1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”（android），它由4部分组成：1，生命系统；2，造型解质；3，人造肌肉；4，人造皮肤。1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中，构想了RUR机器人，卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”。
为了防止机器人伤害人类，科幻作家阿西莫夫于1940年提出了“机器人三原则”：1，机器人不应伤害人类；
2，机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外 ;
3，机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。
1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”
我国科学家对机器人的定义是：
“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或动物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
1.1988年法国的埃斯皮奥将机器人学定义为：“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划任务的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象”。
2.公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人──自动机。
3.1800年前的汉代，大科学家张衡不仅发明了地动仪，而且发明了指南车,计里鼓车。
4.后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”。
5.1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶；
6.1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭。
7.现在保留下来的最早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，杰克·道罗斯制作于二百多年前，两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐。
8.现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。
9.1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。这就是所谓的示教再现机器人。1959年第一台工业机器人（可编程、圆坐标）在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”（万能搬运）和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。－商业化的工业机器人
10.1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。
11.1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO（2002年）和索尼公司的QRIO。
12.到了1980年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”。随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国”的美称。
13.80年代，将具有感觉、思考、决策和动作能力的机器人系统称为智能机器人，这是一个概括的、含义广泛的概念。第三代机器人
14.2002年丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。Roomba是世界上销量很大的一种家用机器人。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称，这也说明了机器人所具有的创新活力。
按机器人的开发内容与应用分类：
一、工业机器人(industrial robot) 二、操纵型机器人(teleoperator robot)
三、智能机器人(intelligent robot)
按机器人的发展程度分类：
一、第一代机器人第一代机器人主要指只能以示教-再现方式工作的工业机器人，称为示教-再现型。
二、第二代机器人第二代机器人带有一些可感知环境的装置，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应变化的环境。
三、第三代机器人第三代机器人是智能机器人，它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑推理、判断及决策，可在作业环境中独立行动；它具有发现问题且能自主地解决问题的能力。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。
没有机器人，人将变为机器；有了机器人，人仍然是主人。
美国“索杰纳”火星探测机器人
自主式的机器人小车，同时又可从地面对它进行遥控。它的重量不超过11.5公斤,车的尺寸为630毫米×480毫米,有六个轮子.最大速度为每秒0.4米.
1997年7月4日，美国航空航天局（NASA）发射的火星探路者号宇宙飞船携带“索杰纳”火星车登上了火星。
2002年日本本田公司最新研制的新一代机器人与一名模特握手。这种机器人拥有三项关键技术：“调整姿势”技术使之能象人一样自然跑动；“自行连续运动”技术使之能自行变更目的地行走路线；“加强视觉和动力传感器”技术使之在与人碰面时能顺畅地交流。它的跑步时速可达3公里，和人的慢跑速度差不多。
2.机器人机构
机器人本体主要包括:
(1) 机身；(2) 臂部；(3) 腕部；(4) 手部；(5) 行走机构；(6) 传动部件。
工业机器人手臂由连杆和关节构成。工业机器人手臂的关节常为单自由度主动运动副。
连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。
关节（Joint）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。
机器人机构的自由度
是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不包括手爪的开合自由度。称6个自由度的机器人为满自由度机器人；少于6个自由度的机器人为欠自由度机器人；多于6个自由度的机器人为冗余自由度机器人。
三、机器人机构的工作空间
1. 机器人手臂正常运动时手腕部坐标系原点P能到达的空间的集合,即由手腕参考点所掠过的空间,记作W(P),又称可达空间,或总工作空间.
SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人
3个旋转关节,其轴线相互平行,在平面内进行定位和定向。(平面式关节机器人)
2.2 机身和臂部结构
2.2.1 机器人机身结构的基本形式和特点
机身：机身是连接、支撑手臂及行走机构的部件。作用：安装臂部的驱动装置或传动装置。类型：固定式、行走式
2.2.2 机器人臂部结构的基本形式和特点
手臂:手臂件是机器人的主要执行部件.作用:支撑腕部和手部，带动手及腕在空间运动。
特点:结构类型多,受力复杂.
2.3 腕部和手部结构
腕部是臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。目前，RRR型三自由度手腕应用较普遍。
机器人的手部作为末端执行器,是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件。
2.3.1 机器人腕部结构的基本形式和特点
腕部是机器人的小臂与末端执行器(手部或称手爪)之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部的空间姿态。
从驱动方式看，手腕一般有两种形式，即远程驱动和直接驱动。直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关节的附近直接驱动关节运动。远程驱动方式的驱动器安装在机器人的大臂、基座或小臂远端上，通过连杆、链条或其他传动机构间接驱动腕部关节运动。
按转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为滚转和弯转两种。
二、RRR型手腕
RRR型手腕容易实现远距离传动，RRR型手腕制造简单，润滑条件好，机械效率高，应用较为普遍。
2.3.2 机器人手部结构的基本形式和特点
安装在机器人腕部末端,直接作用于对象的装置叫做末端执行器.也可使用手部(hand)这个术语来代替末端执行器，它是装在机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。人的手有两种定义：第一种定义是医学上把包括上臂、手腕在内的整体叫做手；第二种定义是把手掌和手指部分叫做手。
1．按用途分
1) 手爪2) 工具
三、手爪设计和选用的要求
手爪设计和选用时最主要的是满足功能上的要求，具体来说要围绕以下几个方面进行调查，提出设计参数和要求。
1．被抓握的对象物2．物料馈送器或储存装置3．手爪和腕部匹配4．环境条件。
四、手爪的典型结构
1．机械手爪2．磁力吸盘 3．真空式吸盘
2.4 行走机构
行走机构按其行走移动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。
2.4.2 履带式移动机构
履带式移动机构称为无限轨道方式.
