机器人技术及应用单元测试文档格式.docx
- 文档编号:20831119
- 上传时间:2023-01-25
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:170.21KB
机器人技术及应用单元测试文档格式.docx
《机器人技术及应用单元测试文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机器人技术及应用单元测试文档格式.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
17、工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。
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。
19、一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。
(J)
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。
(丿)
二、单项选择题
1、相对而言,混合式移动机器人的(自由度偏多、重疑比较大)。
2、机器人的机械本体机构基本上分为
(2)类。
3、轮式移动机构具有以下(可靠性比较好)特点?
4、轮式移动机构适用于在(规则的硬路而上)髙速和高效地移动。
5、以下具有越障能力的轮系是(锥形轮、变形车轮、半步行轮)。
6、以下使用了曲柄滑块机构的是(半步行轮和棘爪式车轮)。
7、在变径轮和变形车轮的设汁中,借鉴了(放缩机构)的设汁,使得车轮可以主动变形进行越障。
8、连杆悬架系统和独立驱动轮系也成为目前(星球探测机器人)的主流设计。
9、沈阳自动化所研制的"
灵蜥-H型”排爆机器人属于(混合式移动机器人)。
三、分析设计
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。
可以设讣成蛇形机器人。
答:
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,具有更强的地而及水下适应能力。
UnifiedSnake是由卡耐基•梅隆大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,并进一步对英垂直攀爬、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汁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冬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,可以人人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,故在保证加匸质量的同时,可降低生产成本。
3、分析多而体机器人的滚动机理都有哪些?
依靠质心超出支撑区域是机体翻滚,从而实现移动。
依靠速度和惯性使机体的ZMP超岀支撑区域使机体实现运动。
第二章
1、刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。
2、机构自由度只取决于活动的构件数目。
3、活动构件的自由度总数减去运动副引入的约朿总数就是该机构的自由度。
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呈:
,求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。
5、机器人运动方程的逆运动学是给立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。
6、机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。
7、对于机械臂的设讣方法主要包括为2点,即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设汁。
8、球而坐标型机械骨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。
9、为提髙轮式移动机器人的移动能力,研究者设计岀了可实现原地转的全向轮。
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讣的木车马。
12、刚体在空间中只有4个独立运动。
13、球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过英内部的驱动装苣实现整体滚动的特殊移动机器人。
14、在机构中,每一构件都以一泄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。
15、运动副可以根据其引入约朿的数目进行分类,引入一个约束的运动副称为二级副。
16、通过而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。
17、两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。
18、构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平而运动则称为平而运动副,若为空间运动则称为空间运动副。
(V)
19、在平面机构中,每个构件只有3个自由度。
每个平而低副(转动副和移动副)提供1个约束,每个平面髙副提供2个约朿。
20、机构自由度是机构具有独立运动的数目。
21、设平而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(3N)。
22、SCARA机械臂具有(3)个平行的旋转关节。
23、运动副符号2代表的含义是(转动副)。
24、运动副符号丿/代表的含义是(球而副)
25、运动副符号-辽代表的含义是(移动副)。
26、运动副符号代表的含义是(圆柱副)。
丄
27、运动副符号厂代表的含义是(平而副)。
28、运动副符号雪-代表的含义是(螺旋副)。
29、连杆悬架系统和独立驱动轮系也成为目前(星球探测机器人)的主流设计。
30、如图所示为圆柱而坐标型机械臂,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,另一个移动关廿与旋转关节轴正交,这种机械臂在空间中具有(2个移动和1个转动的性能)。
1、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。
为了获得更好的地而适应能力,除了在移动机构的结构上改进以获得更髙的越障能力之外,通常还将若「•个不同类型的单一移动装宜(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越障能力非常突出,但同时由于叠加了多种移动装豊,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。
2、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。
设计一四轴平而关节机器人,求其自由度。
利用自由度讣算公式:
f=6n・(5pl+4p2+3p3+2p4+p5)含有3个活动构件n=3,含有i个转动副R,其约朿数为5,=l
含有3个圆柱副为C,其约束数为4,p2=3;
F=6n-5pl・4p2-3p3-2p4-p5:
=6x3-5xl-4x3=l
第三章
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、机器人末端执行器(手爪),应采用体积、质量尽可能大的电机。
7、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。
8、电液比例控制的控制性能与电液伺服控制相比,精度和响应速度较高。
9、气压驱动系统不污染坏境,偶然地或少量地泄漏气体不至于对生产产生严重的影响。
10、气压驱动系统与液压驱动相比,动作和反应都快。
