工业机器人编程与实操 期末试题

ABB机器人考试试题

姓名： 李智鹏

班级：工业机器人161

一、判断题 (Y/N) 正确填Y 错误填N

1．机械手亦可称之为机器人。（Y）

2．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。（Y）

3、关节空间是由全部关节参数构成的。（Y）

4、任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。（Y）

5、关节

i

的坐标系放在

i

-1关节的末端。（N）

6．手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。（N）

7．对于具有外力作用的非保守机械系统，其拉格朗日动力函数

L

可定义为系统总动能

与系统总势能之和。（N）

8．由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。（Y）

9．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y）

10．运动控制的电子齿轮模式是一种主动轴与从动轴保持一种灵活传动比的随动系

统。（Y）

11．谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的

变化。（N）

12．轨迹插补运算是伴随着轨迹控制过程一步步完成的，而不是在得到示教点之后，

一次完成，再提交给再现过程的。（Y）

13．格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（N）

14．图像二值化处理便是将图像中感兴趣的部分置1，背景部分置2。（N）

15．图像增强是调整图像的色度、亮度、饱和度、对比度和分辨率，使得图像效果清

晰和颜色分明。（Y）

二、填空题

安全防护：

1. 万一发生火灾，请使用（二氧化碳）灭火器对机器人进行灭火。

2 机器人在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用 （ 急停）键，停止运行。

3. 气路系统中的压力可达 （0.6）MP，任何相关检修都要切断气源。

4. 如果在（CPU）非常忙的时候发生断电，有可能由于系统无法正常关机而导致无法

重新启动。在这种情况下机器人系统将显示错误信息

5使能器—使动装置是一个位于示教器一侧的按钮，将该按钮按下一半可使系统切换

至 （ON） 状态。 释放或全按使动装置时，机器人切换至 OFF 状态。

6. 机器人在（紧急停止）模式下，使能器无效。

7、在手动回“home”位置时，出现（80001）错误，可以点“确认”键，再按运行

键，机器人回到Home位置。

8. 基本运动指令－MoveC是一个（直线）运动。

基本信息：

1.机器人是 代替原来由人直接或间接作业的自动化机械 。

2.在机器人的正面作业与机器人保持 300mm 以上的距离。

3.手动速度分为: 微动 、 低速 、 中速 、 高速 。

4.机器人的三种动作模式分为: 示教模式 、 再现模式 、 远程

模式 。

5.机器人的坐标系的种类为: 关节坐标系 、 直角坐标系 、 圆柱

坐标系 、 工具坐标系 、 用户坐标系 。

6.设定关节坐标系时，机器人的 S、L、U、R、B、T 各轴 分别 运动。

7.设定为直角坐标系时，机器人控制点沿 X、Y、Z 轴 平行 移动。

8.用关节插补示教机器人轴时，移动命令为 MOVJ 。

9.机器人的位置精度 PL 是指 机器人经过示教的位置时的接近成

都 ，可以分为 9 个等级，分别是

PL=0,PL=1,PL=2,PL=3,PL=4,PL=5,PL=6,PL=7,PL=8 。马自达标准中，PL=1 指只

要机器人 TCP 点经过以示教点为圆心、以 0.5mm 为半径的圆内的任一点即视为达

到；PL=2 指只要机器人 TCP 点经过以示教点为圆心、以 20mm 为半径的圆内

的任一点即视为达；PL=3 指只要机器人 TCP 点经过以示教点为圆心、以 75mm

为半径的圆内的任一点即视为达到。

10.机器人的腕部轴为 R,B,T ， 本体轴为 S,L,U 。

11.机器人示教是指： 将工作内容告知产业用机器人的作业 。

12.机器人轨迹支持四种插补方式，分别是 关节插补 ， 直线插

补 ， 圆弧插补 , 自由曲线插补 ， 插 补 命 令 分 别 是

MOVJ ， MOVL , MOVC ， MOVS 。

13.关节插补以最高速度的百分比来表示再现速度，系统可选的速度从慢到快 依 次

是 0.78%，1.56% ， 3.12% ， 6.25% ， 12.50% ，25.00% ，

50.00% ，100.00%。

14.干涉区信号设置有两种，分别是 绝对优先干涉区 和 相对优先干

涉区 ，基于设备安全方面考虑，现场使用的干涉区绝大多数都是 绝对优先干

涉区 ，并尽可能的通过 作业时序上错开 的方法来实现

节拍最优化。

15.机器人按机构特性可以划分为 关节机器人 和非关节机器人两

大类。

16. 机器人系统大致由 驱动系统 、 机械系统 、 人机

交互系统 和 控制系统 、 感知系统 、 机器-环境交互系统 等

部分组成。

17. 机器人的重复定位精度是指 机器人末端执行器为重复达到同一目标位置而实

际到达位置之间的接近程度 。

18. 齐次坐标 [0 0 1 0]

