機器人課程復(fù)習(xí)

一、名詞解釋

工作空間：工業(yè)機器人執(zhí)行任務(wù)時，其腕軸交點能在空間活動的范圍

剛體自由度：物體可以對坐標(biāo)系進行獨立運動的數(shù)目

機器人的自由度：機器人末端構(gòu)件所具有的獨立運動的數(shù)目。

機器人工作載荷：機器人在規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機械接口處能承受的最大負載量（包括手

部）。

機器人運動學(xué)正、逆問題：

機器人正動力學(xué)問題已知機器人各關(guān)節(jié)驅(qū)動力或力矩，求機器人各關(guān)節(jié)軌跡或末端執(zhí)行

器（位姿）軌跡。

機器人逆動力學(xué)問題已知機器人各關(guān)節(jié)軌跡或末端執(zhí)行器（位姿）軌跡，求機器人各關(guān)

節(jié)驅(qū)動力或力矩。

雅可比矩陣：研究機器人操作空間速度與關(guān)節(jié)空間速度間的線性映射關(guān)系即雅克比矩陣

機器人運動學(xué)：從幾何學(xué)的觀點來處理手指位置與關(guān)節(jié)變量的關(guān)系稱為運動學(xué)。

機器人動力學(xué)：機器人各關(guān)節(jié)變量對時間的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)與各執(zhí)行器驅(qū)動力或力矩

之間的關(guān)系，即機器人機械系統(tǒng)的運動方程。

PWM驅(qū)動：脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation）驅(qū)動

直流伺服電機的調(diào)整特性：是指轉(zhuǎn)矩恒定期，電動機的轉(zhuǎn)速隨控制電壓變化的關(guān)系。

直流伺服電機的調(diào)速精度：指調(diào)速裝置或系統(tǒng)的給定角速度與帶額定負載時的實際角速度

之差，與給定轉(zhuǎn)速之比。

示教再現(xiàn)：一種可反復(fù)再現(xiàn)通過示教編程存儲起來的作業(yè)程序的機器人。示教有直接示教

和間接示教兩種措施。直接示教是操作人員使用插入機器人手臂內(nèi)的操作桿，

按給定運動次序示教動作內(nèi)容，機器人自動把次序、位置和時間等詳細數(shù)值記

錄在存儲器中。再現(xiàn)時，依次讀出存儲的信息，反復(fù)示教的動作過程,間接示

教是采用示教盒（或稱示教器）示教。操作者通過示教盒按鍵操縱完畢空間作業(yè)軌

跡點及其有關(guān)速度等信息的示教，然后用操作盤對機器人語言命令進行顧客工

作程序的編輯，并存儲在示教數(shù)據(jù)區(qū)。再現(xiàn)時，機器人的計算機控制系統(tǒng)自動

逐條取出示教命令與位置數(shù)據(jù)，進行解讀、運算并作出判斷，將多種捽制信號

送到對應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)或端口，使機器人忠實地再現(xiàn)示教動作。

PID控制：指按照偏差的「匕例（P,proportional）＞積分（I,integral）、微分（D,

derivative）進行控制。

脫機編程：指用機器人程序語言預(yù)先進行程序設(shè)計，而不是用示教的措施編程。

二、填空題

1、機器人按機構(gòu)特性可以劃分為（關(guān)節(jié)機器人）和（非關(guān)節(jié)機器人）

兩大類。

2、機器人系統(tǒng)大體由（驅(qū)動系統(tǒng)）、（機械系統(tǒng)）、（感知系統(tǒng)）和

（人機交互系統(tǒng)、機器-環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

3、機器人的反復(fù)定位精度是指（機器人末端執(zhí)行器為反復(fù)抵達同一目的位置（理想

位置）而實際抵達位置之間的靠近程度）o

4、齊次坐標(biāo)［001。1丁表達的內(nèi)容是z方向.

5、機器人的運動學(xué)是研究機器人末端執(zhí)行器位姿和運動與關(guān)節(jié)

空間之間的關(guān)系。

6、假如機器人相鄰兩關(guān)節(jié)軸線相交，則聯(lián)接這兩個關(guān)節(jié)的連桿長度為零。

7、常用的建立機器人動力學(xué)方程的措施有牛頓和拉格朗

UO

8、6自由度機器人有解析逆解的條件是機器人操作手的獨立關(guān)節(jié)變量多于末端執(zhí)行

器的運動自由度數(shù)O

9、機器人的驅(qū)動方式重要有（液壓）、（氣動）和（電動）三

種。

10、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O

11、機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為程序控制方式、適應(yīng)性控制方

式和人工智能控制方式。

三、選擇題(4選1)

1、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

2、現(xiàn)代機器人大軍中最重要的機器人為：(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

3、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)⑴)

姿態(tài)與速度

4、運動學(xué)重要是研究機器人的：(B)

(A)動力源是什么(B)運動和時間的關(guān)系(C)動力的傳遞與轉(zhuǎn)換(D)

運動的應(yīng)用

5、動力學(xué)重要是研究機器人的：(C)

(A)動力源是什么(B)運動和時間的關(guān)系(C)動力的傳遞與轉(zhuǎn)換(D)

動力的應(yīng)用

6、傳感器的基本轉(zhuǎn)換電路是將敏感元件產(chǎn)生的易測量小信號進行變換，使傳感器的信

號輸出符合詳細工業(yè)系統(tǒng)的規(guī)定。一般為：(A)

(A)4?20mA、-5?5V(B)0?20mA、0?5V(C)-20mA?20mA、-5?

