和手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。6.工业机器人动力系统按动力源不同可分为液压动力系统、气动动力系统和电动动力系统三大类。7．机器人内部传感器主要包括位置和位移传感器、速度传感器、力传感器。8.机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系统。9.工业机器人控制器的功能包括多任务功能、网络功能、操作历史记录功能、海量存储、用户接口丰富。10.机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）11．（A）是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大重量。A.承载能力B.作业范围C.重复定位精度D.定位精度12．1959年由德沃尔与美国发明家约瑟夫.英格柏联手制造的世界上第一台工业机器人，其名字叫（B）。A.VersatranB.UnimateC.SCARAD.PUMA56213.有关方向余弦阵的性质，下列说法错误的是（C）。A.若两坐标系完全重合则它们的方向余弦阵为一三阶单位阵B.方向余弦阵为一正交阵C.两个不同列或不同行中对应的元素的乘积之和为1D.矩阵中每行和每列中元素的平方和为114．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（D）。A.若相对固系变换则变换矩阵需依次右乘B.若相对动系变换则变换矩阵需依次左乘C.相对固系或动系变换其矩阵相乘顺序不变D.若相对动系变换则变换矩阵需依次右乘15.绝对式光电编码器其分辨率取决于二进制编码的（A）。A.位数B.码道C.0D.116.假设检测角度精度为0.1，则增量式光电编码器的透光缝隙数不少于（B）。A.500；B.3600；C.6000；D.无法确定。17.下列传感器不可归于机器人外部传感器的有（C）。A.触觉传感器B.应力传感器C.力学传感器D.接近度传感器18.对现有工业机器人控制器存在的问题表述正确的是（D）。A.软件兼容性好B.软件容错性高C.软件扩展性好D.开放性差19.工业机器人常用的编程方式是：（A）。A.示教编程和离线编程B.示教编程和在线编程C.在线编程和离线编程D.示教编程和软件编程20.典型的工业机器人动作级编程语言是（B）。A.AMLB.ALC.AUTOPASSD.KUKA三、名词解释（21～25题，每小题3分，共15分）21.工业机器人自由度工业机器人自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端执行器的开合自由度。22.工业机器人作业范围工业机器人作业范围是指机器人运动时手臂末端或手腕中心所能达到的位置点的集合。23.传感器灵敏度传感器灵敏度是指传感器的输出信号稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值。24.传感器测量精度传感器测量精度是指传感器的测量输出值与实际被测量值之间的误差。25.PWM驱动脉冲宽度调制（PulseWidthModulation）驱动。四、简答题（26～28题，每小题5分，共15分）26.简述工业机器人的基本组成及其技术参数有哪些？答：工业机器人主要由机器人本体、控制器和控制系统、示教器等组成。其中机器人本体又由机械臂、驱动与传动装置、传感器等组成。工业机器人技术参数主要有：自由度、分辨率、定位精度和重复定位精度、作业范围、运动速度、承载能力等。27.工业机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？答：工业机器人常用的机身和臂部的配置型式主要由：(1)横梁式机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。(2)立柱式多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大的特点。(3)机座式。可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。(4)屈伸式。臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。28.工业机器人的典型机器视觉系统由哪些部分组成？答：典型机器视觉系统由光源、光学成像系统、相机、图像采集卡、图像处理硬件平台、图像和视觉信息处理软件及通信模块等组成。五、计算题（29～30题，29小题10分，30小题20分，共30分）29.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。求u,v,w,t各点的齐次坐标。解：点u的齐次坐标为：,（每点的齐次坐标计算正确各得2.5分）30.下图为一具有三个旋转关节的3R机械手，求末端机械手在基坐标系{x0,y0}下的运动学方程。题30图解：建立如图所示的参考坐标系，则=（4分），=（4分），=（4分）图3（正确得4分）==其中（正确得4分）。