T

表示的内容是 Z方向 。

19. 机器人的运动学是研究机器人末端执行器 位姿 和 运动与关节空间之

间的关系。

20. 如果机器人相邻两关节轴线相交，则联接这两个关节的连杆长度为 0 。

21. 常用的建立机器人动力学方程的方法有 牛顿 和 拉格朗

日 。

22. 6自由度机器人有解析逆解的条是 机器人操作收手的独立关节变量多于末端

执行器的运动自由度 。

23. 机器人的驱动方式主要有 液压 、 气动 和电动三种。

24. 机器人上常用的可以测量转速的传感器有 测速发电机 和 增

量式码盘 。

25. 机器人控制系统按其控制方式可以分为 程序 控制方式、 适应性

控制方式和 人工智能 控制方式。

三、单项选择题

1.对机器人进行示教时, 作为示教人员必须事先接受过专门的培训才行. 与示教作业

人员一起进行作业的监护人员, 处在机器人可动范围外时,（B），可进行共同作业。

A．不需要事先接受过专门的培训 B．必须事先接受过专门的培训

C．没有事先接受过专门的培训也可以

2.使用焊枪示教前, 检查焊枪的均压装置是否良好, 动作是否正常, 同时对电极头的要

求是（A）。

A．更换新的电极头 B．使用磨耗量大的电极头

C．新的或旧的都行

3.通常对机器人进行示教编程时, 要求最初程序点与最终程序点的位置（A）, 可提高

工作效率。

A．相同 B．不同

C．无所谓 D．分离越大越好

4.为了确保安全, 用示教编程器手动运行机器人时, 机器人的最高速度限制为（B）。

A．50mm/s B．250mm/s C．800mm/s

D．1600mm/s

5.正常联动生产时, 机器人示教编程器上安全模式不应该打到（C）位置上。

A．操作模式 B．编辑模式 C．管理模式

6.示教编程器上安全开关握紧为 ON, 松开为 OFF 状态, 作为进而追加的功能, 当握

紧力过大时, 为（C）状态。

A．不变 B．ON C．OFF

7.对机器人进行示教时, 模式旋钮打到示教模式后, 在此模式中，外部设备发出的启动

信号（ A）。

A．无效 B．有效 C．延时后

有效

8.位置等级是指机器人经过示教的位置时的接近程度, 设定了合适的位置等级时，可使

机器人运行出与周围状况和工件相适应的轨迹，其中位置等（A）。

A．PL 值越小, 运行轨迹越精准 B．PL 值大小, 与运行轨迹关系不大

C．PL 值越大, 运行轨迹越精准

9. 试运行是指在不改变示教模式的前提下执行模拟再现动作的功能, 机器人动作速度

超过示教最高速度时, 以（B）。

A．程序给定的速度运行 B．示教最高速度来限制运行

C．示教最低速度来运行

10. 机器人经常使用的程序可以设置为主程序, 每台机器人可以设置（C）主程序。

A．3 个 B．5 个 C．1 个 D．无限制

11. 为使机器人进行正确的直线插补、圆弧插补等插补动作，需正确地输入焊枪、抓

手、焊钳等工具的尺寸信息，定义控制点的位置。工具校验是可以简单和正确的进行尺寸

信息输入的功能.进行工具校验，需以控制点为基准示教 5 个不同的姿态(TC1 至E。实践

证明 5个不同的姿态（A）。

A．动作变化越大其工具控制点越精确 B．动作变化越大其工具控制点越不精确

C．动作变化与其工具控制点无关

12.机器人三原则是由（D）提出的。

A. 森政弘 B. 约瑟夫·英格伯格 C. 托莫维奇 D. 阿西莫夫

13.当代机器人大军中最主要的机器人为（A）。

A. 工业机器人 B. 军用机器人 C. 服务机器人 D. 特种机器

人

14.手部的位姿是由（B）构成的。

A. 位置与速度 B. 姿态与位置 C. 位置与运行状态 D. 姿态与速度

15.运动学主要是研究机器人的（B）。