5V(D)-20mA?20mA、()?5v

7、傳感器的輸出信號到達穩(wěn)定期，輸出信號變化與輸入信號變化的比值代表傳感器的

參數(shù)。(D)

（A）抗干擾能力（B）精度（C）線性度（D）敏捷度

8.6維力與力矩傳感器重要用于（D）

（A）精密加工（B）精密測量（C）精密計算（D）精密裝配

9、機器人軌跡控制過程需要通過求解獲得各個關(guān)節(jié)角的位置控制系統(tǒng)的設(shè)

定值。（B）

（A）運動學(xué)正問題（B）運動學(xué)逆問題（C）動力學(xué)正問題（D）動力

學(xué)逆問題

10.模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的重要區(qū)別是什么？（B）

（A）載波頻率不一樣樣（B）信道傳送的信號不一樣樣（C）調(diào)制方式不一

樣樣（D）編碼方式不一樣樣

四、判斷題（回答Y/N）

1.機械手亦可稱之為機器人。Y

2.完畢某一特定作業(yè)時具有多出自由度的機器人稱為冗余自由度機器人。Y

3、關(guān)節(jié)空間是由所有關(guān)節(jié)參數(shù)構(gòu)成的。Y

4、任何復(fù)雜的運動都可以分解為由多種平移和繞軸轉(zhuǎn)動的簡樸運動的合成。Y

5、關(guān)節(jié)i的坐標(biāo)系放在i-1關(guān)節(jié)的末端。N

6.手臂解有解的必要條件是串聯(lián)關(guān)節(jié)鏈中的自由度數(shù)等于或不不小于6。N

7.對于具有外力作用的非保守機械系統(tǒng)，其拉格朗日動力函數(shù)上可定義為系統(tǒng)總動

能與系統(tǒng)總勢能之和。N

8.由電阻應(yīng)變片構(gòu)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.運動控制的電子齒輪模式是一種積極軸與從動軸保持一種靈活傳動比的隨動系統(tǒng)。

Y

11.諧波減速機的名稱來源是由于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

五、簡答題/問答題

1、國內(nèi)外機器人技術(shù)的發(fā)展有何特點？

答：1、傳感器智能機器人發(fā)展較快2、新型智能技術(shù)的概念和應(yīng)用研究正醞釀

著新的突破3、采用模塊化設(shè)計技術(shù)4、機器人工程系統(tǒng)呈上升趨勢5、

微型機器人的研究有所突破6、應(yīng)用領(lǐng)域向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)擴展7、

行走機器人研究引起重視8、開發(fā)敏逮制造生產(chǎn)系統(tǒng)9、軍事機器人將

裝備部隊

2、有哪幾種機器人分類措施？與否尚有其他的分類措施？

答：1、按機械手的幾何構(gòu)造來分2、按機器人的控制方式分3、按機器人控制

器的信息輸入方式分4、按機器人的智能程度分5、按機器人的移動性分6、

按機器人的用途分

3、什么叫做“機器人三守則”？它的重要意義是什么？

4、工業(yè)機器人和智能機器人的定義分別是什么？

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行

工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)多種功能的一種機器。它可以接受人類

指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定

的原則大綱行動。

到目前為止，在世界范圍內(nèi)還沒有一種統(tǒng)一的智能機器人定義。大多數(shù)專家認為智能機器

人至少要具有如下三個要素：一是感覺要素，用來認識周圍環(huán)境狀態(tài)；二是運動要素，對

外界做出反應(yīng)性動作；三是思索要素，根據(jù)感覺要素所得到的信息，思索出采用什么樣的

動作。

5、智能機器人的含義是什么？

智能機器人具有形形色色的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺、

嗅覺。除具有感受器外，它尚有效應(yīng)器，作為作用于周圍環(huán)境的手段。這就是筋肉，或稱

自整步電動機，它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此也可知，智能機器人至少要

具有三個要素：感覺要素，運動要素和思索要素。

6、分析一種空間激光切割機械手至少需要多少自由度？規(guī)定能使激光束的焦點定位，

并可切割任意曲面。

定位需要三個自由度，切割曲面需要三個自由度，合計六個

7、機器人的靈活度、自由度和冗余度的概念及其互相關(guān)系是什么？

靈活度;自由度+冗余度

8、為了將圓柱形的零件放在平板上，機器人至少應(yīng)具有幾種自由度？

答：一共需要5個：定位3個，放平穩(wěn)2個

9、機器人的精度、反復(fù)精度及空間辨別度的含義及其區(qū)別？

冬：精度、反復(fù)精度和辨別率慶來定義機器人手部的定位能力。

精度是一種位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際抵達位置與所需要抵達的理想位

置之間的差距。機器人的精度決定于機械精度與電氣精度。

反復(fù)精度指在相似的運動位置命令下，機器人持續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。假如機器人反

復(fù)執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相似，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，

而變化的幅度代表反復(fù)精度。

辨別率是指機器人每根軸可以實現(xiàn)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。精度和辨別率不一定有關(guān)。一

臺設(shè)備的運動精度是指命令設(shè)定的運動位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后可以到達的運動位置之間的差距，辨

利率則反應(yīng)了實際需要的運動位置和命令所可以設(shè)定的位置之間的差距。

工業(yè)機器人的精度、反復(fù)精度和辨別率規(guī)定是根據(jù)其使用規(guī)定確定的。機器人自身所能到達的精度

取決于機器人構(gòu)造的剛度、運動速度控制和驅(qū)動方式、定位和緩沖等原因。

由于機器人有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，不一樣回轉(zhuǎn)半徑時其直線辨別率是變化的，因此導(dǎo)致了機器

人的精度難以確定。由于精度一般較難測定，一般工業(yè)機器人只給出反復(fù)精度。

10、機器人學(xué)重要包括哪些研究內(nèi)容？

［答］:機器人研究的基礎(chǔ)內(nèi)容有如下幾方面：（1）空間機構(gòu)學(xué)；⑵機器人運動學(xué)；⑶機

器人靜力學(xué)；（4）機器人動力學(xué)；⑸機器人控制技術(shù)；（6）機器人傳感器；⑺機器人語言。

11、機器人運動分析的一般過程是什么？為何要進行機器人的動力學(xué)分析？

答：1、建立坐標(biāo)系2、確定連桿參數(shù)3、寫出各個齊次矩陣4、寫方程

機器人動力學(xué)研究目的，建立力、質(zhì)量和加速度之間以及力矩、慣量和角速度之間

的關(guān)系。

確定力和力矩，計算每個驅(qū)動器所需的驅(qū)動力，以便在機器人連桿和關(guān)節(jié)上產(chǎn)生期

望的加速度。

根據(jù)有關(guān)方程并考慮機器人的外部載荷計算出驅(qū)動器也許承受的最大載荷，設(shè)計出

能提供足夠力及力矩的驅(qū)動器。研究機器人不一樣部件之間的關(guān)系，合理地設(shè)計

出機器人的部件。

12、簡述建立工業(yè)機器人運動學(xué)方程的措施、環(huán)節(jié)。

建立各連桿坐標(biāo)系，確定各連桿D-H參數(shù)，寫出各齊次矩陣（運用式A.和D-H參數(shù)