优点: (1)能登上较高的台阶；(2)着地压强小,与地面的粘着力也较强,适合于在荒地上移动；(3)能够原地旋转；(4)重心低,稳定。
3 机器人控制
什么是控制? 简单地说，控制就是为了达到一定目的而实行的适当操作。
3.1.1 机器人控制系统的组成
构成机器人控制系统的要素主要有：输入／输出设备；计算机硬件系统及控制软件；驱动器；传感器系统。
3.1.3 机器人的控制方式
开环控制和闭环控制
1、开环控制系统（open loop control system）
如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制系统称为开环控制系统。在开环控制系统中，不需要对输出量进行测量，也不需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。
3.1.3 机器人的控制方式
2、闭环控制系统（closed loop control system）
如果系统的输出量通过反馈环节回来作用于控制部分，形成闭合环路，则这样的系统称为闭环控制系统，又称为反馈控制系统（Feedback Control System）。
3、开环控制系统与闭环控制系统的比较
开环控制：顺向作用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰动性较差。结构简单、调整方便、成本低。在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还有一定的实用价值。
闭环控制：有反向的联系,偏差控制，可以抑制内、外扰动对被控制量产生的影响。精度高、结构复杂，设计、分析麻烦。
机器人的控制系统一般都是闭环控制系统！
3.1.4 机器人的控制方式分类
1.直接示教法
2.遥控示教法
3.间接示教法
4.离线示教法
机器人手爪与外界接触有两种极端状态：
一种是手爪在空间中可以自由运动，这种属于位置控制问题；
另一种是手爪与环境固接在一起，手爪完全不能自由改变位置，可在任意方向施加力和力矩，属于力控制问题。大多数是位置/力的混合控制问题。机器人的速度、加速度控制。
3.3 PID（proportional，integral ，derivative）控制算法
下面给大家介绍一下在反馈控制中常用的PID控制。在PID控制的名称中，P指
proportional(比例），I 指integral （积分），D 指derivative （微分），这意味着可利用偏差的比例值、偏差的积分值、偏差的微分值来控制。
PID 控制器的三个参数有不同的控制作用：
（1）P 控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在控制系统中，增大k P 可加快响应速度，但过大容易出现振荡；
（2）积分控制器能消除或减弱稳态偏差，但它的存在会使系统到达稳态的时间变长，限制系统的快速性；
（3）微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，相对比例控制规律而言具有预见性，有助于减少超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，加快系统的跟踪速度，但对输入信号的噪声很敏感。
第4章 工业机器人轨迹规划与智能机器人自主导航
１.轨迹规划概述
a)、定义
这里所谓的轨迹是指末端操作器或关节在运动过程中的位姿、速度和加速度。
工业机器人的轨迹规划是指根据工业机器人作业任务的要求，对工业机器人末端操作器或者关节在工作过程中位姿变化的路径、取向及其变化速度和加速度进行人为设定。 常见的机器人作业有两种：
? 点位作业（PTP=point-to-point motion ）
? 连续路径作业（continuous-path motion ），或者称为轮廓运动（contour motion ）。 c)、轨迹规划既可以在关节空间也可以在直角空间中进行。
在关节空间中进行轨迹规划是指将所有关节变量表示为时间的函数，用这些关节函数及其一阶、二阶导数描述机器人预期的运动；在直角坐标空间中进行轨迹规划是指将手爪位姿、速度和加速度表示为时间的函数，而相应的关节位置、速度和加速度由手爪信息导出。 在规划机器人的运动时，还需要弄清楚在其路径上是否存在障碍物，这里主要讨论连续路径的无障碍轨迹规划方法。如果路径上存在障碍物，则在轨迹规划时还要考虑避障问题。 a. 三次多项式插值 只给定机器人起始点和终止点的位姿。
为了实现平稳运动，轨迹函数至少需要四个约束条件。即
解上面四个方程得：
注意：这组解只适用于关节起点、终点速度为零的运动情况。 起点和终点的关节角度约束
起点和终点的关节速度约束
例：设只有一个自由度的旋转关节机械手处于静止状态时，
=150，要在3s 内平稳运动到达终止位置： =750，并且在终止点的速度为零。 解：将上式的已知条件代入以下四个方程得四个系数：
a0=15, a1=0, a2=20, a3=-4.44
因此得：
直角坐标空间的轨迹规划步骤：给出机器人末端操作器的各个路径结点→确定通过路径点的拟合函数，然后根据拟合函数插值计算路径点之间的中间插补点的位姿、速度和加速度→解变换方程，进行运动学反解，求对应的各个关节的路径节点。
直角坐标空间轨迹规划与关节空间轨迹规划的区别是什么？ 直角坐标空间轨迹规划是对机器人末端操作器进行轨迹规划，而关节空间轨迹规划是对机器人各关节进行轨迹规划。 插补运算在哪个坐标空间进行？在进行直角坐标空间轨迹规划时，必须反复求解逆运动学方程，根据机器人末端操作器的轨迹计算得到各关节的轨迹。
1． 智能机器人定位问题
定位是智能机器人实现自主导航要解决的一个基本问题，它的目的是确定机器人在工作环境中的位置，根据定位过程的特性可以将定位分为相对定位和绝对定位。
第五章 机器人的感觉系统
5.1.1 什么是传感器？
◆ 定义：将被测非电量通过某种原理转换成电信号的装置。
传感器能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出电信号。
◆ 作用：将被测非电量转换成便于放大、记录的电量。
传感器的组成
① 敏感元件(或称预变换器，也统称弹性敏感元件)
将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量（例如应变或位移），然后再利用传感元件，将这种非电量变换成电量。
② 传感元件
凡是能将感受到的非电量（如力、温度等）直接变换为电量的器件称为传感元件。如压电晶体、光电元件及热电偶等。传感元件是利用各种物理效应或化学效应等原理制成的。 说明:
并不是所有的传感器都包括敏感元件和传感元件
两部分，如合二为一的传感器：如固态压阻式压力传感器等。
5.1.2 传感器的常用性能指标
1、灵敏度S ：
2、量程
3、线性度
4、重复性
5．精度
6.分辨率
5.2 机器人传感器的分类及特性
根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。
t t t t t t t t 64.2640)(32.1340)(44.42015)(2
3
2-=-=-+=???θθθ
a.内部传感器
用来检测机器人本身状态参数（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置、速度及加速度的传感器。
b.外部传感器
用来检测机器人所处环境（如离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。
具体有力觉传感器、接近觉传感器、触觉传感器、滑觉传感器、视觉传感器及听觉传感器等。
5.2.1 内部传感器
用来检测机器人本身状态参数（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置、速度及加速度的传感器。
机器人的位置或速度控制通常是在关节空间进行的，机器人控制系统的基本单元是机器人单关节位置、速度控制，因此用于检测关节位置或速度的传感器也成为机器人关节组件中的一个基本单元。
二、速度传感器
1．测速发电机
直流测速发电机的结构原理1—永久磁铁；2—转子线圈；3—电刷；4—整流子
5.2.2 外部传感器
一、力觉传感器
工业机器人在进行装配、搬运、研磨等作业时需要对工作力或力矩进行控制。