A. 动力源是什么 B. 运动和时间的关系

C. 动力的传递与转换 D. 运动的应用

16. 动力学主要是研究机器人的（C）。

A. 动力源是什么 B. 运动和时间的关系

C. 动力的传递与转换 D. 动力的应用

17.传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易测量小信号进行变换，使传感器的信

号输出符合具体工业系统的要求。一般为（A）。

A. 4～20mA、–5～5V B. 0～20mA、0～5V

C. -20mA～20mA、–5～5V D. -20mA～20mA、0～5V

18.传感器的输出信号达到稳定时，输出信号变化与输入信号变化的比值代表传感器的

（D）参数。

A. 抗干扰能力 B. 精度 C. 线性度 D. 灵敏度

19.6维力与力矩传感器主要用于（D）。

A. 精密加工 B. 精密测量 C. 精密计算 D. 精密装配

20. 机器人轨迹控制过程需要通过求解（B）获得各个关节角的位置控制系统的设定值。

A. 运动学正问题 B. 运动学逆问题

C. 动力学正问题 D. 动力学逆问题

21. 模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是（B）。

A. 载波频率不一样 B. 信道传送的信号不一样

C. 调制方式不一样 D. 编码方式不一样

22．日本日立公司研制的经验学习机器人装配系统采用触觉传感器来有效地反映装配

情况。其触觉传感器属于下列（C）传感器。

A ．接触觉 B．接近觉

C．力/力矩觉 D．压觉

23．机器人的定义中，突出强调的是（C）。

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

24．当代机器人主要源于以下两个分支（C）。

A．计算机与数控机床 B．遥操作机与计算机

C．遥操作机与数控机床 D．计算机与人工智能

25．（C）曾经赢得了“机器人王国”的美称。

A．美国 B．英国 C．日本 D．中国

26．机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。一般说来

（B）。

A．绝对定位精度高于重复定位精度 B．重复定位精度高于绝对定位精度

C．机械精度高于控制精度 D．控制精度高于分辨率精度

27．一个刚体在空间运动具有（D）自由度。

A．3个 B．4个 C．5个 D．6个

28．对于转动关节而言，关节变量是D-H参数中的（A）。

A．关节角 B．杆件长度 C．横距 D．扭转角

29．对于移动（平动）关节而言，关节变量是D-H参数中的（C）。

A．关节角 B．杆件长度 C．横距 D．扭转角

30．运动正问题是实现如下变换（A）。

A．从关节空间到操作空间的变换 B．从操作空间到迪卡尔空间的变换

C．从迪卡尔空间到关节空间的变换 D．从操作空间到关节空间的变换

31．运动逆问题是实现如下变换（C）。

A．从关节空间到操作空间的变换 B．从操作空间到迪卡尔空间的变换

C．从迪卡尔空间到关节空间的变换 D．从操作空间到任务空间的变换

32．动力学的研究内容是将机器人的（A）联系起来。

A．运动与控制 B．传感器与控制

C．结构与运动 D．传感系统与运动

33．机器人终端效应器（手）的力量来自（D）。

A．机器人的全部关节 B．机器人手部的关节

C．决定机器人手部位置的各关节 D．决定机器人手部位姿的各个关节

34．在

--r

操作机动力学方程中，其主要作用的是（D）。

A．哥氏项和重力项 B．重力项和向心项

C．惯性项和哥氏项 D．惯性项和重力项

35．对于有规律的轨迹，仅示教几个特征点，计算机就能利用（D）获得中间点的坐