計算各連桿之間的O-H矩陣），寫運動學(xué)方程（根據(jù)1二人「.人］..從“建立機器人機構(gòu)的運

動學(xué)方程）

13、方向余弦矩陣的特點均有那些

“方向余弦矩陣”是由兩組不一樣的原則正交基的基底向量之間的方向余弦所形成的

矩陣。方向余弦矩陣可以用來體現(xiàn)一組原則正交基與另一組原則正交基之間的關(guān)系，也可

以用來體現(xiàn)一種向量對于另一組原則正交基的方向余弦。

方向余弦矩陣為正交矩陣，其中每列或每行中各元素平方之和為一，而兩個不一樣列

或不一樣行中對應(yīng)元素的乘積之和則為零。

14、機器人雅可比矩陣的含義是什么？

關(guān)節(jié)空間和操作空間的方程系數(shù)矩陣（（二/〃）

15、什么是機器人的奇異狀態(tài)？

機器人的雅克比矩陣的行列式等于零時的狀態(tài)，自由度會減少，母線運動受限制

16、簡述齊次變換矩陣的物理含義。

答：1、起到坐標(biāo)變換的作用。2、代表物體的位置姿態(tài)

17、工業(yè)機器人常用的驅(qū)動器有那些類型，并簡要闡明其特點。

（1）電動驅(qū)動器的能源簡樸，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)動器的長處是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動的桿件相連，構(gòu)造緊湊,

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、低溫及有潔凈規(guī)定的場所。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)動器的構(gòu)造簡樸，清潔，動作敏捷，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，因此多用于精度不高、

但有潔凈、防爆等規(guī)定的點位控制機器人。

18、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

19、在機器人系統(tǒng)中為何往往需要一種傳動(減速)系統(tǒng)？

由于目前的電機一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動系統(tǒng)減少轉(zhuǎn)速、提高力矩。

20、機器人常用的機身和臂部的配置型式有哪些？

［答］：目前常用的有如下幾種形式：(1)橫梁式。機身設(shè)計成橫梁式，用于懸掛手背部件，具有占地面積小，能有效地運用空問，直觀等長

處。(2)立柱式。多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型嵬吊伸型的運動型式，一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面枳小而工作范圍大的特點。(3)機

座式。可以是獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動。也可以具有行走機枸，如沿地面上的專用軌道移動，以擴大其;舌動范圍。(4)

屈伸式。黃部由大小臂構(gòu)成，大小臂向有相對運動，稱為屈伸臂，可以實現(xiàn)平面運動，也可以作空間運動。

21、直流電機的額定值有哪些？

［卷］:直流電動機的被定值有如下幾項：額定功率,是指按照規(guī)定的工作方式運行時所能提供的輸出功率。時電動機來說，額定功率是指

抽上輸出的機械功率，單位為kVC°⑵額定電壓,是電動機電樞繞組可以安全工作的最大外加電壓或拊出電壓，單位為V。(3)上貢電洸,是指電

動機按照規(guī)定的工作方式運行時，電樞線組容許流過的最大電流，單位為A?⑷額定好連,指電動機在額定電壓、頓定電流和軸出^定功率的

狀況下運行時，電動機的旋轉(zhuǎn)速度，單位為r/min。

22、機器人上常用的距離與靠近覺傳感器有哪些？o

超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

23、常見的機器人外部傳感器有哪些？

［卷］:常見的外部傳感器包括觸覺傳感器，分為接觸覺傳感器、壓覺傳感器、澗覺傳感器和力寬傳感器。距離傳感器，包括超聲波傳感器，

京近覺傳感器，以及視覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器等。

24、機器人視覺的硬件系統(tǒng)由哪些部分構(gòu)成？

［答］:⑴景物和距離傳感器,常用的有樵像機、CCD圖像傳感器、超聲波傳感器和構(gòu)造光設(shè)備等；⑵視頻信號數(shù)字化設(shè)備,其任務(wù)是把

攝像機或者CCD輸出的信號轉(zhuǎn)換成以便計算和分析的數(shù)字信號；⑶機頻信號處理器,視頻信號實時、迅速、并行算法的硬件實現(xiàn)設(shè)備：如DSP

系統(tǒng)；(4)計算機及其設(shè)備,根據(jù)系統(tǒng)的寄要可以選用不一祥的計算機及其外設(shè)來滿足機器人視覺信息處理及其機器人控制的寄要；⑸機器人

或機械手及其控制器。

25、機器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？

【答1：構(gòu)成機器人控制系筑的基本要去包括：⑴電動機,提供驅(qū)動機器人運動的摳動力。(2)減速器,為了堆長驅(qū)動力矩、或少運動速度。

。驅(qū)動電路,由于直流伺服電動機或交流伺服電動機的流經(jīng)電流較大，機器人常采用瞇沖寬度調(diào)制(PWM)方式進行驅(qū)動。(4)運動特性檢測

傳感器,用于檢測機器人運動的位置、速度、加速度等參數(shù)。⑸控制系統(tǒng)的硬件,以計算機為基礎(chǔ)，采用脅調(diào)級與執(zhí)行級的二級構(gòu)造。⑹控

制系統(tǒng)的軟件,實現(xiàn)對機器人運動特性的計息、機器人的智能控制和機器人與人的信息互換等功能。

26、請簡述模糊控制器的構(gòu)成及各構(gòu)成部分的用途。

［答］:模糊邏輯控制器由4個基本部分構(gòu)成，即模糊化、知識庫、推理算法和逆模制化。(I)模糊化：將檢測輸入變量值變換或?qū)?應(yīng)的論城，

將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成合適的語言值。⑵知識庫：包括應(yīng)用領(lǐng)域的知識和控制目的，它由數(shù)據(jù)和模貌語言控制規(guī)則構(gòu)成。⑶推理算法：從某些模