xxxxxxxxx职业学院xxxxxx学年第xx学期期末考试《工业机器人技术基础》课程试卷B卷（适用于工业机器人技术专业）考试形式：闭卷答题时间：90分钟题号一二三四五总分核分人题分复查人得分一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）1．国际标准化组织定义：工业机器人是一种仿生的、具有自动控制能力的、可重复编程的多功能、多自由度的操作机器。2.机器人本体一般包含互相连接的机械臂、驱动与传动装置、各种内外部传感器。其中机械臂主要由机座、腰部、臂部、手腕等组成。3.根据能量转换方式的不同，工业机器人驱动类型可以划分为通常可以分为液压驱动、气压驱动、电力驱动和新型驱动四种类型。4．机器人动力学是研究物体的运动与受力之间的关系。它表示机器人各关节的关节位置、关节速度、关节加速度与各关节执行驱动器驱动力或力矩之间的关系。5.机器人行走机构是行走机器人的重要执行部件，它由驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器电缆及管路等组成。按运动轨迹分机器人行走机构分为固定轨迹式行走机构和无固定轨迹式行走机构。6.工业机器人臂部的配置主要由横梁式、立柱式、机座式、屈伸式等四种。7．机器人外部传感器主要包括触觉传感器、应力传感器、接近度传感器、声觉传感器、温度传感器、滑觉传感器。8.机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系统。9.工业机器人控制系统主要由控制计算机、示教器、操作面板、存储器、I/O、各种接口、轴控制器、辅助设备控制等组成。10.机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）11．（A）是指机器人每个关节所能实现的最小移动距离或最小转动角度。A.分辨率B.作业范围C.运动速度D.定位精度12．SCARA机器人又称为（B）。A.并联机器人B.水平多关节机器人C.直角坐标机器人D.柱面坐标机器人13.有关方向余弦阵的性质，下列说法错误的是（C）。A.若两坐标系完全重合则它们的方向余弦阵为一三阶单位阵B.方向余弦阵为一正交阵C.两个不同列或不同行中对应的元素的乘积之和为1D.矩阵中每行和每列中元素的平方和为114．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（D）。A.若相对固系变换则变换矩阵需依次右乘B.若相对动系变换则变换矩阵需依次左乘C.相对固系或动系变换其矩阵相乘顺序不变D.若相对动系变换则变换矩阵需依次右乘15.增量式光电编码器分辨率主要取决于码盘的（A）。A.透光缝隙数目B.码道个数C.光敏元件数目D.加工精度16.假设检测角度精度为0.1，则绝对式光电编码器的码道个数不少于（B）。A.10B.11C.12D.无法确定17.下列传感器不可归机器人内部传感器的有（C）。A.位置和位移传感器B.速度传感器C.接近度传感器D.力传感器18.对现有工业机器人控制器存在的问题表述不正确的是（D）。A.软件兼容性低B.软件容错性差C.软件扩展性差D.开放性好19.工业机器人常用的编程方式是：（A）。A.示教编程和离线编程B.示教编程和在线编程C.在线编程和离线编程D.示教编程和软件编程20.典型的工业机器人动作级编程语言是（B）。A.AMLB.ALC.AUTOPASSD.KUKA三、名词解释（21～25题，每小题3分，共15分）21.工业机器人定位精度工业机器人定位精度是指机器人末端执行器的实际位置与目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分组成。22.工业机器人承载能力工业机器人承载能力是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大重量。23.传感器线性度传感器线性度反映传感器输出信号与输入信号之间的线性程度。24.传感器测量范围传感器测量范围是指被测量的最大允许值和最小允许值之差。25.PRY角P角是俯仰角、R角是滚转角、Y角是偏航角四、简答题（26～28题，每小题5分，共15分）26.简述工业机器人的基本组成及其作用。答：从体系结构来看，工业机器人主要由机器人本体、控制器与控制系统、示教器等三部分组成。机器人本体是工业机器人的机械主体，是完成各种作业的执行机构；控制系统是构成工业机器人的神经中枢，主要用于处理机器人工作的全部信息；示教器是人机交互的一个接口，是机器人控制系统的重要组成部分，操作者可借助示教器控制机器人到达不同位姿。27.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？答：机器人编程语言可分为：(1)动作级：以机器人末端执行器的动作为中心来描述各种操作，要在程序中说明每个动作。(2)对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等，特别适用于组装作业。(3)任务级：只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思考一边工作。28.常见的工业机器人手部如何分类？答：工业机器人的手部是指安装于机器人手臂末端，直接作用于工作对象的装置。根据手部的结构和在工作中完成的功能，常见的工业机器人手部一般分为三大类：=1\*GB3①机械手部，指两指～三指、变形指等机械手爪。=2\*GB3②特殊手部，指如吸盘、喷枪、焊枪等特殊末端。=3\*GB3③通用手部，一般具有2～5指。五、计算题（29～30题，29小题10分，30小题20分，共30分）29.有一运动坐标系{b}，其上有一空间点P，其坐标为bP=(5,4,3)T。起始状态：运动坐标系{b}与固定坐标系{o}重合。经过一段时间后，运动坐标系{b}相对固定坐标系{o}作了如下变换：首先绕固定坐标系{o}的x轴旋转了90°；然后沿固定坐标系{o}的y轴正向平移6个单位、x轴负向平移5个单位；最后绕固定坐标系{o}的z轴旋转了90°。解：（评分标准：变换矩阵写正确每个得2.5分，计算结果正确得2.5分）30.如图所示为一平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x,y}，试求其关节旋转变量θ1和θ2.题30图解：如图所示，逆运动学有两组可能的解。题30图解（图描述正确得5分）第一组解：由几何关系得（1）（2）（1）式平方加（2）式平方得第二组解：由余弦定理，（评分标准：第一组解正确得7.5分，第二组解正确得7.5分）