标。

A．优化算法 B．平滑算法 C．预测算法 D．插补算法

36．机器人轨迹控制过程需要通过求解（B）获得各个关节角的位置控制系统的设定

值。

A．运动学正问题 B．运动学逆问题

C．动力学正问题 D．动力学逆问题

37．所谓无姿态插补，即保持第一个示教点时的姿态，在大多数情况下是机器人沿（B）

运动时出现。

A．平面圆弧 B．直线 C．平面曲线 D．空间曲线

38．定时插补的时间间隔下限的主要决定因素是（B）。

A．完成一次正向运动学计算的时间

B．完成一次逆向运动学计算的时间

C．完成一次正向动力学计算的时间

D．完成一次逆向动力学计算的时间

39．为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时：（A）。

A．速度为零，加速度为零 B．速度为零，加速度恒定

C．速度恒定，加速度为零 D．速度恒定，加速度恒定

40．应用通常的物理定律构成的传感器称之为（B）。

A．物性型 B．结构型 C．一次仪表 D．二次仪表

41．利用物质本身的某种客观性质制作的传感器称之为（A）。

A．物性型 B．结构型 C．一次仪表 D．二次仪表

42．应用电容式传感器测量微米级的距离，应该采用改变（C）的方式。

A．极间物质介电系数 B．极板面积

C．极板距离 D．电压

43．压电式传感器，即应用半导体压电效应可以测量（C）。

A．电压 B．亮度 C．力和力矩 D．距离

44．传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化量，或者所能辨别的不同

被测量的个数，被称之为传感器的（C）。

A．精度 B．重复性 C．分辨率 D．灵敏度

45．增量式光轴编码器一般应用（C）套光电元件，从而可以实现计数、测速、鉴向

和定位。

A．一 B．二 C．三 D．四

46．测速发电机的输出信号为（A）。

A．模拟量 B．数字量 C．开关量 D．脉冲量

47．用于检测物体接触面之间相对运动大小和方向的传感器是（C）。

A．接近觉传感器 B．接触觉传感器

C．滑动觉传感器 D．压觉传感器

48．GPS全球定位系统，只有同时接收到（C）颗卫星发射的信号，才可以解算出接

收器的位置。

A．2 B．3 C．4 D．6

49．操作机手持粉笔在黑板上写字，在（C）方向只有力的约束而无速度约束？

A．X轴 B．Y轴 C．Z轴 D．R轴

50．如果末端装置、工具或周围环境的刚性很高，那么机械手要执行与某个表面有接

触的操作作业将会变得相当困难。此时应该考虑（A）。

A．柔顺控制 B．PID控制

C．模糊控制 D．最优控制

51．示教-再现控制为一种在线编程方式，它的最大问题是 （B）。

A．操作人员劳动强度大 B．占用生产时间

C．操作人员安全问题 D．容易产生废品

52．模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是（B）。

A．载波频率不一样 B．信道传送的信号不一样

C．调制方式不一样 D．编码方式不一样

53．CCD（Charge Coupled Device）摄像头输出信号为（B）帧/秒。

A．20 B．25 C．30 D．50

54．CCD摄像头采用电视PAL标准，每帧图像由（B）场构成。

A．1 B．2 C．3 D．4

四、多项选择题

1.在机器人动作范围内示教时, 需要遵守的事项有（ABCD ）。

A．保持从正面观看机器人

B．遵守操作步骤

C．考虑机器人突然向自己所处方位运行时的应变方案

D．确保设置躲避场所, 以防万一

2. MOTOMAN 机器人 NX100 控制柜上的动作模式有（ ACD ）。

