机器人技术基础(课后习题答案)

一、填空题1.根据气吸附式末端执行器按形成压力差的方法分类，可分为、和等三种基本类型。

2.机器人系统大致由、机械系统、和控制系统、感知系统、等部分组成。

3.机器人常用的减速器有和等两种主要类型。

4. 无固定轨迹式行走机构主要有、和等三种基本类型。

二、选择题1．滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用（）来标记。

A RB WC BD L2．RRR型手腕是（）自由度手腕。

A 1B 2C 3D 43.真空吸盘要求工件表面（）、干燥清洁，同时气密性好。

A 粗糙B 凸凹不平C 平缓突起D平整光滑4.同步带传动属于（）传动，适合于在电动机和高速比减速器之间使用。

A 高惯性B 低惯性C 高速比D 大转矩5.谐波传动的缺点是（）。

A扭转刚度低 B 传动侧隙小C惯量低 D 精度高6.手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和（）工件。

A 固定B 定位C 释放D 触摸。

三、简答题1、夹持式末端执行器由哪些部分组成？各部分作用是什么？2、机器人腕部机构自由度及其组合方式有哪些？3、机器人机身与臂部机构配置有哪几类？各有何特点？4、常见的机器人的机身有哪几种？5、常间的机器人的传动杆方式有哪些？6、简述谐波传动的优缺点。

7、机器人的机械结构由哪几部分组成？8、试论述车轮式行走机构、履带式行走机构和足形式行走机构的特点和各自适用的场合？答案：一、填空题1. 真空吸附、气流负压吸附、挤压排气负气压吸附2. 驱动系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统3.谐波减速器 RV减速器4.车轮式行走机构、履带式行走机构、足式行走机构二、选择题1-5 AADCB 6 C三、简答题1.一般由手指（手爪）、驱动机构、传动机构、连接与支承元件组成.手指是直接与工件接触的构件，通过手指的张开和闭合来实现工件的松开和夹紧。

驱动装置是向传动机构提供动力的装置。

驱动源的驱动力通过传动机构驱动手指开合并产生夹紧力。

2.臂转、手转、腕摆3.横梁式、立柱式、机座式、屈伸式横梁式: 占地面积小、能有效利用空间、直观等优点。

2. 机器人发展的三个阶段：①示教再现机器人第一代工业机器人是示教再现型。

这类机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业。

②感知机器人第二代工业机器人具有环境感知装置，能在一定程度上适应环境的变化。

③智能机器人第三代工业机器人称为智能机器人，具有发现问题，并且能自主的解决问题的能力，尚处于实验研究阶段。

作为发展目标，这类机器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的状态，比如所处的位置、自身的故障状况等，而且能够感知外部环境的状态，比如自动发现路况、测出协作机器的相对位置、相互作用的力等。

更为重要的是，能够根据获得的信息，进行逻辑推理、决策判断，在变化的内部状态与变化的外部环境中，自主决定自身的行为。

这类机器人具有高度的适应性和自治能力。

6.SCARA机器人，即Selective Compliance AssemblyRobot Arm，又名水平多关节机器人，是工业机器人应用非常广泛的构型。

SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。

另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。

SCARA机器人的特点是负载小、速度快，主要应用在快速分拣、精密装配等3C行业、食品行业等领域。

3.3.液压伺服系统主要由液压源、驱动器、伺服阀、传感器、控制器等组成。

液压传动的特点是转矩与惯量比大，不需要其他动力就能连续维持力。

6.Delta机器人可分为回转驱动型和直线驱动型。

回转驱动型Delta机器人，控制容易、动态特性好，但其作业空间较小、承载能力较低，故多用于高速、轻载的场合。

直线驱动型Delta机器人作业空间大、承载能力强，但其操作和控制性能、运动速度等不及旋转型Delta机器人，多用于并联数控机床等场合。

8.RV减速器的特点：①传动比范围大，传动效率高。

②扭转刚度大。

③在额定转矩下，弹性回差误差小。

④传递同样转矩与功率时，RV减速器较其他减速器体积小。

1. 机器人传感器有多种分类方法，如接触式传感器或非接触式传感器，内传感器或外传感器等。

《机器人技术》习题集答案第1章绪论一、选择题（4选1）1—2）；2—1）；3—3）；4—3）；5—2）二、判断题（Y/N）1—Y；2—Y；3—Y；4—N；5—N；6—Y；7—Y；8—Y；9—Y；10—Y三、简答题1．机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。

一般包括：机器人结构、机器人坐标系统、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制、机器感知、机器视觉、机器人语言、决策与规划等。