xxxxxxxxx职业学院xxxxxx学年第xx学期期末考试《工业机器人技术基础》课程试卷C卷（适用于工业机器人技术专业）考试形式：闭卷答题时间：90分钟题号一二三四五总分核分人题分复查人得分一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）1．工业机器人是由仿生机械结构、电动机、减速机和控制系统组成的，用于从事工业生产，能够自动执行工作指令的机械装置。2.目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下和发那科。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞士的ABB、意大利的COMAU，英国的AutotechRobotics。3.按作业任务的不同，工业机器人通常可以分为焊接、搬运、装配、码垛、喷涂等类型机器。4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，而与产生该位姿所需的力或力矩无关。5.在机器人学科里经常用考坐标系和关节坐标系来描述空间机器人的位姿。6.机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的位置。机器人腕部是臂部和手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。7.夹钳式是工业机器人最常用的一种手部形式。夹钳式一般由手指、驱动装置、传动机构和支架等组成。8.目前应用于工业机器人的减速器产品主要有三类，分别是谐波减速器、RV减速器和摆线针轮减速器三大类。9.机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系统。10.机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）11．（A）是指机器人末端执行器的实际位置和目标位置之间的偏差，由机械误差、控制算法与系统分辨率等部分组成。A.定位精度B.作业范围C.重复定位精度D.承载能力12．下列所述的（B）项为水平多关节机器人。A.VersatranB.SCARAC.UnimateD.PUMA56213.刚体在三维空间中的位姿可用（C）来描述。A.由位置矢量和方向余弦阵组成的3x4矩阵B.由位置矢量组成的3x1矩阵C.由位置矢量和方向余弦阵组成的4x4矩阵D.由方向余弦阵组成的3x3矩阵14．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（D）。A.若相对固系变换则变换矩阵需依次右乘B.若相对动系变换则变换矩阵需依次左乘C.相对固系或动系变换其矩阵相乘顺序不变D.若相对动系变换则变换矩阵需依次右乘15.D-H法规定：{n}系变换到{n+1}系的核心变换步骤为：（A）。A.zn转→zn移→xn移→xn转B.zn转→xn转→zn移→xn移C.zn移→xn移→zn转→xn转D.xn转→zn转→zn移→xn移16.对选择工业机器人传感器需要考虑的因素表述错误的有（B）。A.传感器选择需要考虑其灵敏度、线性度B.传感器选择仅需要考虑其价格和响应时间C.传感器选择需要考虑其分辨率、重复性D.传感器选择需要考虑其测量范围、测量精度17.假设检测角度精度为0.1，则增量式光电编码器的透光缝隙数不少于（C）。A.500；B.1800；C.3600；D.无法确定。18.下列传感器不可归类于机器人外部传感器的有（D）。A.触觉传感器B.应力传感器C.接近度传感器D.力学传感器19.新型机器人控制器应具有不属于（D）项所描述的特色。A.系统结构开放B.模块化设计合理C.任务划分有效D.实时性少任务要求20工业机器人常用的编程方式是：（A）。A.示教编程和离线编程B.示教编程和在线编程C.在线编程和离线编程D.示教编程和软件编程三、名词解释（21～25题，每小题3分，共15分）21.工业机器人自由度工业机器人自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端执行器的开合自由度。22.机器人正运动学已知机器人各杆件几何参数和关节角向量，求解机器人末端执行器相对参考坐标系的位置和姿态的科学。23.传感器灵敏度传感器灵敏度是指传感器的输出信号稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值。24.机器人正动力学已知机器人各关节执行器的驱动力或力矩，求解机器人各关节的位置、速度和加速度的科学。25.PWM驱动脉冲宽度调制（PulseWidthModulation）驱动。四、简答题（26～28题，每小题5分，共15分）26.简述工业机器