A．示教模式 B．急停模式 C．再现模式 D．远程模式

3.对机器人进行示教时, 示教编程器上手动速度可分为（ ABCD ）。

A．高速 B．微动 C．低速 D．中速

4.对 MOTOMAN 机器人进行轴操作时, 可以使用的坐标系有（ ABCDE ）。

A．直角坐标系 B．关节坐标系 C．圆柱坐标系

D．工具坐标系 E．用户坐标系

5.在 MOTOMAN 机器人所使用的 INFORM III 语言主要的移动命令中, 记录有移

动到的位置，（ ABCD ）。

A．插补方式 B．再现速度 C. PL 定位精度 D．所使用

TOOL 号

6.机器人的示教方式, 有（ ABC）种方式。

A．直接示教 B．间接示教 C．远程示教

7.对机器人进行示教时, 为了防止机器人的异常动作给操作人员造成危险, 作业前必

须进行的项目检查有（ ABCD ）等。

A．机器人外部电缆线外皮有无破损 B．机器人有无动作异常

C．机器人制动装置是否有效 D．机器人紧急停止装置是否有

效

8.通常构成机器人系统的各轴根据其功能分别称作（ABC ）。

A. 机器人轴 B. 基座轴 C. 工装轴

9.原点位置校准是将机器人位置与绝对编码器位置进行对照的操作。原点位置校准是

在出厂前进行的，但在( ABCD ）情况下必须再次进行原点位置校准。

A. 改变机器人与控制柜（NX100）的组合时

B. 更换电机、绝对编码器时

C. 存储内存被删除时 (更换NCP01 基板、电池耗尽时等)

D. 机器人碰撞工件，原点偏移时

10.控制点不变动作是指只改变工具姿态而不改变工具尖端点（控制点）位置的操作，

下面（ BCDE ）可以实现控制点不变动作。

A. 关节坐标系 B. 直角坐标系 C. 圆柱坐标系

D. 工具坐标系 E. 用户坐标系

11．机器人控制系统在物理上分为两级，但在逻辑上一般分为如下三级： ( CDE ) 。

A ．PID控制器 B．位置控制器 C．作业控制器

D．运动控制器 E．驱动控制器 F．可编程控制器

12．完整的传感器应包括下面 ( ACE ) 三部分。

A．敏感元件 B．计算机芯片 C．转换元件

D．模数转换电路 E．基本转换电路 F．微波通信电路

13．图像工程是一门系统地研究各种图像理论、技术和应用的新的交叉学科。研究内

容包括( BEF )三个层次及它们的工程应用。

A．图像获取 B．图像处理 C．图像增强

D．图像恢复 E．图像分析 F．图像理解

14．机器视觉系统主要由三部分组成 ( ADE ) 。

A．图像的获取 B．图像恢复 C．图像增强

D．图像的处理和分析 E．输出或显示 F．图形绘制

15．在伺服电机的伺服控制器中，为了获得高性能的控制效果，一般具有3个反馈回

路，分别是 ( BDE ) 。

A．电压环 B．电流环 C．功率环

D．速度环 E．位置环 F．加速度环

16．谐波减速器特别适用于工业机器人的 ( DEF ) 轴的传动。

A．S轴 B．L轴 C．U轴

D．R轴 E．B轴 F．T轴

17．ＲＶ摆线针轮减速器特别适用于工业机器人的 ( ABC ) 轴的传动。

A．S轴 B．L轴 C．U轴

D．R轴 E．B轴 F．T轴

18．集控式足球机器人的智能主要表现在 ( DE ) 两个子系统。

A．机器人小车子系统 B．机器人通信子系统

C．机器人视觉子系统 D．机器人决策子系统

E．机器人总控子系统

19．美国发往火星的机器人是 ( AB ) 号。

A．勇气 B．机遇 C．小猎兔犬 D．挑战者

E．哥伦比亚

五、综合题

1. 程序语句MoveL p1，v100，z10，tool1；的含义？

MoveL：以关节插补方式移动到P1点，速度100，转弯角度10，工具坐标1.