秘前提條件推導(dǎo)出某一結(jié)論，這種結(jié)論也許存在模糊和琬定兩種狀況。(4)逆模糊化：在推理所得到的模糊值箝揆為明確的控制訊號，作為系統(tǒng)

的輸入值。

27、從描述操作命令的角度看，機器人編程語言可分為哪幾類？

【答］:機器人端程語言可分為：。)動作或：以機器人末謙執(zhí)行器的動作為中心來描述多種操作，要在程序中闡明每個動作。(2)對象級：容

許校粗略地描逑操作時象的動作.搽作財象之間的關(guān)系等，無人合用于組裝作業(yè).（3｝工分圾：只耍直接指定操作內(nèi)容就可以了，為此，機器人

必須一邊思索一邊工作。

28、什么是變構(gòu)造系統(tǒng)？為何要采用變構(gòu)造控制？

一種系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造參數(shù)是隨位置、時間變化而變化的；由于機器人是經(jīng)典的非線

性變參數(shù)系統(tǒng)模型。

29、試述機器人滑模變構(gòu)造控制的基本原理。

滑模變構(gòu)造控制的原理，是根據(jù)系統(tǒng)所期望的動態(tài)特性來設(shè)舊系統(tǒng)的切換超平面，通

過滑動模態(tài)控制器使系統(tǒng)狀態(tài)從超平面之外向切換超平面收束。系統(tǒng)一旦抵達切換超平

面，控制作用將保證系統(tǒng)沿切換超平面抵達系統(tǒng)原點，這一沿切換超平面向原點滑動的過

程稱為滑模控制。

30、自適應(yīng)控制器有哪幾種構(gòu)造形式？試簡介其工作原理。

機器人自適應(yīng)控制分為三類：模型參照自適應(yīng)控制、自校正自適應(yīng)控制和線性攝動自

適應(yīng)控制等。

⑶模型參照自適應(yīng)控制器；它的基本設(shè)計思想是：為機器人機械手的狀態(tài)方程（傳動）

綜合一種控制信號&或為狀態(tài)方程（動力學(xué)）綜合一種輸入凡這種控制信號將以一定

的由參照模型所規(guī)定的期望方式，迫使系統(tǒng)具有需要特性。

（b）自校正自適應(yīng)控制器；它與MRAC措施的重要區(qū)別在于：STAC用線性離散模型來

表達操作機器人系統(tǒng)的動力學(xué)特性，因而其控制器為一數(shù)字控制器。這種離散模型必須借

助系統(tǒng)辨識技術(shù)，應(yīng)用采樣輸入-輸出數(shù)據(jù)來建立。

線性攝動自適應(yīng)控制器

六、論述題/綜合題

1、試論述機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢。

答：科學(xué)技術(shù)水平是機器人技術(shù)的基礎(chǔ)，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會使機器人技術(shù)提高到一種更高的水平。未來機器人

技術(shù)的重要研究內(nèi)容集中在如下幾種方面：⑴工業(yè)機器人操作機構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。探索新的高強度輕質(zhì)材料,深

入提高負載-自重比，同步機構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。⑵機器人控制技術(shù)。重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，

人機界面愈加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機器人控制器的原則化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機網(wǎng)絡(luò)式控制器

已成為研究熱點。⑶多傳感系統(tǒng)。為深入提高機器人的智入和適應(yīng)性,多種傳感器的使用是其問題處理的關(guān)鍵。其研

究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，尤其是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。機

爨人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機器人半自主和自主技術(shù)。多機器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機器人

遙控系統(tǒng)，在有時延的狀況下，建立預(yù)先顯示進行遙控等。⑸虛擬機器人技術(shù)?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實以

及臨場感應(yīng)技術(shù)，實現(xiàn)機器人的虛擬遙控操作和人機交互。⑹步智能低控制技術(shù)。運是目前機器人研究的一種崩新領(lǐng)

域。重要對多智能體的群體體系構(gòu)造、互相間的通信與磋商機理，感知與學(xué)習(xí)措施，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面

進行研究。⑺微型和微小機器人技術(shù)。這是機器人研究的一種新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是

空白，因此該領(lǐng)域研究的進展將會引起機器人技術(shù)的一場革命，并且時社會進步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估計的

影響，微型機器人技術(shù)的研究重要集中在系統(tǒng)構(gòu)造、運動方式、控制方，法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

(8)軟機器人技術(shù)。重要用于醫(yī)療、護理、休閑和娛樂場所。老式機器人設(shè)計未考慮與人緊密共處，因此其構(gòu)造材料多

為金屬或硬性材料，軟機器人技術(shù)規(guī)定其構(gòu)造、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，

機器人對人是友好的。⑵仿人和仿生技術(shù)。這是機器人技術(shù)發(fā)展的最高境界,日前僅在某些方面進行某些基礎(chǔ)研究。

2、試論述精度、反復(fù)精度與辨別率之間的關(guān)系。

答：精度、反復(fù)精度和辨別率用來定義機器人手部的定位能力。

精度是一種位置量相對于其參照系的絕對度量，指機器人手部實際抵達位置與所需要抵達的理想位置之間的差距。

機器人的精度決定于機械精度與電氣精度。

反復(fù)精度指在相似的運動位置命令下，機器人持續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。假如機器人反復(fù)執(zhí)行某位置給

定指令，它每次走過的距離并不相似，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表反復(fù)精度。

辨別率是指機器人每根軸可以實現(xiàn)的最小移動距肉或最小轉(zhuǎn)動角度。精度和辨別率不一定有關(guān)。一臺設(shè)備的運動精

度是指命令設(shè)定的運動位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后可以到達的運動位置之間的差距，辨別率則反應(yīng)了實際需要的運動位