力觉传感器使用的主要元件是电阻应变片。
通常我们将机器人的力传感器分为三类：
（1）装在关节驱动器上的力传感器，称为关节力传感器。用于控制中的力反馈。
（2）装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器，称为腕力传感器。
（3）装在机器人手爪指关节（或手指上）的力传感器，称为指力传感器。
二、接近觉传感器光纤式传感器
高锟，华裔物理学家，生于中国上海，祖籍江苏金山（今上海市金山区），拥有英国、美国国籍并持中国香港居民身份，目前加州山景城两地居住。高锟为光纤通讯、电机工程专家，华文媒体誉之为“光纤之父”、普世誉之为“光纤通讯之父”，曾任香港中文大学校长。2009年，与威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯共享诺贝尔物理学奖。
三、触觉传感器
触觉传感器在机器人中有以下几方面的作用：(1) 感知操作手指与对象物之间的作用力，使手指动作适当。(2) 识别操作物的大小、形状、质量及硬度等。(3) 躲避危险，以防碰撞障碍物引起事故。
四、滑觉传感器
机械手一般采用两种抓取方式：硬抓取和软抓取。硬抓取（无感知时采用）：末端执行器利用最大的夹紧力抓取工件。软抓取（有滑觉传感器时采用）：末端执行器使夹紧力保持在能稳固抓取工件的最小值，以免损伤工件。
五、机器人视觉传感器
视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的80%。
CCD（charge coupled devices，电荷耦合器件）
CCD （电荷耦合器件）的基本结构是一个间隙很小的光敏电极阵列，即无数个CCD单元组成，也称为像素点（如448×380）。它可以是一维的线阵，也可以是二维的面阵。
优点：体积小、质量轻、寿命长、抗冲击、耗电极少，一般只需几十毫瓦就可以启动。非特定人的语音识别系统
非特定人的语音识别系统大致可以分为语言识别系统，单词识别系统，及数字音（0~9）识别系统。
非特定人的语音识别方法则需要对一组有代表性的人的语音进行训练，找出同一词音的共性，这种训练往往是开放式的，能对系统进行不断的修正。
5.3 多传感器信息融合
多传感器信息融合技术是通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用，把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合，以获取被观测对象的一致性解释或描述。
“信息融合”一词是20世纪70年代初由美国最早提出。
6.2 机器人语言可以按照其作业描述水平的程度分为动作级编程语言、对象级编程语言和任务级编程语言三类。
6.2.1 动作级编程语言
动作级语言是以机器人的运动作为描述中心，通常由使手部从一个位置到另一个位置的一系列命令组成。动作级语言的每一个命令（指令）对应于一个动作。典型的动作级语言是VAL 语言。例，可以定义机器人的运动序列的基本语句形式为”MOVE TO (destination)”. 动作级编程分为关节级编程和末端执行器级编程两种
6.2.2 对象级编程语言
所谓对象即作业及作业物体本身。不需要描述机器人手爪的运动，只要由编程人员用程序的形式给出作业本身顺序过程的描述和环境模型的描述。
6.2.3 任务级编程语言
任务级编程语言不需要描述机器人对象物的中间状态过程，只需要按照某种规则（任务的类型）描述机器人对象物的初始状态和最终目标状态，机器人语言系统即可利用已有的环境信息和知识库、数据库自动进行推理、计算，从而自动生成机器人详细的动作、顺序和数据。
6.3.1 机器人编程语言系统的组成机器人语言包括语言本身、运行语言的控制机、机器人、作业对象、周围环境和外围设备接口等。
6.4 常用的机器人编程语言
一、动作级编程语言
1、WAVE语言
美国斯坦福大学于1973年研制出世界上第一种机器人语言——WAVE语言。
2、AL语言
在WAVE语言的基础上，1974年斯坦福大学人工智能实验室又开发出一种新的语言，称为AL 语言。AL语言设计的原始目的是用于具有传感器信息反馈的多台机器人或机械手的并行或协调控制编程。
3、VAL语言
美国的Unimation公司于1979年推出了VAL语言。
二、常用的对象级编程语言
美国IBM公司也一直致力于机器人语言的研究，取得了不少成果。1975年，IBM公司研制出ML语言，随后该公司又研制出另一种语言——AUTOPASS语言。
20世纪80年代初，美国Automatix公司开发了RAIL语言，同时，麦道公司研制了MCL 语言，独立于机器人在计算机系统上实现的一种编程方法——机器人离线编程方法
7.3 一些工业机器人
六自由度工业机器人是使用最广泛的工业机器人，自由度越多机器人的运动功能越强，但成本越高。六自由度工业机器人在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。四自由度工业机器人可用于搬运、点胶等简单的应用场合。
Word 格式 工业机器人技术题库及答案 一、判断题 第一章 1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。√ 2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。 × 3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器 4 大件组成。 × 4、示教盒属于机器人 - 环境交互系统。× 5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。× 6、机器人最大稳定速度高, 允许的极限加速度小, 则加减速的时间就会长一些。√ 7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。× 第二章 1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。√ 2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。× 3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。√ 4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。√ 5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。√ 6、柔性手属于仿生多指灵巧手。√ 7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。√ 8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。√ 9、一般工业机器人手臂有 4 个自由度。× 10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。× 11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。√ 12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。√ 13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。√ 第三章 1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。× 2、机器人的运动学方程只局限于对静态位置的讨论。√ 第四章 1、用传感器采集环境信息是机器人智能化的第一步。√ 2、视觉获得的感知信息占人对外界感知信息的60% 。× 3、工业机器人用力觉控制握力。× 4、超声波式传感器属于接近觉传感器。√ 5、光电式传感器属于接触觉传感器。× 6、喷漆机器人属于非接触式作业机器人。√ 7、电位器式位移传感器，随着光电编码器的价格降低而逐渐被取代。√ 8、光电编码器及测速发电机，是两种广泛采用的角速度传感器。× 9、多感觉信息融合技术在智能机器人系统中的应用, 则提高了机器人的认知水平。 √ 第五章 1、机器人控制系统必须是一个计算机控制系统。√