2. 机器人日常保养的内容有那些？（尽量多答）

1、检查设备的外表有没有灰尘附着

2、外部电缆磨损，压损，各接头是否固定良好，有无松动

3、冷却风扇是否正常工作

4、各操作按钮支动作是否正常

5、机器人动作是否正常。

（一）写出下列指令的含义

MOVJ：以关节插补方式移动到示教位置

MOVC： 以圆弧插补方式移动到示教位置

MOVL： 用直线插补方式移动到示教位置

MOVS： 用自由曲线插补方式移动到示教位置

JUMP： 跳到指定的标签或程序

CALL： 调出指定程序

TIMER： 停止指定的时间

LABEL： 表示跳转位置

COMMENT：注释

RET： 回到调用程序

INC： 在制定的变量值上加一

SET： 将前一变量的值设置为后一变量

IF： 判断各种条件，附加在进行处理的其他命令之后

*： 表示跳转的目的地

END：宣布程序结束

NOP： 无任何运行

DOUT： 进行外部输出信号的ON、OFF

WAIT： 待机，至外部输入信号与指定状态相符

（二）简答题

1.智能机器人的所谓智能的表现形式是什么？

答:推理判断

2.机器人分为几类？

答: 工业机器人、极限机器人、娱乐机器人

3. 机器人由哪几部分组成？

答：由机械部分、传感部分、控制部分三大部分和驱动系统、机械结构系统、感受系

统、机器-环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统组成

4. 什么是自由度？

答:。构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目

5. 机器人技术参数有哪些？各参数的意义是什么？

答: 自由度，构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目

精度，定位精度和重复定位精度

工作范围，机器人手臂末端或手腕中心所能达到所有点的集合

速度，速度和加速度

承载能力，机器人在工作范围内的任何姿势上所能承载的最大质量

6. 机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。

答： 按结构分为单臂式，双臂式及悬挂式；按运动形式分为直线运动式，回转运动式。

7. 机器人机座有几种？试述每种机座结构。

答： 固定式和行走式

固定式机器人的级左右直接接地地面基础上，也可以固定在机身上

移动式机器人分为轮车机器人，有三组轮子组成的轮系四轮机器人三角轮系统，全方

位移动机器人，两足步行式机器人，履带行走机器人

8. 试述机器人视觉的结构及工作原理

答：机器人视觉由视觉传感器摄像机和光源控制计算器和图像处理机组成

原理：有视觉传感器将景物的光信号转换成电信号AD转换成数字信号传递给图像处

理器，同时光源控制器和摄像机控制把光线，距离，颜色，光源方向等参数传递给图像处

理器，图像处理器对图像数据做一些简单的处理将数据传递给计算机最后由计算器储存和

处理。

9. 工业机器人控制方式有几种？

答：1）点位控制方式

2）连续轨迹控制方式

3）力控制方式

4）智能控制方式

10. 机器人参数坐标系有哪些？各参数坐标系有何作用？

答：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节坐标型。

1）直角坐标/笛卡儿坐标/台架型（3P ）个关节用来确定末端操作器的位置，通常还

带有附加道德旋转关节，用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在X 、Y 、Z 轴上的运

动是独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此，很容易通过计算机实现；它

可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大：它的精度和位置分辨率不随工作场合而

变化，容易达到高精度。但是，它的操作范围小，手臂收缩的同时又向相反的方向伸出，

即妨碍工作，且占地面积大，运动速度低，密封性不好。

2）圆柱坐标型（R3P ）

圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，再附加一个旋转

关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角，工作范围可以扩大，且计

算简单；直线部分可采用液压驱动，可输出较大的动力；能够伸入型腔式机器内部。但是，

它的手臂可以到达的空间受到限制，不能到达近立柱或近地面的空

间；直线驱动器部分难以密封、防尘；后臂工作时，手臂后端会碰到工作范围内的其

它物体。

3）球坐标型（2RP ）

球坐标机器人采用球坐标系，它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，

再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转，中心支架附近

的工作范围大，两个转动驱动装置容易密封，覆盖工作空间较大。但该

坐标复杂，难于控制，且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。）球坐标型

（2RP ）

球坐标机器人采用球坐标系，它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，

再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转，中心支架附近

的工作范围大，两个转动驱动装置容易密封，覆盖工作空间较大。但该

坐标复杂，难于控制，且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。

4）节坐标型/拟人型（3R ）

关节机器人的关节全都是旋转的，类似于人的手臂，是工业机器人中最常见的结构。

5）平面关节型

这种机器人可看作是关节坐标式机器人的特例，它只有平行的肩关节和肘关节，关节

轴线共面。

11.机器人学主要包含哪些研究内容？

答：空间机构学、机器人运动学、机器人静力学、机器人动力学、机器人控制技术、

机器人传感器和机器人语言

12.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？

