国家开放大学《机器人技术及应用》形考任务14参考答案文档格式.docx

1、32.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。33.一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。34.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。35.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。36.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1.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

2、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2.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.2NB.3NC.4ND.N3.SCARA机械臂具有（）个平行的旋转关节。A.1B.2C.3D.44.机器人的机械本体机构基本上分为（）类。B.3C.25.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6.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7.轮式

3、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8.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9.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10.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11.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

4、、棘爪式车轮D.全向轮、变形车轮12.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13.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1.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。参考答案：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。Unified Snake是由卡耐基梅隆大

5、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。2.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

6、的同时，可降低生产成本。3.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。4.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

7、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。5.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 F=6n-（5p1+4p2+3p3+2p4+p5）含有3个活动构件 n=3含有1个转动副R，其约束数为5p1=1含有3个圆柱副C，其约束数为4 p2=3F=6n-5p1-4p2-3p3-2p4-p5 =63-51-43 =16.设计一四轴平面关节机器人，求其自由度。平面机构自由度计算公式：F=3n-（2p1-ph） n=k-1 p1:低副数目 =33-（23+0）=3形考任务21.电液比例控制的控制性

8、能与电液伺服控制相比，精度和响应速度较高。2.对机器人关节驱动的电机，要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。3.根据直接动力来源，机器人驱动系统可分为电气驱动系统、液压驱动系统和气压驱动系统。4.和液压驱动系统相比，气压驱动系统的功率质量比要高得多。5.机器人末端执行器（手爪），应采用体积、质量尽可能大的电机。6.机器人液压驱动系统又叫液压伺服驱动系统，由液压源、驱动器、伺服阀、传感器和控制回路组成。7.交流伺服电机分为两种，即同步型交流伺服电机和感应型交流伺服电机。8.气压驱动系统不污染环境，偶然地或少量地泄漏气体不至于对生产产生严重的影响。9.气压驱

9、动系统的气控信号比电子和光学控制信号要快，可以用在信号传递速度要求很高的场合。10.气压驱动系统是利用各种电机产生的力或力矩，直接或经过减速机构去驱动机器人的关节。11.气压驱动系统用压缩空气作为气源驱动直线或旋转气缸，用人工或电磁阀进行控制。12.气压驱动系统与液压驱动相比，动作和反应都快。13.选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。14.液压驱动系统具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低和驱动效率高等优点，应用最为广泛。15.永磁式步进电机步距大，起动频率高，控制功率大。16.直流伺服电机具有较小的起动转矩和较大的转动惯量。17.直流伺服电机可控性好，它具有

10、线性调节的特性，能使转速正比于控制电压的大小。18.直流伺服电机稳定性好，但只能在较窄的速度范围内运行。19.直线电机散热面积小，不易冷却，所以不允许较高的电磁负荷。20.直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪声。1.下图是（）减速器。A.齿轮减速器B.复合减速器C.蜗轮蜗杆减速器D.行星齿轮减速器2.下图是（）减速器。C.行星齿轮减速器D.蜗轮蜗杆减速器3.下图是（）减速器。4.（）具有无环境污染、易于控制、运动精度高、成本低和驱动效率高等优点，应用最为广泛。A.电气驱动系统B.气压驱动系统C.液压驱动系统D.油压驱动系统5.（）驱动具有大的转矩质

11、量比和转矩体积比，没有电刷和整流子，运行时几乎不需要维护，在现代机器人中广泛应用。A.交流伺服电机B.直流伺服电动机C.直流电机D.直线电机6.（）驱动系统在原理上和液压驱动系统非常相似。A.电力机械驱动系统B.电气驱动系统C.气压驱动系统D.液压驱动系统7.（）是电液伺服系统中的放大转换元件，它把输入的小功率电流信号转换并放大成液压功率输出。A.传感器B.电液伺服阀C.驱动器8.（）是一种定子、转子磁场均由软磁材料制成，只有控制绕组，基于磁导的变化产生反应转矩的步进电机。A.直线电机B.直流电机C.交流伺服电机D.反应式步进电机9.（）是一种用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位

