机器人导论-习题答案.doc

机器人技术导论课后****题1、智能机器人的含义是什么?答:智能机器人之所以叫智能机器人,这是因为它有相当发达的“大脑”。在脑中起作用的是中央计算机,这种计算机跟操作它的人有直接的联系。最主要的是,这样的计算机可以进行按目的安排的动作。正因为这样,我们才说这种机器人才是真正的机器人,尽管它们的外表可能有所不同。2、直流电机的额定值有哪些?答:型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速、励磁方式、励磁电压、励磁电流、定额、绝缘等级、额定温升。3、机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成?答:光源:用于表现特征光源控制器:用于给光源供电镜头:用于成像延长管:用于改变像距相机:用于物理图像到电子信号的转换采集卡:用于将相机中的电子信号传输到计算机中计算机、嵌入式系统、智能相机等:用于分析图像机器视觉软件:用于处理图像,得到所以需要数据结果运动控制:用于控制气缸、机械手、马达等运动,以完成机器的功能传感器:位置传感器、存在传感器、安全传感器,用于判断产品有没有、到位否之类4、简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。答:模糊逻辑控制器由4个基本部分组成,即模糊化、知识库、推理算法和逆模糊化。(1)模糊化:将检测输入变量值变换成相应的论域,将输入数据转换成合适的语言值。(2)知识库:包含应用领域的知识和控制目标,它由数据和模糊语言控制规则组成。(3)推理算法:从一些模糊前提条件推导出某一结论,这种结论可能存在模糊和确定两种情况。(4)逆模糊化:将推理所得到的模糊值转换为明确的控制讯号,作为系统的输入值。5、试述机器人滑模变结构控制的基本原理。答:滑模变结构控制是变结构控制系统的一种控制策略。这种控制策略与常规控制的根本区别在于控制的不连续性,即一种使系统“结构”随时间变化的开关特性。该控制特性可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动,即所谓的“滑动模态”或“滑模”运动。这种滑动模态是可以设计的,且与系统的参数及扰动无关。这样,处于滑模运动的系统就具有很好的鲁棒性。6、机器人轨迹控制过程如图所示。试列出各步的主要内容。答:1)通过示教过程得到机器人轨迹上特征点的位姿。对于直线需要得到起始点和终点,对于圆弧需要得到弧上三点; 2)根据轨迹特征(直线/园弧/其它)和插补策略(定时/定距/其它)进行相应的插补运算,求出该插补点的位姿值;     3)根据机器人逆运动学原理,求出手臂解,即对应于插补点位姿的全部关节角(q1, „, qn);    4)以求出的关节角为相应关节位置控制系统的设定值,分别控制n个关节驱动电机; 5)和关节驱动电机同轴连接的光轴编码器给出该关节当前实际位置值,进行反馈,位置控制系统根据此位置误差(设定值—反馈值)实施控制以消除误差,使机器人达到所要求的位姿。7、对(工业)机器人进行位置和力的控制时,试比较关节空间控制器设计和操作空间控制器设计的不同点,并画出一个机器人单关节的关节空间控制器和操作空间控制器的控制系统框图。答:操作空间控制器设计时,是通过关节位置确定各关节的旋转角,必须先求出运动方程的正解,进行空间运动后,再求出运动方程的反解。而关节空间控制器设计是直接针对旋转角进行的,不需要对运动方程求正解和反解。单关节的关节空间控制器控制系统框图:单关节操作空间控制器的控制系统框图:8、以多自由度工业机器人为例,分析讨论机器人