国家开放大学电大机器人技术及应用形考任务1答案Word下载.docx

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感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的感知能力。

刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。

刚体在空间中只有4个独立运动。

工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。

构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。

活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。

机构自由度是机构具有独立运动的数目。

机构自由度只取决于活动的构件数目。

机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。

机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。

机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。

机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。

机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿，求机器人实现此位姿的关节变量。

机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量，求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。

机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。

可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。

两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。

轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。

履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。

球面坐标型机械臂主要由一个旋转关节和一个移动关节构成，旋转关节与基座相连，移动关节与末端执行器连接。

球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。

所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

通过面接触而构成的运动副，称为低副；

通过点或线接触而构成的运动副称为高副。

腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。

为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。

为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。

一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。

运动副可以根据其引入约束的数目进行分类，引入一个约束的运动副称为二级副。

在机构中，每一构件都以一定的方式与其他构件相互连接，这种由两个构件直接接触的可动连接称为运动副。

在平面机构中，每个构件只有3个自由度。

每个平面低副（转动副和移动副）提供1个约束，每个平面高副提供2个约束。

二、选择题（答案在最后）

如图所示为圆柱面坐标型机械臂，其由一个使手臂竖直运动的移动关节和一个带有竖直旋转轴的旋转关节组成，另一个移动关节与旋转关节轴正交，这种机械臂在空间中具有（）。

A.1个移动和2个转动的性能

B.2个移动和1个转动的性能

C.2个移动和2个转动的性能

D.3个移动和2个转动的性能

设平面机构中的活动构件数为N，在未用运动副连接之前，这些活动构件的自由度总数为（）。

A.2N

B.3N

C.4N

D.N

SCARA机械臂具有（）个平行的旋转关节。

A.1

B.2

C.3

D.4

机器人的机械本体机构基本上分为（）类。

B.3

C.2

连杆悬架系统和独立驱动轮系也成为目前（）的主流设计。

A.扫地机器人

B.水下机器人

C.音乐机器人

D.星球探测机器人

轮式移动机构具有以下（）特点？

A.动力系统不成熟

B.机械结构复杂

C.可靠性比较好

D.控制系统不成熟

轮式移动机构适用于在（）高速和高效地移动。

A.草地

B.规则的硬路面上

C.沟壑

D.小台阶

沈阳自动化所研制的灵蜥-H型排爆机器人属于（）。

A.混合式移动机器人

B.轮式机器人

C.履带机器人

D.腿式机器人

相对而言，混合式移动机器人的（）。

A.自由度偏多、重量比较大

B.自由度偏少、重量比较大

C.自由度偏多、重量比较小

D.自由度偏少、重量比较小

以下具有越障能力的轮系是（）。

A.全向轮、半步行轮、变直径车轮（变径轮）

B.全向轮、半步行轮、棘爪式车轮

C.全向轮、变形车轮、半步行轮

D.锥形轮、变形车轮、半步行轮

以下使用了曲柄滑块机构的是（）。

A.半步行轮和棘爪式车轮

B.全向轮、半步行轮

C.全向轮、棘爪式车轮

D.全向轮、变形车轮

运动副符号代表的含义是（）。

A.平面副

B.移动副

C.圆柱副

D.转动副

在变径轮和变形车轮的设计中，借鉴了（）的设计，使得车轮可以主动变形进行越障。

A.放缩机构

B.滑块机构

C.杠杆机构

D.曲轴机构

三、简答题（答案在最后）

具有蠕动、滚动步态的机器人可以设计成哪种类型？

举例说明这种类型机器人的运动方式。

可以设计成蛇形机器人。

ACM-R5是一款由日本立命馆大学研制的水陆两栖蛇形机器人，它由9个模块化单元组成，不仅可以实现传统蛇形机器人的基本步态，还另外开发了S型滚动步态以及螺旋滚动步态，具有更强的地面及水下适应能力。

UnifiedSnake是由卡耐基·

梅隆大学开发的一款具有大扭矩、轻量化、低耗能等特点的实用型蛇形机器人，并进一步对其垂直攀爬、水平外攀爬步态进行研究，增强了机器人的野外侦察能力。

为了缩短维护和修理时间，节约维修成本可以将工业机器人设计为什么结构特点的机器人？

说明这种设计思路的优点？

可以设计为可重构模块化机器人，由若干离散模块组成，每个模块具有相对独立的功能和结构，这些模块之间能够以多种方式实现物理连接，不同的组合方式可以构成不同的形状以及不同的功能，其组合变形的方式称为重组。

可重构模块化机器人的特点是模块间的互换性强，可以大大缩短维护和修理时间，节约维修成本。

由于模块化机器人具有模块种类少、单种数量多的特点，故在保证加工质量的同时，可降低生产成本。

分析多面体机器人的滚动机理都有哪些？

依靠质心超出支撑区域使机体翻滚，从而实现移动。

依靠速度和惯性，使机体的ZMP超出支撑区域使机体实现运动。

分析复合式移动机器人的结构与优点？

在未知非典型地形环境中，单一的移动模式很难满足机器人通过性的要求。

为了获得更好的地面适应能力，除了在移动机构的结构上改进以获得更高的越障能力之外，通常还将若干个不同类型的单一移动装置（轮子、履带或者腿）叠加到一个机器人本体上，使得机器人同时具有多种移动方式，兼有所叠加模式的优点。

这类机器人一般称为混合式移动机器人。

混合式移动机器人的优势在于集成了多种典型移动方式，使得机器人在复杂地形下的越障能力非常突出，但同时由于叠加了多种移动装置，而这些移动装置一般都带有独立驱动系统，使得机器人整体自由度比较多。

设计一个含有1个转动副和3个圆柱副的机构，并分析其自由度。

利用自由度计算公式，含有3个活动构件，含有1个转动副R，其约束数为5，含有3个圆柱副C，其约束数4。

设计一四轴平面关节机器人，求其自由度。

利用自由度计算公式，含有4个活动构件，含有3个转动副R和1个移动副，其约束数为5。