置和命令所可以設(shè)定的位置之間的差距。

工業(yè)機器人的精度、反復(fù)精度和辨別率規(guī)定是根據(jù)其使用規(guī)定確定的。機器人自身所能到達的精度取決于機器人構(gòu)

造的剛度、運動速度控制和驅(qū)動方式、定位和緩沖等原因。

由于機器人有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，不一樣回轉(zhuǎn)半徑時其直線辯別率是變化的，因此導(dǎo)致了機器人的精度難以確定。由于精度

一般較難測定，一般工業(yè)機器人只給出反復(fù)精度。

3、試論述工業(yè)機器人的應(yīng)用準(zhǔn)則。

閣：設(shè)計和應(yīng)用工業(yè)機器人時，應(yīng)全面考慮和均衡機器人的通用性、環(huán)境的適應(yīng)性、耐久性、可靠性和經(jīng)濟性等原

因，詳細遵照的準(zhǔn)則如下。

⑴從惡劣工種開始采用機器人

機器人可以在有毒、風(fēng)塵、噪聲、振動、高溫、易燃易爆等危險有害的環(huán)境中長期穩(wěn)定地工作。在技術(shù)、經(jīng)濟合理

的狀況下，采用機器人逐漸把人從這些工作崗位上替代下來，將從主線上改善勞動條件。

⑵在生產(chǎn)率和生產(chǎn)質(zhì)量落后的部門應(yīng)用機器人

現(xiàn)代化的大生產(chǎn)分工越來越細，操作越來越簡樸，勞動強度越來越大。機器人可以高效地完畢某些簡樸、反復(fù)性的

工作，使生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量獲得明顯的改善。

⑶要估計長遠需要

一般來講，人的壽命比機械的壽命長，不過，假如常常對機械進行保養(yǎng)和維修，對易換件進行補充和更換，有也許

使機械壽命超過人。此外；工人會由于其自身的意志而放棄某些工作，導(dǎo)致辭職或停工，而工業(yè)機器人沒有自己的意愿，

因此機器人的使用不會在工作中途因故障以外的原因停止工作，可以持續(xù)從事所交給的工作，直至其機械壽命完結(jié)。

⑷機器人的投入和使用成本

雖說機.器人可以使人類掙脫很臟、很危險或很繁重的勞動，不過工廠經(jīng)理們極關(guān)懷的是機器人的經(jīng)濟性。在經(jīng)濟方

而所考慮的原因包括勞力、材料、生產(chǎn)率、能源、設(shè)備和成本等。

可以用償還期V定量地衡量機器人使用的合理性。假如機器人的使用壽命不小于其償還期，使用機器人是有效益的。

⑸應(yīng)用機器人時需要人

在應(yīng)用工業(yè)機器人替代工人操作時，要考慮工業(yè)機器人的現(xiàn)實能力以及工業(yè)機器人技術(shù)知識的現(xiàn)實狀況和未來予以

預(yù)測。用既有的機器人原封不動地取代目前正在工作的所有工人，并接替他們的工作，顯然是不也許的。

在平均能力方面，與工人相比，工業(yè)機器人顯得過于遜色；但在承受環(huán)境條件的能力和可靠性方面，工業(yè)機器人比

人優(yōu)越。因此要把工業(yè)機器人安排在生產(chǎn)線中的恰當(dāng)位置上，使它成為工人的好助手。

4、假如讓你設(shè)?計一種機器人，你最但愿制作一種什么樣的機器人？它由哪幾部分構(gòu)

成？制作它重要需要完畢些什么工作？

答：機器人系統(tǒng)的構(gòu)造由機器人的機構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分構(gòu)成。

機器人的外貌有的像人，有的卻并不具有人的模樣，但其構(gòu)成與人很相似。機構(gòu)部分包

括機械手和移動機構(gòu)，機械手相稱于人手同樣，可完畢多種工作；移動機構(gòu)相稱于人的腳,

機器人靠它來“走路”。感知機器人自身或外部環(huán)境變化信息的傳感器是它的感覺器官，相

稱于人的眼、耳、皮膚等，它包括內(nèi)傳感器和外傳感器。電腦是機器人的指揮中心，相稱

于人腦或中樞神經(jīng)，它能控制機器人各部位協(xié)調(diào)動作；信息處理裝置（電子計算機），是

人與機器人溝通的工具，可根據(jù)外界的環(huán)境變化、靈活變更機器人的動作

5、試論述機器人靜力學(xué)、動力學(xué)、運動學(xué)的關(guān)系。

運動學(xué)、靜力學(xué)和動力學(xué)中各變量的關(guān)系如下圖所示。圖中用虛線表達的關(guān)系可通過實線關(guān)系的組合表達，這些也

可作為動力學(xué)的問題來處理。

6、試論述輪式行走機構(gòu)和足式行走機構(gòu)的特點和各自合用的場所。

［答］:輪式行走機器人是機器人中應(yīng)用最多的一種機器人，在相對平坦的地面上，用車輪移動方式行走是相稱優(yōu)越的。

車挑的形狀或構(gòu)造形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。在軌道上運行的多采用實心鋼能，室外路面行駛的采用充

氣輪胎，室內(nèi)平坦地面J■的可采用實心輪胎C足式行走時崎醺路面具有很好的適應(yīng)能力，足式運動方式的中足點是離散

的點，可以在也許抵達的地面上選擇最優(yōu)的支撐點，而輪式行走工具必余面臨最壞的地形上的幾乎所有點；星式運動方

式還具有積極隔震能力，盡管地面高下不平，機身的運動仍然可以相稱平穩(wěn)；足式行走在不平地而和松軟地面上的運動

速度較高，能耗較少。

7、機器人軌跡控制過程如圖所示。試列出各步的重要內(nèi)容。

習(xí)題4-17圖

［解1：

(1)

通過

示教

過程得到機器人軌跡上特性點的位姿。對于直線需要得到起始點和終點，時于圓瓠需要得到孤上三點；

(2)根據(jù)軌跡特性(直線/園孤，其他)和插補方略(定期/定距/其池)進行對■應(yīng)的插補運算，求出該插補點的位姿

他；

(3)根據(jù)機器人逆運動學(xué)原理，求出手臂解，即對應(yīng)于插補點位姿的所有關(guān)節(jié)角化,…，與；

(4)以求出的關(guān)節(jié)角為對應(yīng)關(guān)節(jié)位置控制系統(tǒng)的設(shè)定值，分別控制〃個關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；