11、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。
12、气圧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。
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。
24、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、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。
16、和液压驱动系统相比,气压驱动系统的功率一质量比要髙得多。
17、永磁式步进电机步距大,起动频率髙,控制功率大。
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、直流伺服电机可控性好,它具有线性调节的特性,能使转速正比于控制电压的大小。
20、直流伺服电机具有较小的起动转矩和较大的转动惯量。
单项选择题
1、(电气驱动系统)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。
2、在响应快、载荷大的伺服系统中往往采用(液压驱动),原因是其输出力与质量比最大。
3、(气压驱动系统)驱动系统在原理上和液压驱动系统非常相似。
4、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(电气驱动)。
5、(交流伺服电机)驱动具有大的转矩质量比和转矩体积比,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。
6、(步进电机)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移或线位移的控制电机。
7、(反应式步进电机)是一种左子、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。
8、(直流伺服电机)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。
9、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,其输出功率范用大约为(1~600
W)°
10、(蜗轮蜗杆减速器)常用来传递两交错轴之间的运动和动力,相比齿轮减速器,它具有更大的输出转矩。
11、下图是(齿轮减速器)减速器匚
12.下图是(蜗轮蜗杆减速器)减速器。
13、下图是(复合减速器)减速器。
14、下图是(行星齿轮减速器)减速器
15、电液伺服阀)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。
分析题
1、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,并分析并特点。
可以设计为球形机器人。
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。
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,苴转向灵活,结构相对简单,系统重量轻,成本低。
球型机器人与地而接触而小,移动阻力也小,启动容易,能耗小。
2、简述下图电液比例压力阀的基本工作原理。
图电液比例阀1一压力阀;
2—力马达;
3—推杆;
4一钢球;
5—弹簧;
6—锥阀
图示为电液比例压力阀结构示意图:
它的结构由压力阀1和力马达2组成,当力马达线圈通电流时,推杆3通过钢球4、惮簧5把电磁推力传递给锥阀6。
推力的大小与电流成正比,当阀进油口P处压力油作用在锥阀上的力,油液通过阀口排出,这个阀口的开度是不影响电磁推力的,但当通过阀口流量变化时,由于阀座上的小孔压差的改变以及稳态液动力的变化等,被控制的油液压力仍然有些改变。
第四章
1、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。
2、触觉传感器、应力传感器属于机器人内部传感器。
3、接近度传感器、听觉传感器和视觉传感器属于外部传感器。
4、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。
5、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。
6、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M用更加广泛。
7、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。
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、气压驱动系统与液压驱动相比,动作和反应都快。
10、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髙的场合。
口、从机器人的应用环境岀发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。
12、特种机器人是指多关节机械手或多自由度机器人。
13、选择步进电机时,首先要保证步进电机的输岀功率大于负载所需的功率。
14、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种机器人。
15、机器人都具备移动功能、执行机构、感觉和智能。
16、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呈变换为电量输出的装置。
17、机器人外部传感器的功能是测量运动学及动力学参数。
18、电位讣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,就可测量岀位移的大小。
19、导电塑料膜电位计位移传感器的阻抗可以达到连续变化。
20、最常用的平移传感器是电位计角度传感器。
1、娱乐机器人、农业机器人属于以下(特种机器人)。
2、水下机器人属于以下(特种机器人)。
3、能够检测物体的位苣、角度、距离的机器人传感器是(光敏阵列、CCD)o
4、能够检测压力的机器人传感器是(压电传感器)
5、能够检测光线亮度的机器人传感器是(光敏管、光电断续器)。
6、具有色觉的机器人传感器是(彩色电荷耦合器件、彩色摄影机、滤色器)。
7、具有位置觉的机器人传感器是(光敏阵列、CCD)o
8、具有力觉的机器人传感器是(应变片、导电橡胶)。
9、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(光传感器、气压传感器、超声波传感器)。
10、具有滑觉的机器人传感器是(球形接点式、光电旋转传感器、角编码器)
1K判断物体空间位苣,判断物体移动的是(位置觉传感器)。
12、判断有无对象,并得到泄量结果的是(明暗觉传感器)。
13、能够确左对象位苣,识别对象形态的是(接触觉传感器)。
14、能够修正握力,防止打滑,判断物理质量及表而状态的是(滑觉传感器)。
15、能够控制手腕移动,伺服控制,正确完成作业的是(力觉传感器)。
问答题
1、分析注射针视觉检测系统的工作原理。
注射针视觉检测的工作原理是:
首先光纤传感器感应到被测信号一注射针头,然后触发图像处理器拍摄图片,并行性图像分析处理,若测岀残次品则驱动剔除装置。
考虑到目前自动化生产需要,目前采用整排剔除的方法,如果需要更髙的自动化水平,可以为每个针座加装吸盘。
2、绘制示意图说明超声波接近度传感器的工作原理。
接近度传感器是一种能够在没有任何物理接触的情况下检测附近物体的存在及其距离的传感器。
接近度传感器通常发対电磁场、静电场等作用场,或电磁辆射束{如红外线)等信号,并寻找场的变化或返回信号的变化。
被感知的物体通常彼称为接近度传感器的目标。
如下图所示的就是常用的超声波接近度传感器的
工作原理。
4(”诜松就衆茯
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?