12、移或线位移的控制电机。B.步进电机D.交流伺服电机10.步进电机驱动、直流伺服电机驱动、交流伺服电机驱动都属于（）。A.气压驱动B.电气驱动C.油压驱动D.液压驱动11.（）是用直流供电的电机。其功能是将输入的受控电压/电流能量转换为电枢轴上的角位移或角速度输出。B.直流伺服电机13.下图是（）减速器。B.蜗轮蜗杆减速器D.复合减速器14.在响应快、载荷大的伺服系统中往往采用（），原因是其输出力与质量比最大。A.电气驱动B.气压驱动15.直流伺服电机广泛应用在宽调速系统和精确位置控制系统中，其输出功率范围大约为（）。A.16WB.1600WC.100W6000WD.10006000W1.简述下

13、图电液比例压力阀的基本工作原理。图电液比例阀1压力阀；2力马达；3推杆；4钢球；5弹簧；6锥阀 图示为电液比例压力阀的结构示意图。它由压力阀1和力马达2两部分组成，当力马达的线圈通入电流I时，推杆3通过钢球4、弹簧5把电磁推力传给锥阀6。推力的大小与电流I成正比，当阀进油口P处的压力油作用在锥阀上的力， 油液通过阀口由出油口排出，这个阀的阀口开度是不影响电磁推力的，但当通过阀口的流量变化时，由于阀座上的小孔d 处压差的改变以及稳态液动力的变化等，被控制的油液压力依然有一些改变。2.设计一款其转向灵活，结构相对简单，系统重量轻，成本低的机器人，并分析其特点。可以设计为球形机器人。球形机器人是一种

14、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。一般球形机器人以较少的自由度、欠驱动的方式实现了全方位移动，其转向灵活，结构相对简单，系统重量轻，成本低。球形机器人与地面接触面小，移动阻力亦小，故其起动容易，能量损耗小。形考任务31.ArduBlock是一款专门为Arduino设计的图形化编程软件，可以不在ArduinoIDE的软件下运行。2.ArduinoDuemilanove不支持USB接口，不可通过USB接口供电。3.ArduinoIDE安装到计算机上,将开发板用USB连接到计算机上后，Windows会自动安装Arduino的驱动，驱动安装成功后，开发板绿色的

15、电源指示灯会亮起来，此时说明开发板可用。4.ArduinoIDE界面工具栏中只有新建程序（Newsketch）、打开程序（Opensketch）、保存程序（Savesketch）。5.ArduinoMega2560具有54路I/O口。6.Arduino编程语言中，数字引脚常量是false和true。7.Arduino编程语言中的数据类型有布尔类型、字符型、字节型、整型等。8.Arduino给硬件开发降低了设计门槛，开源的电路图可以直接复制到需要的电路中进行机器人的控制系统设计。9.Arduino可以用来开发交互产品，例如控制电灯、电机和其他各式各样的物理设备。10.Arduino是一款便捷、灵

16、活、方便上手的开源电子原型平台，只包含硬件（各种型号的Arduino板）（11.Arduino是源于土耳其的一个开源代码的硬件项目平台。12.触觉传感器、应力传感器属于机器人内部传感器。13.伺服控制系统由控制器、电机组成。14.从机器人的应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。15.导电塑料膜电位计位移传感器的阻抗可以达到连续变化。16.电位计位移传感器的工作原理是绕线电阻的端点和电刷之间的电阻一有改变，就可测量出位移的大小。17.根据工作原理，触觉传感器可分为二元接触传感器、单模拟量传感器、矩阵传感器。18.工业机器人是指除工业机器人以外的，用于非制造业并服务于人类的各

17、种机器人。19.机器人触觉传感器根据测量的信息可以分为三类，接触觉传感器、压力觉传感器和滑动觉传感器。20.机器人传感器是指一种能够将机器人对内部和外部感知的物理量变换为电量输出的装置。21.机器人的控制系统是多变量和线性的控制系统。22.机器人的每个关节分别由一个伺服控制系统驱动。23.机器人都具备移动功能、执行机构、感觉和智能。24.机器人控制的结构也可以有很大的不同，可由单处理机控制，也可由多处理机分级分布控制。25.机器人控制系统主要包含协调控制计算机和传感器。26.机器人外部传感器的功能是测量运动学及动力学参数。27.机器人只有一种基本运动方式，即连续运动。28.接近度传感器、听觉传

