機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)_復(fù)習(xí)資料(已修改)
2025-01-30 06:56 本頁面
【正文】 一. 簡答題1. 機(jī)器人內(nèi)部傳感器與外部傳感器的作用是什么，它們都包括哪些？答：內(nèi)部傳感器主要用于檢測機(jī)器人自身狀態(tài)；包括位移傳感器角數(shù)字編碼器、角速度傳感器；外部傳感器主要用于檢測機(jī)器人所處的外部環(huán)境和對(duì)象狀況等；包括：力或力矩傳感器觸覺傳感器、接近絕傳感器、滑覺傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器、味覺傳感器。2. 機(jī)器人的速度與加速度測量都常用哪些傳感器？答：速度：測速發(fā)電機(jī)、增量式碼盤；加速度：壓電式加速度傳感器、壓阻式加速度傳感器。3. 機(jī)器人的力覺傳感器有哪幾種，機(jī)器人中哪些方面會(huì)用到力覺傳感器？答：種類：電阻應(yīng)變片式、壓電式、電容式、電感式、各種外力式傳感器。有三方面：。4. 機(jī)器人的視覺傳感器常用哪些方法，圖像如何獲取和處理？答：圖像的獲?。?。處理：。5. 能否設(shè)想一下，一個(gè)高智能類人機(jī)器人大約會(huì)用到哪些傳感器技術(shù)？答：位置傳感器，速度傳感器，觸覺傳感器，接近覺傳感器，視覺傳感器，聽覺傳感器，嗅覺傳感器，味覺傳感器。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(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。通過這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤的精確位置。 7. 簡述直流電動(dòng)機(jī)兩種控制的基本原理答：直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制方式主要有兩種：一種是電樞電壓控制，即在定子磁場不變的情況下，通過控制施加在電樞繞組兩端的電壓信號(hào)來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，定子磁場保持不變，其電樞電流可以達(dá)到額定值，相應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩也可以達(dá)到額定值，因而這種方式又被稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。另一種是勵(lì)磁磁場控制，即通過改變勵(lì)磁電流的大小來改變定子磁場強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。由于電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行條件下磁場已接近飽和，因而只能通過減弱磁場的方法來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于電樞電流不允許超過額定值，因而隨著磁場的減弱，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，但輸出轉(zhuǎn)矩下降，輸出功率保持不變，所以這種方式又被稱為恒功率調(diào)速方式。8. 簡述直流測速發(fā)電機(jī)的工作原理。測速發(fā)電機(jī)(tachogenerator)是一種檢測機(jī)械轉(zhuǎn)速的電磁裝置。它能把機(jī)械轉(zhuǎn)速變換成電壓信號(hào)，其輸出電壓與輸入的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系直流測速發(fā)電機(jī)實(shí)際上是一種微型直流發(fā)電機(jī)。按勵(lì)磁方式可分為兩種型式。 １．電磁式 表示符號(hào)如圖32（a）所示。定子常為二極，勵(lì)磁繞組由外部直流電源供電，通電時(shí)產(chǎn)生磁場。目前，我國生產(chǎn)的CD系列直流測速發(fā)電機(jī)為電磁式。 2．永磁式 表示符號(hào)如圖32（b）所示。定子磁極是由永久磁鋼做成。由于沒有勵(lì)磁繞組，所以可省去勵(lì)磁電源。具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便等特點(diǎn)，近年來發(fā)展較快。其缺點(diǎn)是永磁材料的價(jià)格較貴，受機(jī)械振動(dòng)易發(fā)生程度不同的退磁。為防止永磁式直流測速發(fā)電機(jī)的特性變壞，必須選用矯頑力較高的永磁材料。目前，我國生產(chǎn)的CY系列直流測速發(fā)電機(jī)為永磁式。 (a) (b) 圖32 直流測速發(fā)電機(jī) (a) 電磁式；(b) 永磁式 永磁式直流測速發(fā)電機(jī)按其應(yīng)用場合不同，可分為普通速度型和低速型。