《工业机器人应用技术》课程标准 课程名称：工业机器人应用技术 课程性质：职业技术课 学分：2 计划学时：32 1前言 《工业机器人应用技术》课程是机电一体化各专业方向的一门专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解，培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 1.1课程定位 本课程的教学以高等职业教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，应知、应会”的原则，以拓展学生专业知识覆盖面为重点；注重培养学生的专业思维能力。重点通过对主流工业机器人产品的讲解，使学生对当前工业机器人的技术现状有较为全面的了解，对工业机器人技术的发展趋势有一个明确的认识，为学生进入社会做前导；把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力，通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。 1.2设计思路
以点带面，讲解授课为主的教学方式。课程主要可以分为机械、运动、控制、感觉等几个部分，内容较多。课堂教学上，我们使用重点突破的方法，讲解一个或者两个典型的实例，让学生触类旁通，举一反三，从而带动整个知识面的学习。 我们让学生联系已学各门科目的知识点，达到温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多，学生由于基础薄弱，前面课程的遗忘率不容忽视，所以在讲解的过程中，对一些重要的知识点，我们还要做一个较为详细的说明，从而可以加强学生的知识储备，为本课程的学习扫清障碍。 传统的教学手段与现代教育技术手段灵活运用：板书、实物模型、多媒体课件等。尤其是在机械部分，考虑到学生的立体思维能力较为薄弱，多媒体和实物模型的使用能更好地帮助学生理解工业机器人各部分的工作原理。 2课程目标 2.1总体目标 《工业机器人应用技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。
全国青少年机器人技术等级考试 一级模拟试题 下列人物形象中，哪一个是机器人？ A. B. C. D. 题型:单选题 答案:D 分数:2 2.下列多边形中，最稳定的多边形是 A.
B. C. D. 答案:B 题型:单选题 分数:2 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力 A.A B.B C.C D.D 题型:单选题 答案:D 分数:2 4.机器人的英文单词是 A.botre B.boret
C.rebot D.robot 答案:D 题型:单选题 分数:2 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。 A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 答案:C 题型:单选题 分数:2 6.如下图所示，利用定滑轮匀速提升重物G，向三个方向拉动的力分别是F1、F2、F3，三个 力的大小关系是 A.F1最大 B.F2最大 C.F3最大 D.一样大 答案:D 题型:单选题 分数:2
7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.如下图中，动力从哪个齿轮输入时输出速度最小？ A.1号 B.2号 C.3号 D.以上均相同 答案:A 题型:单选题 分数:2 9.关于简单机械，下列说法不正确的是 A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆
D.使用轮轴不一定会省力 答案:B 题型:单选题 分数:2 10.使用轮轴时，下面说法中错误的是 A.轮轴只能省力一半 B.动力作用在轮上可以省力 C.动力作用在轴上不能省力 D.使用轮半径与轴半径之比为2:1的轮轴时，可以省力一半（动力作用在轮上）答案:A 题型:单选题 分数:2 11.在正面这些常见的生活工具中，哪些含有传动链？ A.电视机 B.台式电脑 C.滑板车 D.自行车 答案:D 题型:单选题 分数:2 12.若把轮轴、定滑轮、动滑轮看作杠杆，则下列说法正确的是 A.轮轴一定是省力杠杆 B.定滑轮可以看作是等臂杠杆 C.动滑轮可以看作动力臂为阻力臂二分之一倍的杠杆 D.以上说法都不对 答案:B 题型:单选题
《工业机器人技术基础》课程标准 1.课程性质和任务 课程性质:《工业机器人技术基础》是工业机器人技术专业课程体系中的职业基础课程之一，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容，是学生职业发展中第一门与工业机器人直接关联的基础课程。是在科学分析确定学院办学定位、明确我院工业机器人技术专业发展方向的前提下，通过对工业机器人技术职业与职业岗位进行整体化的调研与分析形成的一门具有很强的综合性的专业基础课程。 课程任务：主要是引导学生通过对工业机器人本体的认知，掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。掌握工业机器人的一般知识和基本技能，培养学生专业能力及职业能力，为他们走上工业机器人生产第一线的工作岗位做好准备。 2.学习领域描述 工业机器人涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术，其集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，是工业自动化水平的最高体现。任何从事工业机器人相关岗位的员
工，都有必要预先系统地了解掌握工业机器人的相关知识，包括工业机器人的分类、组成，结构，性能参数，控制技术，传感系统以及典型应用等等，才能够妥善的应对自身职业体系中可能出现的各种问题。 模拟企业新员工的认知流程，学生以小组或独立的工作方式，结合工业机器人认知实训设备，对上述技术要点进行系统的接触、分析、了解和掌握。 3.先修课程和后续课程 先修课程：《电路与电工技术》、《机械制图与CAD》 后续课程：《工业机器人拆装与维护》、《工业机器人离线编程》、《工业机器人操作与编程》 4.课程目标 掌握工业机器人的工作原理和结构知识，掌握六自由度工业机器人的特点及其相关参数知识，能使学生掌握机器人机构设计、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有一个全面、深入的认识，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识进行创新设计的能力，并相应的掌握一些实用工业机器人控制及规划和编程方法。 学习完本课程后，学生应当能具备从事工业机器人企业生产第一线的生产与管理等相关工作的基础知识和能力储备，包括： （1）了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 （2）了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿
全国青少年机器人技术等级考试试卷B（一级） 一、单选题（每题2分，共60分） 1. 下列人物形象中，哪一个是机器人？（） 2.机器人的英文单词是（） A.botre B.boret C.robot D.rebot 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力（）
4.使用滑轮组工作是因为它能（） A.省力但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。 A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆（） A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对 7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 8.日常生活或生产实践中使用的机械，能抽象为斜面的是（） A.汽车方向盘 B.吊杆 C.盘山公路 D.门把手 9.关于简单机械，下列说法不正确的是（） A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 10.下列图片中，哪个不是机器人（）