18、感器和视觉传感器属于外部传感器。29.气压驱动系统不污染环境，偶然地或少量地泄漏气体不至于对生产产生严重的影响。30.气压驱动系统的气控信号比电子和光学控制信号要快，可以用在信号传递速度要求很高的场合。31.气压驱动系统与液压驱动相比，动作和反应都快。32.特种机器人是指多关节机械手或多自由度机器人。33.外部传感器的功能就是将这些与环境信息相关的参数采集并输入给机器人。34.选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。35.压力觉传感器主要应用在精确抓握物体的手掌等端部执行器上。36.一般工业机器人仅由伺服控制层组成。37.在结构上，机器人控制系统是分层结构的计算机控制系

19、统。38.在实际研究中，往往把机器人控制系统简化成若干个简单的低阶的子系统来描述。39.增量编码器比绝对编码器要便宜得多，在机器人技术中对增量编码器的使用更加广泛。40.最常用的平移传感器是电位计角度传感器。1.unsignedintD=65535属于（）数据类型。A.布尔类型B.字符型C.无符号整型D.字节型2.byteB=8属于（）数据类型。B.整型C.字符型3.charA=58属于（）数据类型。C.整型4.charA=58属于（）数据类型。C.字节型D.整型5.ArduBlock是以（）的方式进行编程的。A.C语言B.不可视化C.图形化积木搭建D.非面向对象6.ArduinoDuemil

20、anove具有（）路模拟I/O口。A.2B.6C.4D.87.ArduinoDuemilanove具有（）路数字I/O口。A.10B.14C.128.Arduino编程语言中，数字引脚常量是（）。A.（#define）和关键字（const）B.false和trueC.HIGH和LOWD.INPUT和OUTPUT9.Arduino编程语言中，引脚电压常量是（）。C.INPUT和OUTPUTD.HIGH和LOW10.机器人控制系统中，可完成从任务、运动指令到关节运动的全部运算的是（）。B.伺服控制系统C.运动控制器D.协调控制计算机11.具有滑觉的机器人传感器是（）。A.光传感器、气压传感器、超声

21、波传感器B.光敏阵列、CCDC.球形接点式、光电旋转传感器、角编码器D.应变片、导电橡胶12.具有力觉的机器人传感器是（）。A.光电传感器B.光敏管、光电断续器C.应变片、导电橡胶D.光敏阵列、CCD13.具有色觉的机器人传感器是（）。A.彩色电荷耦合器件、彩色摄影机、滤色器B.光电传感器C.光敏阵列、CCDD.光敏管、光电断续器14.具有位置觉的机器人传感器是（）。D.光电传感器15.能够检测对象物是否接近，接近距离，对象面的倾斜的机器人传感器是（）。16.能够检测光线亮度的机器人传感器是（）。B.微动开关、薄膜接点C.光敏管、光电断续器17.能够检测压力的机器人传感器是（）。C.微动开关、

22、薄膜接点D.压电传感器18.能够控制手腕移动，伺服控制，正确完成作业的是（）。A.接触觉传感器B.明暗觉传感器C.力觉传感器19.能够确定对象位置，识别对象形态的是（）。D.位置觉传感器20.能够修正握力，防止打滑，判断物理质量及表面状态的是（）。A.滑觉传感器B.接触觉传感器21.判断物体空间位置，判断物体移动的是（）。A.力觉传感器C.位置觉传感器D.接触觉传感器22.判断有无对象，并得到定量结果的是（）。B.力觉传感器C.明暗觉传感器23.水下机器人属于以下（）。A.工业机器人B.腿式机器人C.特种机器人D.球形机器人24.下图是一款机械臂，其自由度是（）。 B.4D.525.以下属于机

23、器人点点运动的是（）。A.点焊B.喷涂C.弧焊D.喷漆26.以下属于机器人连续运动的是（）。A.码垛B.喷漆C.点焊D.上料27.用于测量速度和位置的变化，用作反馈信号，构成具有预期静态和动态特性的伺服系统的是（）。C.协调控制计算机1.已知需要测量一个位移范围在5060mm范围内的位移量，请选择出合适的传感器，并写出该传感器的输出量计算公式和工作原理。按照5060mm的位移范围，可知应该选择电位计位移传感器，当负载为无限大时，电位计的输出为 e=U（R2/R1+R2）电位计位移传感器的工作原理2.当机器人和物体发生接触时，需要获知的关键条件有哪些？当机器人和物体发生接触时，需要获知的关键条件有以下三