相比机器人技术研究的更为概括、抽象和理论一些。

2．一般将机器人分为三代。

* 第一代为示教再现型机器人。

由操作人员预先给出（示教）机器人的运动轨迹，然后机器人准确地重复再现这种轨迹。

* 第二代为感觉判断型机器人，亦称为感知融合智能机器人。

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。

* 第三代为自主感知型机器人，亦称为自主感知思维智能机器人。

机器人具有多种感知功能，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；具有发现问题且能自主地解决问题的能力。

3．直角坐标机器人圆柱坐标机器人极坐标机器人多关节型机器人串联关节机器人垂直关节机器人水平关节机器人并联关节机器人串并联关节机器人4．优点：结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他机器人协调工作，避障性好缺点：位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合，设计与控制比较复杂5．优点：刚性好，结构稳定，承载能力高，运动精度高缺点：活动空间小。

6．气动机器人液压机器人电动机器人新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）7．内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。

是机器人自身运动与正常工作所必需的；外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。

如视觉、听觉、触觉等。

是适应特定环境，完成特定任务所必需的。

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 。

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。

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）。

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 。

第1章一、填空题1、按坐标形式分类，机器人可分为、、球面坐标型和四种基本类型。

2、作为一个机器人，一般由三个部分组成，分别是、和。

3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精度、、最大工作速度和承载能力等。

4、自由度是指机器人所具有的的数目，不包括的开合自由度。

5、机器人分辨率分为和，统称为。

6、重复定位精度是关于的统计数据。

二、选择题1、工作范围是指机器人（）或手腕中心所能到达的点的集合。

A 机械手B 手臂末端C 手臂D 行走部分。

2、机器人的精度主要依存于（）、控制算法误差与分辨率系统误差。

A传动误差 B 关节间隙C机械误差 D 连杆机构的挠性3、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4、下面哪个国家被称为“机器人王国”？（）A 中国B 英国C 日本D 美国5.机器人的定义中，突出强调的是（）。

A具有人的形象B模仿人的功能C像人一样思维D感知能力很强三、判断题（对划“√”，错划“×”）1、机械手亦可称之为机器人。

Y （）2、关节型机器人主要由立柱、前臂和后臂组成。

（）3、到目前为止，机器人已发展到第四代。

（）4、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。

（）5、关节空间是由全部关节参数构成的。

（）四、简答题1、简述工业机器人的定义及特点。

2、简述工业机器人的基本组成。

3、工业机器人按坐标形式可以分为几类？每一类有什么特点？4、工业机器人的主要技术参数有哪些？5、什么叫冗余自由度机器人？6、工业机器人按控制方式怎样分类？7、简述机器人的主要应用场合及其特点？8、未来机器人技术将向哪些方向发展？答案：一、填空题1. 直角坐标机器人、柱面坐标机器人、多关节型机器人2.机器人本体、控制器与控制系统、示教器3. 自由度、定位精度、分辨率、工作范围4.所具有的独立坐标轴运动的数目末端执行器的开合自由度5.编程分辨率控制分辨率分辨率6. 指对同一指令位置从同一方向重复响应n次后实到位置的一致程度二、选择题1-5 BCACC三、判断题1-5 √√×√√四、简答题1.工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

选择题1.C；2.B；3.A；4.A；5.A判断题1.√；2.×；3.√；4.×；5.√；6.√填空题1.阿西摩夫；2.日本；3.通用；4. Motoman；5. ABB、库卡、发那科和安川电机。

简答题1.工业机器人主要应用于汽车及汽车零部件制造业、电子电气行业、金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业和食品工业等范畴。

2.工业机器人技术发展趋势主要为：结构模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化等方面。

同时工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。

选择题1.A；2.B；3.A判断题1.√；2.√；3.╳；4.√；5.√；6.√；7.╳；8.√；9.√；10.╳；11.√；12.╳填空题1. 直角、3；2. 圆柱、2 、1 ；3.1、2；4.俯仰、回转；5.关节、平行、共面。

简答题1.根据工业机器人机械结构对应的运动链的拓扑结构，可以将机器人结构分为三类：串联、并联和混合结构。

串联机器人具有结构简单,成本低,控制简单,运动空间大等优点，有的已经具备快速、高精度和多功能化等特点。

并联结构承载能力强，与串联机构相比刚度大，结构稳定；运动负荷小;在位置求解上，并联机构正解困难，反解却非常容易。

但目前的并联机器人机构普遍存在工作空间小，结构尺寸偏大、传动环节过多，工作空间内可能存在奇异位形。

混联机构即有并联机构刚度好的优点，又有串联机构工作空间大的优点，能充分发挥串、并联机构各自的优点, 进一步扩大机器人的应用范围, 提高机器人的性能。

2.从上到下，从左到右，依次是：直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人（R2P），球坐标型机器人（2RP），关节坐标型机器人，SCARA机器人。

