机器人学导论 (2)

1 中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案

机器人学导论

一、名词解释题：

二、简答题：

1.机器人学主要包含哪些研究内容？

2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？

3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？

4.机器人控制系统的基本单元有哪些？

三、论述题：

1.试论述机器人技术的发展趋势。

2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。

4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。

四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：

1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。求u, v, w, t各点的齐次坐标。

xyzOuvwt

2.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。

θ1θ2θ3L2L1L3x0y0O

3.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θ1和θ2. 2 θ1θ2L2L1xyP

4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 FA = [ fx 0 ]T 或FB = [ 0

fy ]T。求对应的驱动力 τA和τB 。

τ1L2xyPL1τ2FAFB0yf0xf

5.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θ1=30°，θ2=-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

1121221211212212lslslslclclcJ

θ1-θ2l2l1x0y0Ox3y3v3

3 6.如图所示的三自由度机械手（两个旋转关节加一个平移关节，简称RPR机械手），求末端机械手的运动学方程。

机器人学导论课程论文

题目：智能移动物流机器人的机器视觉应用

学 院 机械与汽车工程学院

专 业 机械电子工程2班

学生姓名 黄世宝

学生学号 201230040082

指导教师 邹焱飚

课程编号 130187

课程学分 1.5 前言

机器视觉是一门涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理、模式识别等多个领域的交叉学科它不仅是人眼的延伸，更重要的是具有人脑的一部分功能。近年来，随着计算机技术尤其是多媒体技术和数字图像处理及分析理论的成熟，以及大规模集成电路的迅速发展，机器视觉技术得到了广泛的应用研究，取得了巨大的经济与社会效益。因此，本论文将结合本人目前所参与的项目“基于ROS的智能物流机器人”进行解析机器视觉的应用。该项目中也将借助微软公司的一款产品Kinect作为机器人的三维视觉，并结合Opencv进行搭建移动机器人的视觉处理系统，它包含了机器人导航、路径规划、物体识别、人机交互等。

关键词：机器视觉、机器人视觉应用、Kinect、机器人导航、Opencv

目录

一、基于ROS智能物流机器人简介 ........................... 4

二、机器视觉部分 ........................................ 4

1 Kinect深度摄像机 .................................. 4

2 Kinect的组成及其各部分的工作原理 .................. 5

三、智能物流机器人里的应用与工作流程 ..................... 6

1 SLAM .............................................. 6

1 西安高学考试复习题及参考答案

机器人学导论

一、名词解释题：

1.自由度：

2.机器人工作载荷：

3.柔性手：

4.制动器失效抱闸：

5.机器人运动学：

6.机器人动力学：

7.虚功原理：

8.PWM驱动：

9.电机无自转：

10.直流伺服电机的调节特性：

11.直流伺服电机的调速精度：

12.PID控制：

13.压电元件：

14.图像锐化：

15.隶属函数：

16.BP网络：

17.脱机编程：

18.AUV：

二、简答题：

1.机器人学主要包含哪些研究内容？

2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？

3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？

4.机器人控制系统的基本单元有哪些？

5.直流电机的额定值有哪些？

6.常见的机器人外部传感器有哪些？

7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。

8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？

9.为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？

10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。

11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？

12.仿人机器人的关键技术有哪些？

三、论述题：

1.试论述机器人技术的发展趋势。

2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。

3.试论述轮式行走机构和足式行走机构的特点和各自适用的场合。

4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。

5.机器人单关节伺服控制中，位置反馈增益和速度反馈增益是如何确定的？

6.试论述工业机器人的应用准则。

四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）：

1.已知点u的坐标为[7,3,2]T，对点u依次进行如下的变换：（1）绕z轴旋转90°得到点v；（2）绕y轴旋转90°得到点w；（3）沿x轴平移4个单位，再沿y轴平移-3个单位，最后沿z轴平移7个单位得到点t。求u, v, w, t各点的齐次坐标。 2 xyzOuvwt

2.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。

天津大学本科课程描述

（表格内容：题头为加黑小四号宋体，内容为普通小四号宋体，1.5倍行距）

学 院： 电气与自动化工程 专业名称： 自动化

本科课程信息

课程名称： 机器人学导论(双语) 课程编号： 2030373

学 分： 2 学 时： 32

课程描述： 本课程为双语教学课程，是针对自动化专业本科生开设的专业选修课。本课程主要学习有关机器人的基础知识、机器人运动与齐次变换、机器人正/逆运动学、机器人速度运动学、机器人动力学等内容。通过本课程的学习，使学生对机器人学的基础知识有一个全面的理解和应用,同时能够掌握基本的机器人学英语术语。

课程名称： 机器人学导论(双语) 课程编号： 2030373

学 分： 2 学 时： 32

课程描述： 本课程为双语教学课程，是针对自动化专业本科生开设的专业选修课。本课程主要学习有关机器人的基础知识、机器人运动与齐次变换、机器人正/逆运动学、机器人速度运动学、机器人动力学等内容。通过本课程的学习，使学生对机器人学的基础知识有一个全面的理解和应用,同时能够掌握基本的机器人学英语术语。

Course Description

（表格内容：题头为加黑小四号Times New Roman，内容为普通小四号Times New Roman，1.5倍行距）

School: School of Electrical

Engineering and

Automation Major: Automation Engineering

Information of undergraduate courses:

Title: Introduction of Robotics Code: 2030373

Credit points: 32 Hours: 2

Course

Description:

Spatial description of rigid body, homogeneous