11.在下列日常生活中用到的工具中，具有传动链的是（） A.电视机 B.自行车 C.滑板车 D.缝纫机 12.下列简单的机械中，既可以省力，同时又可以改变力的方向的是（） A.定滑轮 B.动滑轮 C.斜面 D滑轮组 13.下列说法不正确的是（） A.利用机械既可以减轻体力劳动，又可以提高工作效率 B.杠杆是一种简单的机械，杆的形状可以使直的，也可以使弯曲的 C.滑轮是属于杠杆变形的一种简单机械 D.以上说法均不正确 14.当代机器人大军中，最主要的机器人为（） A.工业机器人 B.军用机器人 C.服务机器人 D.特种机器人 15.有一对相互啮合传动的齿轮，大齿轮带动小齿轮转动时，此齿轮传动的作用是（） A.升速 B.降速 C.匀速 D.不确定 16.如下图齿轮组所示，齿轮1的直径是20,转速为100rpm，齿轮2的直径是40，齿轮3的直径是10，当齿轮1为主动轮时，齿轮3 的转速为（） A.50 B.100 C.200 D.150 17.下列说法正确的是（） A.只要是利用杠杆原理的，都是省力杠杆。 B.千斤顶利用了杠杆原理，为了省力。 C.推拉货车下边四个小轮子利用了杠杆原理。 D.生活中无费力杠杆。
坐标系ouvw 除绕坐标系oxyz的坐标轴旋转外， 还可以绕它本身的坐标轴旋转。如果坐标系ouvw 绕坐标系oxyz 的坐标轴旋转， 则可对旋转矩阵左乘相应的基本旋转 矩阵； 如果ouvw 绕本身的坐标轴旋转，则可对旋转矩阵右乘相应 的基本旋转矩阵。 2目前机器人的运动学和动力学研究主要向下面所述的几个方 面深人发展： 1.机器人的轨迹规划。 2.切实可行的设计和评价机器人的动力学方法。 3.适应机器人的实时计算，减少计算时间，提高 计算效率。 4.解决控制系统的反馈、稳定等方面的问题。 5.随着机器人以高速、高精度发展，考虑构件弹性及振动影响的动力学研究。 6.改进和完善动力学建模方法。 3国内主要采用open GL软件实现机器人仿真 4运动学和动力学模型简化条件 (1) 假设机器人各杆件是刚性的；忽略各杆件的变形，都当作 刚性构件来处理； (2) 各构件的摩擦忽略不计； 目前，已经能够对一般结构的六自由度串联机器人进行逆运动 学求解，但是要获得显式解，只有满足下列两个充分条件之一： a．3 个相邻关节轴交于一点。 b．3 个相邻关节轴平行。 5假定坐标系oxyz 是三维空间中的固定坐标系(在机器人运动学中为总体坐标系)，坐标系ouvw 固定在机器人杆件上并随杆件一起运动(此坐标系为附体坐标系) 6齐次坐标是用n+1 维坐标来描述n 维空间的位置 7在机器人杆件关节上建立坐标系有两种方法：一是把杆件坐标 系建立在每个杆件的下关节处；二是把杆件坐标系建立在每个杆件 的上关节处。 8 i 杆件的坐标系设置在i+1 号关节上，并固定i 关节， 坐标系{i}与杆件i 无相对运动 这种传递矩阵是把i 杆件的坐标系设置在i 号关节上，并固定i关节， 坐标系{i}与杆件i 无相对运动
全国青少年机器人技术等级考试（一级2017.8.26）真题 一、单选题(共30题，每题2分，共60分) 1.在玩跷跷板的时候，如果坐在左边的小朋友比坐在右边的小朋友轻，要想保持跷跷板平衡，应该（B） A.左边的小朋友坐的更靠近支点 B. 右边的小朋友坐的更靠近支点 C. 左右两个小朋友互换位置 D. 右边的小朋友坐的更远离支点 2.家用扫地机器人一般采用的驱动方式为（A） A. 电力驱动 B. 液压驱动 C. 气压驱动 D. 水驱动 3.机器人的基本结构不包括（D） A.机械部分 B. 传感部分 C. 控制部分 D. 传动部分 4.下列机械结构不能用10N的拉力提起15N重的物体的是（A） A. 一个定滑轮 B. 一个动滑轮 C. 杠杆 D. 斜面 5.下列说法错误的是（B） A.°功的大小是力乘以力的方向上移动的距离，单位是焦耳 B. 只要省力就会费距离，费力就会省距离 C. 使同一物体达到相同的作用效果，对他做的功不是固定的 D. 任何机械都不省功 6.使用滑轮组工作是因为它能（C） A.省力当但不能改变力的方向 B. 能改变力的方向但不能省力 C. 既能改变力的方向又能省力 D. 能够减小手动工作的距离 7.齿轮传动的缺点是（D） A.准确无误的传递动力 B. 传动力大 C. 结构紧凑 D. 噪音大 8.下列说法不正确的是（C） A. 皮带的噪音比齿轮和传动链的小 B. 传动链、皮带可以远距离传递动力 C. 皮带、齿轮、传动链结构中的两轮转动方向都必须是同向 D. 传动链每一节都可以拆卸，所以传动的距离可以自由调节 9.下列人物形象中，哪个是机器人(C)
A. B. C. D. 10.使用下列简单机械，为了省力的是（B） A.龙舟比赛用的船桨 B. 开瓶用的瓶起子 C. 理发用的剪刀 D. 旗杆顶的定滑轮 11.有一对相互啮合传动的齿轮，小齿轮带动大齿轮转动时，此齿轮传动的作用是（B） A.加速 B. 降速 C. 匀速 D. 不确定 12.给小车一个匀速向前的力使小车在桌面上滑动，下列说法错误的是（D） A.在手将要推动小车之前，小车与桌面之间存在静摩擦力 B. 小车会在桌面上滑动一段距离后停下 C. 小车行驶过程中受重力、滑动摩擦力、支持力 D. 小车会一直在桌上保持匀速运动下去 13.下列描述不正确的是（D） A.履带是围绕着主动轮、负重轮、诱导轮和托带轮的柔性链环 B. 履带是一种传动装置，从理论上来说与传动链相同 C. 履带增大了与地面接触面积，分散了压力，减小对于地面压强 D. 履带减少了与地面的摩擦力 14.在荡秋千时，下列说法错误的是（D） A.从最低点到最高点的过程中，速度越来越小 B. 从最低点到最高点的过程中，动能转化为重力势能 C. 到达最低点时，速度最大 D. 到达最高点时，重力势能全部转化为动能 15.下列说法不正确的是（D） A. 角速度是指圆周运动中在单位时间内转过的弧度，即齿轮每秒转动的角度。 B. 线速度是指圆周运动中在单位时间内转过的曲线长度。 C. 转速是指圆周运动中在单位时间内转过的圈数。 D. 线速度一定，齿轮越大，角速度和转速越大。 16.下列选项中不是利用到三角形稳定性的是（D） A.金字塔 B. 吊车 C. 秋千支架 D. 拉伸门
《工业机器人技术基础》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称：工业机器人技术基础 学时：48 适用对象: 工业机器人技术专业、电气自动化技术专业、机电一体化技术专 业 考核方式：考查 二、课程简介 机器人学是一门高度交叉的前沿学科，机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成，是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习， 使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况，为今后从事工业机器人的操作管 理、维护维修、系统安装调试和集成设计的工作打下基础。 三、课程性质与教学目的 本课程是专业基础课，通过本课程的学习，使学生了解机器人及其应用，掌 握机器人系统组成、机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器 人是典型的机电一体化装置，它不是机械、电子的简单组合，而是机械、电子、 控制、检测、通信和计算机的有机融合，通过这门课的学习，使学生对机器人有 一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识分析问题解 决问题的能力。 第1章概述 机器人的基本概念，机器人的组成原理、机器人应用与外部的关系、机器人应用技术的现状 第2章机器人的基础知识 机器人的分类、机器人的基本术语与图形符号、机器人的技术参数、机器人的运动学基础、机器人的动力学基础 第3章机器人的机械结构系统 机器人的机械结构系统、机器人的腕部机构、机器人的手部机构、机器人的行走机构