第三章工业机器人的组成和技术参数习题答案选择题1.D；2.E；3.A；4.B判断题1. ×；2.√；3.√；4.×；5.√；6.×；7.√；8.×；9.×填空题1. 重复性；2.旋转关节、移动关节、球面关节、虎克铰关节；3. R、P 。

机器人学基础范凯习题答案自工业机器人诞生以来，（）行业一直是其应用的主要领域。

[单选题]A、电子B、航天C、通信D、汽车(正确答案)机器人本体是工业机器人机械主体，是完成各种作业的（）。

[单选题]A、执行机构(正确答案)B、控制系统C、传输系统D、搬运机构机器人运动时，每个关节的运动通过驱动装置和（）实现。

[单选题]A、执行机构B、传动机构(正确答案)C、步进电机D、控制程序工业机器人的分辨率分编程分辨率和（）分辨率两种。

[单选题]A、执行B、动作C、运动D、控制(正确答案)机器人的运动学可用一个（）来建模，此链由数个刚体以驱支器驱动折转动或移动关节串联而成。

[单选题]A、闭环关节链B、开环关节链(正确答案)C、闭环腕链D、开环腕链点位控制下的轨迹规划是在（）进行的。

[单选题]A、关节坐标空间(正确答案)B、矢量坐标空间C、直角坐标空间D、极坐标空间工业机器人驱动类型可以划分为液压驱动、气压驱动、电力驱动和（）驱动四种类型。

[单选题]A、电机B、自动C、新型(正确答案)D、智能无障碍旋转的关节运动，通常用（）来标记。

[单选题]A、R(正确答案)B、SC、TD、W机器人的手部也称末端执行器，它是装在机器人的（）部上，直接抓握工作或执行作业的部件。

[单选题]A、臂B、腕(正确答案)C、手D、关节（）是工业机器人最常用的一种手部形式。

[单选题]A、钩托式B、弹簧式C、气动式D、夹钳式(正确答案)气动动力系统是利用气动压力驱动工业机器人运动的系统，一般由（）和控制阀组成。

[单选题]A、气缸B、活塞(正确答案)C、连杆D、电路工业机器人的动力系统包括动力装置和（）两大部分。

[单选题]A 、执行机构B、控制装置C、传动机构(正确答案)D、连接机构机器视觉系统是一种（）的光传感系统，同时集成软硬件，综合现代计算机，光学、电子技术。

[单选题]A、非接触式(正确答案)B、接触式C、自动控制D、智能控制工业机器人由主体、（）和控制系统三个基本部分组成。

《工业机器人技术基础及其应用》（戴凤智，乔栋主编）的每章思考与练习题及其参考答案第1章工业机器人概述1.机器人系统由哪四部分组成？答：（教材第2页）机器人系统由以下四部分组成：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统。

2.工业机器人有哪些基本特点？答：（教材第3页）工业机器人主要有以下三个基本特点：可编程、拟人化、通用性。

3.工业机器人的传感部分有哪些子系统组成？答：（教材第12页）机器人的传感部分相当于人类的五官，机器人可以通过传感部分来感觉自身和外部环境状况，帮助机器人工作更加精确。

工业机器人的传感部分主要分为两个子系统：感受（传感）系统、机器人与环境交互系统。

4.工业机器人的机械部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）机械部分是机器人的硬件组成，也称为机器人的本体。

工业机器人的机械部分主要分为两个子系统：驱动系统、机械结构系统。

5.工业机器人的控制部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）控制部分相当于机器人的大脑，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制。

工业机器人的控制部分分为两个子系统：人机交互系统、控制系统。

6.工业机器人一般有哪些主要技术指标？答：（教材第12页）工业机器人的技术指标是机器人生产厂商在产品供货时所提供的技术数据，反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择机器人时必须考虑的问题。

工业机器人的主要技术指标一般包括：自由度、工作精度、工作范围、额定负载、最大工作速度等。

7.工业机器人是如何进行分类的？答：（教材第14页）工业机器人的分类方法有很多，本书主要介绍了以下三种分类方法。

（1）按机械结构可以分为串联机器人和并联机器人。

（2）按机器人的机构特性可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人。

（3）按程序输入方式可以分为编程输入型机器人、示教输入型机器人。

第2章工业机器人的机械结构系统和驱动系统1.工业机器人的机械系统有哪三部分组成？答：（教材第22页）工业机器人的机械系统由手部、手臂、基座三部分组成。