(5)和關(guān)節(jié)驅(qū)動電機同軸連接的光軸編碼器給出該關(guān)節(jié)目前實際位置值，進行反饋，位置控制系統(tǒng)根拒此位置誤差

［設(shè)定值一反饋值)實行控制以消除誤差，使機器人到達所規(guī)定的位姿。

8、機器人學(xué)是一門綜合性的學(xué)科，(1)試論述機器人學(xué)重要的研究內(nèi)容及其所需要處

理的問題(至少3個方面)。

答：機器人學(xué)【robotics】與機器人設(shè)計、制造和應(yīng)用有關(guān)的科學(xué)。機器人學(xué)又稱為機器人

技術(shù)或機器人工程學(xué)，重要研究機器人的控制與被處理物體之間的互相關(guān)系。機器人學(xué)波

及的科目諸多，重要內(nèi)容有運動學(xué)和動力學(xué)、系統(tǒng)構(gòu)造、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、行動規(guī)劃

和應(yīng)用工程等。

伴隨工業(yè)自動化和計算機技術(shù)的發(fā)展，到六十年代機器人開始進入大量生產(chǎn)和實際應(yīng)

用階段。爾后由于自動裝備海洋開發(fā)空間探索等實際問題的需要，對機器人的智能水平提

出了更高的規(guī)定。尤其是危險環(huán)境，人們難以勝任的場所更迫切需要機器人，從而推進了

智能機器人的研究。

機器人學(xué)的研究推進了許多人工智能思想的發(fā)展，有某些技術(shù)可在人工智能研究中用

來建立世界狀態(tài)的模型和描述世界狀態(tài)變化的過程。有關(guān)機器人動作規(guī)劃生成和規(guī)劃監(jiān)督

執(zhí)行等問題的研究，推進了規(guī)劃措施的發(fā)展。此外由于機器人是一種綜合性的課題，除機

械手和步行機構(gòu)外，還要研究機器視覺觸覺聽覺等信感技術(shù)，以及機器人語言和智能控制

軟件等?？梢钥闯鲞@是一種設(shè)計精密機械信息傳感技術(shù)人工智能措施智能控制以及生物工

程等學(xué)科的綜合技術(shù)。這一課題研究有助于增進各學(xué)科的互相結(jié)合，并大大推感人工智能

技術(shù)的發(fā)展C

1、傳感器與感知系統(tǒng)??2、驅(qū)動、建模與控制??3、自動規(guī)劃與調(diào)度???4、計算機系

統(tǒng)???5、應(yīng)用研究

9、方向余弦矩陣是進行機器人運動學(xué)分析和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，試論述方向余弦矩陣

的性質(zhì)和特點，并通過詳細的實例分析予以驗證。

答：“方向余弦矩陣”是由兩組不一樣的原則正交基的基底向量之間的方向余弦所形

成的矩陣。方向余弦矩陣可以用來體現(xiàn)一組原則正交基與另一組原則正交基之間的關(guān)系，

也可以用來體現(xiàn)一種向量對于另一組原則正交基的方向余弦。

方向余弦矩陣為正交矩陣，其中每列或每行中各元素平方之和為一，而兩個不一樣列

或不一樣行中對應(yīng)元素的乘積之和則為零。

“方向余弦矩陣”是由兩組不一樣的原則正交基的基底向量之間的方向余弦所形成的

矩陣。方向余弦矩陣可以用來體現(xiàn)一組原則正交基與另一組原則正交基之間的關(guān)系，也可

以用來體現(xiàn)一種向量對于另一組原則正交基的方向余強。

10、對（工業(yè)）機器人進行位置和力的控制時，試比較關(guān)節(jié)空間控制器設(shè)計和操作空

間控制器設(shè)計的不一樣點，并畫出一種機器人單關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)空間控制器和操作空間控制器

的控制系統(tǒng)框圖。

解：答：關(guān)節(jié)空間控制器再輸入與反饋的時候無正解與反解，而操作空間控制器輸入

與反饋時要有正解與反解，如下圖所示。

畫出一種機器人單關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)空間控制器和操作空間控制器的控制系統(tǒng)框圖如下

11、以多自由度工業(yè)機器人為例，分析討論機器人的控制：

(1)分析討論工業(yè)機器人的位置控制、速度控制、加速度控制和力控制的特點及其區(qū)

別；

答：位置控制：工業(yè)機器人位置控制的目的，就是要使機器人各關(guān)節(jié)實現(xiàn)預(yù)先所規(guī)劃

的運動，最終保證工業(yè)機器人終端(手爪)沿預(yù)定的軌跡運行。此類運動控制的特點是持續(xù)

控制工業(yè)機器人手爪(或工具)的位姿軌跡。一般規(guī)定速度可控、軌跡光滑且運動平穩(wěn)。軌

跡控制的技術(shù)指標(biāo)是軌跡精度和平穩(wěn)性。速度控制意味著各個關(guān)節(jié)馬達的運動聯(lián)合進行，

并以不一樣的速度同步運行以保證夾手沿著笛卡爾坐標(biāo)軸穩(wěn)定運動。分解運動速度控制先

把期望的夾手運動分解為各個關(guān)節(jié)的期望速度，然后對各個關(guān)節(jié)實行速度伺服控制。加速

度控制分解運動加速度控制首先計算出工具的控制加速度，然后把它分解為對應(yīng)的各個關(guān)