第4章机器人的驱动系统 机器人的驱动系统概述、电动机及其特性、液压驱动系统及其特性 第5章机器人的控制系统 机器人的控制系统、伺服控制系统及其参数、交流伺服电动机的调速、机器人控制系统结构、机器人控制的示教再现、机器人控制系统举例 第6章机器人的感觉系统 机器人的传感技术、机器人的内部传感器、机器人的外部传感器、机器人的视觉系统、机器人传感器的选择 第7章机器人的语言系统 机器人的语言系统概述、常用的机器人语言简介、机器人的离线编程、机器人的编程示例 第8章工业机器人及其应用 工业机器人概述、焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人 四、各教学环节学时分配 教学环节 教学时数课程内容讲课实验 其他教学 环节 第一章概述 4 第二章机器人的基础知识 4 第三章机器人的机械结构系统 6 1 第四章机器人的驱动系统8 第五章机器人的控制系统8 第六章机器人的感觉系统8 1 第七章机器人的语言系统 6 第八章工业机器人及其应用12
（）9．离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 《工业机器人技术与应用》试卷（A）（）10．根据车间场 地面积，在有利于提高生产节拍的前提下，搬运机器人工作站可采用 L 型、环 状、“品”字、“一”字等布局。 一、填空（每空1分，共30分）封三、选择（每题2分，共20分） -- 人、1．按 照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 1．通常所说的焊接机器人主要指的是（）。 --- 机器人。 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ ①点焊机器人；②弧焊机器人；③等离子 焊接机器人；④激光焊接机器人 --- __________ 、__________。2．机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、- A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ - --三种基本_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 3．机器人常用的驱动方式主要有2．工业机器人一般具有的 基本特征是（）。 --- 类型。①拟人性；②特定的 机械机构；③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性 ---和工装轴，、 _ 4．一般来说，机器人运动轴按其功能可划分为 __ ____ -A. ①②③④ B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ --- 和工 装轴统称 _______。________ 3．按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。 --- 、、5．从结构形式上看，搬运机器人可分为 __________ __________ 、 __________ ①直角坐标机器人；②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关 节型机--- __________ 和关节式搬运机器人。-器人 ---___ __ 6．码垛 机器人工作站按进出物料方式可分为 __ ___ 、 _____ __ 、A. ① ② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- __ 和四进四出等形式。4．操作机是工业机器人的机械主体，是用于完成各种作 业的执行机构。它主--密___ __ 、__ ___ 7．装配机器人常见的 末端执行器主要有、 _____ __ 要哪由几部分组成？（） - -- 。__ 和①机械臂；②驱动装置；③ 传动单元；④内部传感器 ---和气瓶、送丝机、8．弧 焊系统是完成弧焊作业的核心装备，主要由 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- 等组成。-5．工业机器人 常见的坐标系有（）。 --- 9．目前工业生产应用中较为普遍的涂 装机器人按照手腕构型分主要有两种：①关节坐标系；②直角坐标系；③工具 坐标系；④用户坐标系 ---，手腕涂 装机器人和涂装机器人其中A. ①② B. ①②③ C. ①③④ D. ①②③④ -- -机器人更适合用于涂装作业。-6．对工业机器 人进行作业编程，主要内容包含（）。 --- 2二、判断（每题分，共分）20 ①运动轨迹；②作业条件；③作业顺序；④插补方式 --- ）（ 1）通常设 在喷枪的末端中心处。．涂装机器人的工具中心点（ TCP A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ --- ）（ 2．一个完整的点焊机器人系统由操作机、 控制系统和点焊焊接系统几部分组成。-．依据压力差不同，可将气吸附分为
简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 工业机器人与数控机床有什么区别 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 什么叫冗余自由度机器人 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 题图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
第1 章绪论 1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？ 国际标准化组织（ISO）给出的机器人定义较为全面和准确，其涵义为： 机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能； 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等； 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人类的干预。 2、工业机器人是如何定义的？ 工业机器人是指在工业中应用的一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业。且这种操作机 可以固定在一个地方，也可以在往复运动的小车上。 3、按几何结构，机器人可分为那几种？ 直角坐标型 圆柱坐标型球坐标型关节坐标型 4、机器人的参考坐标系有哪些？ 全局参考坐标系关节参考坐标系工具参考坐标系 5、什么是机器人的自由度和工作空间？ 机器人的自由度（Degree of Freedom, DOF ）是指其末端执行器相对于参考坐标系能够独立 运动的数目，但并不包括末端执行器的开合自由度。自由度是机器人的一个重要技术指标， 它是由机器人的结构决定的，并直接影响到机器人是否能完成与目标作业相适应的动作。 机器人的工作空间（Working Space）是指机器人末端上参考点所能达到的所有空间区域。 由于末端执行器的形状尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，工作空间是指不 安装末端执行器时的工作区域。 第2 章 1、机器人系统由哪三部分组成？答：操作机、驱动器、控制系统 2、什么是机器人的操作机？分为哪几部分？ 答：机器人的操作机就是通过活动关节（转动关节或移动关节）连接在一起的空间开链机构， 主要由手部、腕部、臂部和机座构成。 3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？ 答：作用：机器人的手部又称为末端执行器，它是机器人直接用于抓取和握紧（或吸附）工 件或操持专用工具（如喷枪、扳手、砂轮、焊枪等）进行操作的部件，它具有模仿人手动作 的功能，并安装于机器人手臂的最前端。 分类：1.机械夹持式手 2.吸附式手 3.专用手 4.灵巧手 4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？各有何典型机构？ 答：按手爪的运动方式分为回转型和平移型。平移型可分两类：它分为直线式和圆弧式两种。 典型机构： a 齿轮齿条式 b 螺母丝杠式 c 凸轮式 d 平行连杆式.回转型典型:a 楔块杠杆式 b 滑槽杠杆式 c 连杆杠杆式 d 齿轮齿条式 e 自重杠杆式 5、机器人吸附式手分为哪两种？各有何特点？ 答：根据吸附力的产生方法不同，将其分为：气吸式,磁吸式（1）气吸式:气吸式手是利用 吸盘内的压力与外界大气压之间形成的压力差来工作的，根据压力差形成的原理不同，可分为：a 挤压排气式 b 气流负压式 c 真空抽气式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁场产生的磁吸力 来抓取工件的，因此只能对铁磁性工件起作用（钢、铁等材料在温度超过723℃时就会失去磁性），另外，对不允许有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。 根据磁场产生的方法不同，磁吸式手可分为： a 永磁式 b 励磁式