当机器人与物体发生接触时,需要获知的关键条件有以下三条
1、必须能够识别存在的接触,即检测:
2、必须探测到接触点的准确位置,即定位;
3、必须检测出力的人小和特征,即衣征:
这样才能将与力相关的信息经过计算用于对执行•器的控制,使机器人完成适当的、需妥的动作。
4、已知需要测量一个位移范用在50~60mm范囤内的位移量,请选择岀合适的传感器,并写岀该传感器的输出量计算公式和工作原理。
答:
按照50"
60mm的位移围,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=lT(R2/R1+R2)
电位计位移传感器的工作原理
5、分析常见视觉系统的类型。
列出三种以上视觉系统的选型依拯。
视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断的系统。
视觉系统是指通过机器视觉(图像摄取装置、CMOS和CCD)将摄取的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布、亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征,进而根据判别的结果控制现场设备的动作。
第五章
1、机器人的控制系统是多变量和线性的控制系统。
2、Arduino是源于土耳其的一个开源代码的硬件项目平台。
3、Arduino可以用来开发交互产品,例如控制电灯、电机和苴他各式各样的物理设备°
(J)
4、ArduinoDuemilanove不支持USB接口,不可通过USB接口供电。
5、ArduinoMega2560具有54路I/O口。
(J)
6、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。
7、Arduino是一款便捷、灵活、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)(X)
8、Arduino编程语言中,数字引脚常量是false和true。
9、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。
10、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,开发板绿色的电源指示灯会亮起来,此时说明开发板可用。
11sArduinoIDE界面工具栏中只有新建程序(Newsketch)、打开程序(Opensketch)%保存程序(Savesketch)。
(X)
12、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。
13、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。
14、机器人只有一种基本运动方式,即连续运动。
25、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。
16、在结构上,机器人控制系统是分层结构的计算机控制系统。
27、一般工业机器人仅由伺服控制层组成。
18、机器人控制系统主要包含协调控制讣算机和传感器。
19、机器人的每个关节分别由一个伺服控制系统驱动。
20、伺服控制系统由控制器、电机组成。
22、以下属于机器人点一点运动的是(点焊)。
22^**unsignedintD=65535"
属于(无符号整型)数据类型。
23、ArduBlock是以(图形化枳木搭建)的方式进行编程的。
24、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(协调控制计算机)。
25、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(传感器)。
26、ArduinoDuemilanove数字I/O口中,有(6)个可提供PWM输出。
27、下图是一款机械臂,其自由度是(3)。
28、以下属于机器人连续运动的是(喷漆)。
29、ArduinoDuemilanove具有(14)路数字I/O口。
30、ArduinoDuemilanove具有(6)路模拟I/O口。
32、Arduino编程语言中,引脚电压常量是(HIGH和LOW)。
32、Arduino编程语言中,数字引脚常量是(INPUT和0UTPUT)
33、”byteB=8”属于(字节型)数据类型。
34、”charA=58^^属于(字符型)数据类型。
35、”charA=58”属于(整型)数据类型。
1、如何针对不同的控制任务进行控制系统设汁?
冇以下几个步骤.
(D根据机器人末端操作器的任务进行轨迹规划.即根据障碍物的分步、忖标直的位置等信息规划岀--条运动轨迹-
(2)将运动轨迹进行离散化,根据运动学逆解算出每个拎制物理量的输出大小,例如三自由度机械手可解算出每个转E副的角度。
(3)将控制量转化为原动件的电涪号控制呈,例如PWN脉宽凋制的波。
(4)通过驱动装迓将转化后的电信号放大或者够调并作用到动力机构上,例如匚业舵机、电动推杆等。
2、如何用Arduino进行机器人的控制系统设计?
3、请设讣一套简易室内气温控制系统,并画出控制设计流程图。
答;
温度控制设定
反
贵调直
温度计读数/检测
离散化1
'
测量
▼
数字控制量
温度变化
转化
1
调节
电信号驱动装置-制冷/加热器
4、设计一个arduino控制程序,读取两个电位器的角度,并将其角度之和作为舵机的输岀角度,给出arduino程序。
Serial.begin(115200):
s.attach
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机器人 技术 应用 单元测试