節(jié)加速度，再按照動力學(xué)方程計算出控制力矩。力控制除了在某些自由度方向進行位置控

制外，還需要在另某些自由度方向進行力控制。

(2)給出操作空間及驅(qū)動空間的單個關(guān)節(jié)的機器人控制框圖，并闡明其控制過程。

機器人控制器的控制構(gòu)造形式，常見的有：集中控制、分散控制和遞階控制等。

如圖表達PUMA機器人兩級遞階控制的構(gòu)造圖。

機器人控制系統(tǒng)以機器人作為控制對象，它的設(shè)/措施及參數(shù)選擇，仍可參照一般計

算機/嵌入式控制系統(tǒng)。既有的工業(yè)機器人大多采用獨立關(guān)節(jié)的PID控制。如圖所示PUMA

機器人的控制構(gòu)造即為一經(jīng)典。由于獨立關(guān)節(jié)PID控制未考慮被控對象(機器人)的非線

性及關(guān)節(jié)間的稿合作用，因而控制精度和速度的提高受到限制。

斯坦福機械手具有反饋控制，其一種關(guān)節(jié)控制方框圖如圖所示。從圖可見，它有個光學(xué)編

碼器，與測速發(fā)電機一起構(gòu)成位置和速度反饋。這種工業(yè)機器人是一種定位裝置，它的每

個關(guān)節(jié)均有一種位置控制系統(tǒng)。

要提高響應(yīng)速度，一般是要提高系統(tǒng)的增益以及由電動機傳動軸速度負反饋把某些阻尼引

入系統(tǒng)，以加強反電勢的作用。

要做到這一點，可以采用測速發(fā)電機，或者計算一定期間間隔內(nèi)傳動軸角位移的差值。

傳遞函數(shù)：

要提高響應(yīng)速度，一般是要提高系統(tǒng)的增益以及由電動機傳動軸速度負反饋把某些阻尼引

入系統(tǒng)，以加強反電勢的作用。要做到這一點，可以采用測速發(fā)電機，或者計算一定期間

間隔內(nèi)傳動軸角位移的差值。由于機器人機械手是通過工具進行操作作業(yè)的，因此其末端

工具的動態(tài)性能將直接影響操作質(zhì)量。又因末端的運動是所有關(guān)節(jié)運動的復(fù)雜函數(shù)，因此,

雖然每個關(guān)節(jié)的動態(tài)性能可行，而末端的動態(tài)性能則未必能滿足規(guī)定。

(3)比較關(guān)節(jié)空叵控制器設(shè)計和操作空間控制器設(shè)計的不一樣點。

答：操作空間控制器設(shè)計波及運動學(xué)的正、反解。

七、計算題(需寫出計算環(huán)節(jié))

1、已知五為旋轉(zhuǎn)矩陣，。為平移向量，試寫出對應(yīng)的齊次矩陣。

(#]:齊次箔陣為

2、矩陣

代表齊次坐標(biāo)變換，求其中的未知元素值x、y、z、網(wǎng)第一列元素)。

3、寫出齊次變換矩陣打，它表達相對固定坐標(biāo)系｛4｝作如下變換：

(a)繞為軸轉(zhuǎn)90°;(b)再繞必軸轉(zhuǎn)-90°;(c)最終作移動(3,7,9)，

解：=Trans(3,7,9)Rot(X,-90?)Rot(Z,90?)

100ooTo-i0o-10030-100

01010100000171000

0010000100-1090010

01J[_O0

0000100010001

0-103

0017

-1009

0001

4、寫出齊次變換矩陣27，它表達相對運動坐標(biāo)系｛B｝作如下變換:

(a)移動(3,7,9)T;(b)再繞小軸轉(zhuǎn)-90°;(c)繞軸轉(zhuǎn)90°。

00-1-9

1003

答:=Rot(Z,90?)Rot(X,-90?)Trans(3,7,9)

0-10-7

0001

5、求下面齊次變換

的逆變換r'o

-

nz一〃?〃o0-10

o一p.o1001

解：T-'=°x%z

ax%a.40-102

_00010001

6、矢量力軸繞Zj軸旋轉(zhuǎn)30。角,然后繞Xd軸旋轉(zhuǎn)45。角。試給出依次按上述次序

完畢旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩陣。

0.866-0.500

0.35360.6124-0.70710

=R〃?X,45o)R"?Z,3O°)=

0.35360.61240.70710

0001

解：C

7、坐標(biāo)系｛8｝的位置變化如下：初始時，坐標(biāo)系｛4｝與｛與重疊，讓坐標(biāo)系濁｝繞

軸旋轉(zhuǎn)30。角；然后再繞羽軸旋轉(zhuǎn)45。角。給出把對矢量/力的描述變?yōu)閷?描述的旋

轉(zhuǎn)矩陣。

解：

時"P描述有"尸=：T少；

0.866-0.500

0.35360.6124-0.70710

=R〃?X,45o)R”(Z,3O°)=

0.35360.61240.70710

0001

8、下面的坐標(biāo)系矩陣B移動距離d=(5,2,6)T:

求該坐標(biāo)系相對于參照坐標(biāo)系的新位置。

［解］:

9、求點P=(2,3,4)T繞x軸旋轉(zhuǎn)45度后相對于參照坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

~2-100~22

P=R〃(K,45)3=00.707-0.7073=-0.707

400.7070.70744.95

10、寫出齊次變換矩陣打，它表達相對固定坐標(biāo)系｛A｝作如下?變換：

(a)繞Z軸轉(zhuǎn)90o;(b)再繞X軸轉(zhuǎn)-9()o;(c)最終做移動(3,7,9)

解：依題意,/=Trcm。,7,9)7?xRot(x90)?zRot(z90)

-0-103-

解得7=：017

-1009

0001

11叱、如圖所示為二自4i度機械手，已知各桿長度分別為4,4。

(1)進行機器人運動學(xué)分析的環(huán)節(jié)有那些？結(jié)合如圖所示的「

題21圖二連桿機械手

二自由度機械手，通過建立坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換矩陣°7,?刀等，

求出機械手末端。點的位置和速度方程；

(2)對此類平面機器人，求機械手末端Q點的位置和速度

方程尚有什么別的措施？

(3)求解該機器人的運動學(xué)反解。

(4)按集中質(zhì)量，建立其動力學(xué)方程式。

(1)由題意已知，則:

q00q_520kC3_$30

山q00$2C200S3C300

十二>r=々=

00i0200100010

000100010001

圖1

~S\230LjC]+L2cI?