前者的工作轉(zhuǎn)速一般在每分鐘幾千轉(zhuǎn)以上，最高可達(dá)每分鐘一萬轉(zhuǎn)以上；而后者一般在每分鐘幾百轉(zhuǎn)以下，最低可達(dá)每分鐘一轉(zhuǎn)以下。由于低速測速發(fā)電機(jī)能和低速力矩電動(dòng)機(jī)直接耦合，省去了中間笨重的齒輪傳動(dòng)裝置，消除了由于齒輪間隙帶來的誤差，提高了系統(tǒng)的精度和剛度，因而在國防、科研和工業(yè)生產(chǎn)等各種精密自動(dòng)化技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。9. 為什么要引進(jìn)齊次坐標(biāo),它有什么優(yōu)點(diǎn)?機(jī)器人的坐標(biāo)變換主要包括平移和旋轉(zhuǎn)變換,平移是矩陣相加運(yùn)算,旋轉(zhuǎn)則是矩陣相乘,綜合起來可以表示為p’ = m1*p + m2(m1旋轉(zhuǎn)矩陣,m2為平移矩陣,p為原向量,p’為變換后的向量).引入齊次坐標(biāo)的目的主要是合并矩陣運(yùn)算中的乘法和加法,合并后可以表示為p39。 = M*、三維甚至高維空間中的一個(gè)點(diǎn)集從一個(gè)坐標(biāo)系變換到另一個(gè)坐標(biāo)系的有效方法.10. 定義1. 如果所有的變換都是相對(duì)于固定坐標(biāo)系中各坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移,則依次左乘,稱為絕對(duì)變換. 2. 如果動(dòng)坐標(biāo)系相對(duì)于自身坐標(biāo)系的當(dāng)前坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)或平移,則齊次變換為依次右乘,稱為相對(duì)變換. 11. 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)::動(dòng)力學(xué)正問題:已知機(jī)械手各關(guān)節(jié)的作用力或力矩,求各關(guān)節(jié)的位移、速度、加速度動(dòng)力學(xué)逆問題:已知機(jī)械手各關(guān)節(jié)的位移、速度和加速度,求各關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)力和力矩。拉格朗日函數(shù)L被定義為系統(tǒng)的動(dòng)能K和位能P之差,即:12. 工業(yè)機(jī)器人的工作范圍：工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫工作區(qū)域。13. 工業(yè)機(jī)器人定義？工業(yè)機(jī)器人的定義：一種用于移動(dòng)各種材料、零件、工具或者專用裝置的，可通過可編程序動(dòng)作來執(zhí)行各種任務(wù)的，并且具有各種編程能力的多功能的機(jī)械手。14. 機(jī)器人傳感器的作用和特點(diǎn)為何？（1）機(jī)器人傳感器的作用：機(jī)器人的通用計(jì)算機(jī)必須與傳感器連接起來，才能發(fā)揮全部作用。機(jī)器人傳感器在機(jī)器人的控制中起了非常重要的作用，正因?yàn)橛辛藗鞲衅鳎瑱C(jī)器人才具備了類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。（2）特點(diǎn)：機(jī)器人感覺是把相關(guān)的特性或相關(guān)的物體特性轉(zhuǎn)換為執(zhí)行某一種機(jī)器人功能所需的信息，這些物體特征包括幾何的、光學(xué)的、機(jī)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，這些特征形成符號(hào)以表示系統(tǒng)，進(jìn)而構(gòu)成與給定工作任務(wù)有關(guān)的世界狀態(tài)知識(shí)。傳感器的分類 內(nèi)部傳感器：檢測機(jī)器人本身狀態(tài)（手臂間角度等）的傳感器。 外部傳感器：檢測機(jī)器人所處環(huán)境（是什么物體，離物體的距離有多遠(yuǎn)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：主要裝在作為末端執(zhí)行器的手上，檢測處理精巧作業(yè)的感覺信息。相當(dāng)于觸覺。 環(huán)境傳感器：用于識(shí)別物體和檢測物體與機(jī)器人的距離。相當(dāng)于視覺15. 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(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和操作，往往不僅要表示空間某一點(diǎn)的位置，而且需要表示物體的方位，物體的方位可由某個(gè)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
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