1、机器人安应用类型可以分为工业机器人、极限作业机器人和娱乐机器人。2﹑机器人按照控制方式可分为点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。 3、工业机器人的坐标形式主要有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 4、直角坐标机器人的工作范围是长方形形状；圆柱坐标机器人的工作范围是圆柱体形状；球坐标机器人的工作范围是球面一部分状。 5、工业机器人的参考坐标系主要有关节坐标系、工具参考坐标系、全局参考系坐标系。 6、工业机器人的传动机构是向手指传递运动和动力，该机构根据手指的开合动作特点可以分为回转型和移动型。 7、吸附式取料手靠吸附力取料，根据吸附力的不同分为磁吸附和气吸附两种。 8、气吸附式取料手是利用吸盘内的压力和大气压之间的压力差而工作。按形成压力差的方法，可分为真空吸盘吸附、气流负压气吸附、挤压排气负压气吸附几种。 9、手臂是机器人执行机构的重要部件，它的作用是支待手腕并将被抓取的工件运送到指定位置上，一般机器人的手臂有3个自由度，即手臂的伸缩升降及横向移动、回转运动和复合运动。 10、机器人的底座可分为固定式和移动式两种。 11、谐波齿轮传动机构主要有柔轮、刚轮和波发生器三个主要零件构成。 12、谐波齿轮通常将刚轮装在输入轴上，把柔轮装在输出轴上，以获得较大的齿轮减速比。 13、机器人的触觉可以分为接触觉、接近觉、压觉、滑觉和力觉五种。 14、机器人接触觉传感器一般由微动开关组成，根据用途和配置不同，一般用于探测物体位置，路径和安全保护。 二、选择题 1、世界上第一台工业机器人是（B ） A、Versatran B、Unimate C、Roomba D、AIBO 2、通常用来定义机器人相对于其它物体的运动、与机器人通信的其它部件以及运动部件的参考坐标系是（ C ） A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 3、用来描述机器人每一个独立关节运动参考坐标系是（ B ） A、全局参考坐标系 B、关节参考坐标系 C、工具参考坐标系 D、工件参考坐标系 4、夹钳式取料手用来加持方形工件，一般选择（A ）指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 5、夹钳式取料手用来加持圆柱形工件，一般选择（ B ）指端。 A、平面 B、V型 C、一字型 D、球型 6、夹钳式手部中使用较多的是（ D ） A、弹簧式手部 B、齿轮型手部 C、平移型手部 D、回转型手部 7、平移型传动机构主要用于加持（ C ）工件。
全国青少年机器人技术等级考试 （一级）2017年全年真题集 全国青少年机器人技术等级考试（一级 [所属分类]:各种题型测试 1. 下列人物形象中，哪一个是机器人？ A. B. C. D. 答案:D 题型:单选题 分数:2 2.车轮上有凹凸不平的花纹的作用是 A.装饰好看 B.增加摩擦力 C.省油耐用 D.乘坐舒适答案:B 题型:单选题 分数:2 3.下图中，沿着哪个斜面向上拉动小车最省力 A. B. C. D. 答案:D 题型:单选题 分数:2 4.使用滑轮组工作是因为它能 A.省力当但不能改变力的方向 B.能改变力的方向但不能省力 C.既能改变力的方向又能省力 D.以上答案都不对 答案:C 题型:单选题 分数:2 5.木工师傅使用斧头作为工具，是利用（）能省力的原理。
A.滑轮 B.轮轴 C.斜面 D.杠杆 答案:C 题型:单选题 分数:2 6.当阻力点到支点的距离大于动力点到支点的距离时，杠杆 A.省力 B.费力 C.既不省力也不费力 D.以上答案都不对 答案:B 题型:单选题 分数:2 7.如下图中，动滑轮有（）个。 A.1 B.2 C.3 D.0 答案:A 题型:单选题 分数:2 8.在山区常见到的盘山公路。修建盘山公路是利用我们所学的哪种简单机械 A.滑轮 B.杠杆 C.斜面 D.轮子 答案:C 题型:单选题 分数:2 9.关于简单机械，下列说法不正确的是 A.起重机的起重臂是一个杠杆 B.省力的机械一定会省距离 C.定滑轮、动滑轮和轮轴都是变形的杠杆 D.使用轮轴不一定会省力 答案:B 题型:单选题 分数:2 10.下列图片中，哪个不是机器人 A. B. C. D. 答案:D
《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.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。（对） 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。（错） 3. 对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。（对） 4. 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。（错） 5. 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。（错） 6. 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。（对） 7. 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。（对） 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。（错） 9. 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。（对） 10. 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。（对） 11. 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。（对） 12. 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。（错） 13. 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。（对） 14. 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。（错） 15. 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。（对） 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，称之为智能机器人。（对） 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。（错） 18. 20世纪50年代中期，机械手中的液压装置被机械耦合所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人。（错） 19. 一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。（对） 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制，可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器，是技术较为先进的机器人。