S]23C|230書+L2^\2

%二。7；lT2T=

230010

0001

其中。⑵=cos(q+a+q),'⑵=sm（a+a+a）

(2)如圖1示逆運動學(xué)有兩組也許的解。

第一組解：由幾何關(guān)系得

x=4cosq+d2cos(4+幻(1)

y=d1sin^+d2sin(^(2)

(1)式平方加(2)式平方得

卡+打+4+因

第二組解：由余弦定理,a-arccos

24d2

1.工業(yè)機器人定義？

工業(yè)機器人的定義：一種用于移動多種材料、零件、工具或者專用裝置的，可通過可

編程序動作來執(zhí)行多種任務(wù)的，并且具有多種編程能刀的多功能的機械手。

2.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，重要用在制造業(yè)，進行焊接、噴

漆、裝配、搬運、檢查、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，或攻打性的，或防御性的。

3.什么叫“機器人的三守則”？它的重要意義是什么？

1)機器人必須不危害人類，也不容許它眼看人類將受傷害而袖手旁觀

2)機器人必須絕對服從人類，除非這種服從有害于人類

3)機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者人類命令它做出犧牲等

意義：給機器人社會附以新的倫理性，并且機器人概念愈加通俗化，更易于為人類社

會所接受，至今，它仍為機器人研究人員、設(shè)計制造廠家和顧客，提供了十分故意義的指

導(dǎo)方針。

4.機器人系統(tǒng)一般有哪些程序功能？

(1)運算：可以使機器人自己做出判斷，在下一步把機器手或工具置于何處。

(2)決策：機器人系統(tǒng)會根據(jù)輸入信息做出決策，而不必執(zhí)行任何運算。

(3)通信：機器人與操作人員之間的通信能力，容許機器人規(guī)定操作人員提供信息，

告知操作者下一步該做什么，以及機器人打算下一步做什么。

(4)機械手運動：使復(fù)雜的多的運動變?yōu)橐苍S；使運動傳感器控制機器手成為也許；

能獨立存儲工具位置

(5)工具指令：可以對機器人進行比較復(fù)雜的控制。

(6)傳感器數(shù)據(jù)處理：機器人的通用計算機必須與傳感器連接起來，才能發(fā)揮所有作

用。

5.有哪幾種重要的機器人高層規(guī)劃系統(tǒng)？它們各有什么特點？

1)積木世界的機器人規(guī)劃

2)基于消解原理的機器人規(guī)劃

3)基于專家系統(tǒng)的機器人規(guī)劃

4)機器人途徑規(guī)劃

6.機器人傳感器的作用和特點為何？

(1)機器人傳感器的作用：機器人的通用計算機必須與傳感器連接起來，才能發(fā)揮所有

作用。機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正由于有了傳感器，機器人

才具有了類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。

(2)特點：機器人感覺是把有關(guān)的特性或有關(guān)的物體特性轉(zhuǎn)換為執(zhí)行某一種機器人功

能所需的信息，這些物體特色包括幾何的、光學(xué)的、機械學(xué)的、聲音的、材料的、電氣的、

磁性的、放射性的和化學(xué)的，這些特性形成符號以表達系統(tǒng)，進而構(gòu)成與給定工作任務(wù)有

關(guān)的世界狀態(tài)知識。

傳感器的分類

內(nèi)部傳感器：檢測機器人自身狀態(tài)（手臂間角度等）的傳感器。

外部傳感器：檢測機器人所處環(huán)境（是什么物體，離物體的距離有多遠等）及狀況（抓

取的物體滑落等）的傳感器。

外部傳感器分為末端執(zhí)行器傳感器和環(huán)境傳感器。

末端執(zhí)行器傳感器：重要裝在作為末端執(zhí)行器的手上，檢測處理精致作業(yè)的感覺信息。

相稱于觸覺。

環(huán)境傳感器：用于識別物體和檢測物體與機器人的距離。相稱于視覺

7.什么是變構(gòu)造系統(tǒng)？為何要采用變構(gòu)造控制？

變構(gòu)造系統(tǒng)的定義：系統(tǒng)各部分間的持續(xù)關(guān)系發(fā)生變化；系統(tǒng)的參數(shù)產(chǎn)生變化等等，這樣

的系統(tǒng)稱為變構(gòu)造系統(tǒng)。在動態(tài)控制過程中，變構(gòu)造控制系統(tǒng)的構(gòu)造根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)時的狀態(tài)

偏差及其各階導(dǎo)數(shù)的變化，以躍變的方式按照設(shè)定的規(guī)律做對應(yīng)變化，它是一類特殊的非

線性控制系統(tǒng)。

為何要采用變構(gòu)造系統(tǒng)？由于一般的程序控制在系統(tǒng)運行的過程中變化系統(tǒng)的構(gòu)造

是預(yù)先設(shè)定好的，而往往有些異常的突發(fā)狀況，使得它達不到規(guī)定，而變構(gòu)造控制的話，

可以根據(jù)誤差及其導(dǎo)數(shù)的變化狀況來確定。若控制對象參數(shù)不變化，自適應(yīng)控制逐漸退化

為定?？刂疲儤?gòu)造控制并不會退化為定?？刂?，一直保持微變構(gòu)造控制。

8.旋轉(zhuǎn)矩陣的幾何意義是什么？

旋轉(zhuǎn)矩陣的幾何意義：為了研究機器人的運動和操作，往往不僅要表達空間某一點的位置,

并且需要表達物體的方位，物體的方位可由某個固接于物體的坐標(biāo)系表述。為了規(guī)定空間

某物體B的方位，設(shè)置一直角坐標(biāo)系｛B｝與此剛體固接，而此時也有一種參照坐標(biāo)系｛A｝,

而為了表達B相對于坐標(biāo)系A(chǔ)的方位就引入了旋轉(zhuǎn)矩陣。

1）可以表達固定于剛體上的坐標(biāo)系出｝對參照坐標(biāo)系的姿態(tài)矩陣。

2）可作為坐標(biāo)變換矩陣.它使得坐標(biāo)系⑻中的點的坐標(biāo)"p變換成｛A｝中點的坐