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1、专题讲解机器人基础机器人基础 作者： 日期： 第六章 操作臂的控制一、选择题1机器人控制系统在物理上分为两级，但在逻辑上一般分为如下三级： 1)PID控制器 2)位置控制器 3)作业控制器 4)运动控制器 5)驱动控制器 6)可编程控制器 2在伺服电机的伺服控制器中，为了获得高性能的控制效果，一般具有3个反馈回路，分别是： 1)电压环 2)电流环 3)功率环 4)速度环 5)位置环 6)加速度环 3操作机手持粉笔在黑板上写字，在哪个方向只有力的约束而无速度约束？ 1)X轴 2)Y轴 3)Z轴 4)R轴4如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接触的操作作业将会变得相

2、当困难。此时应该考虑： 1)柔顺控制 2)PID控制 3)模糊控制 4)最优控制5示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是： 1)操作人员劳动强度大 2)占用生产时间 3)操作人员安全问题 4)容易产生废品二、简单题1.机器人控制系统的基本单元有哪些？2.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？3.仿人机器人的关键技术有哪些？4.机器人控制的主要特点有哪些？ 5. 简述机器人基于关节坐标控制的基本思路。 6. 机器人的控制层次分为哪几级？ 7. 机器人关节位置控制器的作用是什么。三、分析题试列出直流电机电压平衡方程式和转矩平衡方程式，并指出机械部分与电气部分的耦合关系。第五

3、章 操作臂动力学一、选择题（4选1） 1动力学主要是研究机器人的： 1)动力源是什么 2)运动和时间的关系 3)动力的传递与转换 4)动力的应用 2动力学的研究内容是将机器人的_联系起来。 1)运动与控制 2)传感器与控制 3)结构与运动 4)传感系统与运动 3机器人终端效应器（手）的力量来自哪里？ 1)机器人的全部关节 2)机器人手部的关节 3)决定机器人手部位置的各关节 4)决定机器人手部位姿的各个关节 4在-r操作机动力学方程中，其主要作用的是 1)哥氏项和重力项 2)重力项和向心项 3)惯性项和哥氏项 4)惯性项和重力项二、简答题1.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。2.什么是

4、广义坐标和广义力？3.应用拉格朗日方程（函数）求解机器人动力学问题的优点是什么？第四章 操作臂的雅可比一、简答题1. 速度雅可比矩阵与力雅可比矩阵有什么关系？2. 逆速度雅可比J-1出现奇异解的情况有哪些？3. 雅克比矩阵的力学意义是什么？ 二、推导题 试利用虚功原理推导机器人关节力矢量与相应的广义操作力矢量F之间的关系。三、计算题：1. 如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X0轴正向以1.0m/s的速度移动，杆长 l1=l2=0.5m。设在某时刻1=30，2=-60，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅可比矩阵为J，且 。 2.如图所示两自由度机械手在如图位置时（1= 0

5、 , 2=/2），生成手爪力 FA = fx 0 T 或FB = 0 fy T。求对应的驱动力 A和B 。 3. 如下所式，T坐标系经过一系列微分运动后，其改变量为dT。求微分变化量（dx，dy，dz，x，y，z）以及相对T坐标系的微分算子。第三章 操作臂运动学一、名词解释题：1.机器人运动学： 2.机器人动力学： 3.虚功原理： 二、简答题1描述机器人连杆的参数有哪些？2.机器人学主要包含哪些研究内容？3.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。三、选择题（4选1） 1对于转动关节而言，关节变量是D-H参数中的 1)关节角 2)杆件长度 3)横距 4)扭转角 2对于移动（平动）关节而言，关

6、节变量是D-H参数中的 1)关节角 2)杆件长度 3)横距 4)扭转角 3运动正问题是实现如下变换： 1)从关节空间到操作空间的变换 2)从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)从操作空间到关节空间的变换 4运动逆问题是实现如下变换： 1)从关节空间到操作空间的变换 2)从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)从操作空间到任务空间的变换四、计算题1.如图所示为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。 2. .如图所示为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1 和2。

7、 3. 写出3R平面机械手的各连杆参数和运动学方程（末端相对于基件三臂长位1l、l2、l3） 。 4.图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为1m，试建立各杆件坐标系， 求出A1， A2的变换矩阵第二章 数学基础一、简答题：1. 解释刚体的位姿。2. 刚体姿态是怎样描述的？3. 齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。4描述刚体姿态的绕X-Y-Z轴转动的角度都称作为什么？二、推导题1.推导旋转变换通式。三、计算分析题1.有一个向量P=3i+5j+2k,按如下要求将其表示成矩阵形式：（1）比例因子为2（2）将它表示为方向的单位向量2.已知坐标系B的初始位姿与A重合，首先B相对于A的ZA轴转30，

8、再沿A的XA轴移动12单位，并沿A的YA轴移动6单位.求位置矢量APB0和旋转矩阵 。设点p在B坐标系中的位置为BP=3,7,0T，求它在坐标系A中的位置AP.3.固连在坐标系（ ）上的点P 经历如下变换，求出变换后该点相对于参考坐标系的坐标。(1)绕z轴旋转90度；(2)接着绕y轴旋转90度；(3)接着再平移4，-3，7。4.坐标系F沿参考坐标系的x轴移动9个单位，沿z轴移动5个单位。求新的坐标系位置。 5.坐标系B绕x轴旋转90，然后沿当前坐标系a轴做了3英寸的平移，然后在绕z轴旋转90，最后沿当前坐标系o轴做5英寸的平移。(a)写出描述该运动的方程。(b)求坐标系中的点p（1，5，4）相

9、对于参考坐标系的最终位置。6.固连在坐标系（ ）上的点P 经历如下变换，求出变换后该点相对于参考坐标系的坐标。(1)绕z轴旋转90度；(2)接着绕y轴旋转90度；(3)接着再平移4，-3，7。7. 对于下列坐标系，求解所缺元素的值，并用矩阵来表示这个坐标系。 8. 坐标系B绕x轴旋转90，然后沿当前坐标系a轴做了3英寸的平移，然后在绕z轴旋转90，最后沿当前坐标系o轴做5英寸的平移。(a)写出描述该运动的方程。(b)求坐标系中的点p（1，5，4）相对于参考坐标系的最终位置。9. 计算表示 的矩阵10. 计算如下变换矩阵的逆。 11. 一个具有六个自由度的机器人的第五个连杆上装有照相机，照相机观

10、察物体并测定它相对于照相机坐标系的位置，然后根据以下数据来确定末端执行器要到达物体所必须完成的运动。 12. 已知转动变换矩阵 试求：等效转轴与转角。13.设工件相对于参考系u的描述为 ，机器人基座相对于参考系的描述为 ，已知：求：工件相对于基座的描述PTB.14.求点P=(2，3，4)T绕x轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。第一章 绪论一、名词解释1.自由度： 2.机器人工作载荷：3.示教再现式机器人： 4.工作空间： 5.承载能力： 二、简单题1. 按坐标分类机器人可分为哪几类？2. 简述机器人的定义。3. 机器人的主要技术参数有哪些？4. 简述机器人的基本组成？5. 机器人可看成是由一系列（ ）通过（ ）串联起开的开式链。6. 试运用机器人常用关节运动功能符号绘制圆柱坐标机器人机构简图。7. 计算Stewart平台的自由度。8. 机器人常用的驱动方式有哪些？9. 常用机器人结构形式有哪些？10机器人是如何分代的？