（对） 1. 刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。（对） 2. 机构自由度只取决于活动的构件数目。（错） 3. 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。（对） 4. 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。（对） 5. 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。（对） 6. 机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。（对） 7. 对于机械臂的设计方法主要包括为2点，即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。（错） 8. 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。（对） 9. 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。（对） 10. 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。（对） 11. 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。（对） 12. 刚体在空间中只有4个独立运动。（错） 13. 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。（对） 14. 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。（错） 15. 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。（错） 16.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。（对） 17. 两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。（错） 18. 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。（对）
全国青少年机器人技术等级考试 二级模拟试题 下列人物中，哪位发明了电灯？ A.牛顿 B.熊大 C.爱迪生 D.爱因斯坦 题型:单选题 答案:C 分数:1 首届机器人世界杯足球赛在哪里举办？ A.日本 B.荷兰 C.美国 D.意大利 题型:单选题 答案:A 分数:1 机器人控制系统从基本原理和系统结构上可以分成哪两类？ A.非伺服型系统和伺服型系统。 B. Windows系统和苹果系统。 C.非仿真型系统和非仿真型系统。 D.大系统和小系统。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列说法正确的是？ A.凸轮机构一般有凸轮、从动件和机架三个构件组成。 B.凸轮机构一般有凸轮、主动从件和机架三个构件组成。 C.凸轮机构一般有凸轮、从动件和主动件三个构件组成。 D.凸轮机构一般有圆轮、从动件和主动件三个构件组成。 题型:单选题 答案:A 分数:1 下列事物中，有曲柄装置的是? A.自行车 B.自动晾衣架 C.电视机 D.以上都有 题型:单选题 答案:A 分数:1
一个人在匀速直线行驶的火车里向上跳起，发现仍落回原地，这是因为？ A.人跳起厚，车厢内空气推着他向前运动。 B.人跳起到落地时间过短，偏后的距离看不出来。 C.人跳起到落地，在水平方向上人与车有相同的速度。 D.人跳起瞬间，地板给人一个向前的力，推着他一起向前运动。 题型:单选题 答案:C 分数:1 在机器人历史上，被称为“工业机器人之父”的是？ A.阿西莫夫 B.英格伯格 C.诺伯特 D.弗里茨 题型:单选题 答案:B 分数:1 下面哪个不是机器人系统的基本结构？ A.机械本体 B.人 C.计算机控制系统 D.传感系统 题型:单选题 答案:B 分数:1 工业机器人出现是在（）世纪。 A. 18 B. 19 C. 20 D. 21 题型:单选题 答案:C 分数:1 （）决定了从动件预定的运动规律。 A.凸轮转速 B.凸轮大小 C.凸轮轮廓曲线 D.凸轮形状 题型:单选题 答案:C 分数:1 一节普通干电池电压是多少伏？ A. 0.8 B. 1.0 C. 1.5
考试科目:机器人技术基础考试时间：120分钟试卷总分IQG分 题号■一--二二三四五六总分 得分 评卷 教师 一、简答题（本大题共3小题，每小题5分，总计15分） 1?示教再现式机器人 答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起来，然后让机器人重现这些动作。（5分） 2?机器人系统结构由哪几个部分组成 答：通常由四个相互作用的部分组成：机械手、环境、任务和控制器。 3?为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人应具有几个自由度答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。（5分） （10分）下面的坐标系矩阵B移动距离d=（5 , 2, 6）T: Q 1 Q 2 1 Q Q 4 B = 0 0-16 .0 0 。 1 一 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。 解： （5分） -1 0 0 B neW = 0 1 0 0 0 1 .QQQ 5「0 1 0 21 2 1 0 0 4 6 0 0 -1 6 1 一 00 0 1 一（10 分） （10 分）求点P=（2, 3, 0 ~1 6 12 1 4）T绕X轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。
第2页共4页 U T B ,已知: 求：工件相对于基座的描述 B T P 0 10-2 0 0-1-3 -10 0 -9 .0 0 0 1 六、（15分）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 l 1 、 I 2 、 l 3 ） O 解：各连杆参数如下: 可^1 H 解：P=ROt （X,45） 3=0 久卫 -0.707 3 = -0.707 0.707 - 4_ I I 4.95 一 （10 分） 四、（15分）写出齐次变换矩阵 {A}作以下变换: 绕Z 轴转90o ;（ b ）再绕X 轴转-90o ；（ C ）最后做移动（3，7，9） 0 -1 0 3 解：AT = 0 0 1 7 -1 0 0 9 - 0 0 1 （15 分） {u}的描述为U T P ,机器人基座相对于参考系的描述为 - 0 1 0 -H U TP = 0 0 -1 2 -1 0 0 0 - 0 1 一 - 1 0 0 们 ，U TB = 0 1 0 5 0 0 1 9 [ 0 0 0 1 一 解： B B U U -1 u T P = T U T P =[ T B ] T P [1 0 0 -1「0 1 1 0 -5 0 0 -1 2 0 I 0 1 -9 —1 0 0 0 0 0 1 一 0 0 0 1 一 （10 分） （5分） 0 0.707 0.707 0 Pl - 2 B T ,它表示相对固定坐标系 （a 五、（15分）设工件相对于参考系
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作围的任何位姿上所能承受的最大质量。
0.6什么叫冗余自由度机器人？ 答： 从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作围（画图时可以设L2=3cm ）。 1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T ，相对参考系作如下齐次坐标变换： A=????? ???????--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。