答： 目前常用的有如下几种形式：(1) 横梁式。机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部

件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。(2) 立柱式。多采用回转型、俯

仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大

的特点。(3) 机座式。可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。也可以

具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。(4) 屈伸式。臂部由大

小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。

13.机器人控制系统的基本单元有哪些？

答：电动机、减速器、驱动电路、运动特性检测传感器、控制系统的硬件和控制系用

的软件。

14.常见的机器人外部传感器有哪些？

答： 接触传感器、距离传感器两大类，接触传感器分为接触觉传感器、压觉传感器、

滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传

感器、听觉传感器、嗅

15.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？

答： 景物和距离传感器、视频信号数字化设备、视频信号处理器、计算机及其设备和

机器人或机械手及其控制器

16.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？

答：动作级、对象级和任务级。动作级：以机器人末端执行器的动作为中心来描述各

种操作，要在程序中说明每个动作。 对象级：允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对

象之间的关系等，特别适用于组装作业。 任务级：只要直接指定操作内容就可以了，为此，

机器人必须一边思考一边工作。

17. MOTOMAN 机器人示教盘模式旋钮上有三种模式，分别是哪三种，并写出三种

模式各自的特点。

答案：示教模式：人教机器人

再现模式：执行程序，机器人自动运行。

远程模式：通过外部信号进行性操作，相当于遥控。

18. MOTOMAN 机器人上有三种安全模式，分别是哪三种，并写出三种模式各自的

特点。

答案：三种模式分别是：PLAY 再现模式、TEACH 示教模式、REMOTE 远程模式。运

行以及各种条件文件的设定、修改或删除，在此模式下外部设备发出的启动信号无效

示教模式可以用示教编程器进行轴操作和编辑，编辑、示教程序，修改已登录的程序，

以及各种特性文件和参数的设定，在此模式下外部设备发出的启动信号

无效远程模式下机器人由外部信号进行操作，可以接通伺服电源、启动、调出主程序、

设定循环等与开始运行有关的操作，数据传输功能有效，此时示教盘上的启动按钮无效。

示教模式 人教机器人称作示教。 再现模式 执行程序，机器人自动运行。

远程模式 通过外部信号进行的操作，相当于遥控。

（三）论述题

1.试论述机器人技术的发展趋势。

答：科学技术水平是机器人技术的基础，科学与技术的发展将会使机器人技术提高到

一个更高的水平。未来机器人技术的主要研究内容集中在以下几个方面：(1) 工业机器

人操作机构的优化设计技术 。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载-自重

比，同时机构向着模块化、可重构方向发展。(2) 机器人控制技术 。重点研究

开放式、模块化控制系统，人机界面更加友好，语言、图形编程界面正在研制之中。机器

人控制器的标准化和网络化以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。(3)多传感系统

为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热

点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的

多传感器融合算法。(4) 机器人遥控及监控技术，机器人半自主和自主技术 。

多机器人和操作者之间的协调控制，通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延

的情况下，建立预先显示进行遥控等。(5) 虚拟机器人技术 。基于多传感器、多媒

体和虚拟现实以及临场感应技术，实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。(6) 多智能体

控制技术 。这是目前机器人研究的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系结构、

相互间的通信与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。

(7) 微型和微小机器人技术 。这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方

向。过去的研究在该领域几乎是空白，因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场

革命，并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响，微型机器人技术的研

究主要集中在系统结构、运动方式、控制方，法、传感技术、通信技术以及行走技术等方

面。(8) 软机器人技术 。主要用于医疗、护理、休闲和娱乐场合。传统机器人

设计未考虑与人紧密共处，因此其结构材料多为金属或硬性材料，软机器人技术要求其结

构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的，机器人对人是

友好的。(9) 仿人和仿生技术 。这是机器人技术发展的最高境界，目前仅在某

些方面进行一些基础研究。

2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。

答： 精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。

精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实际到达位置与所需要

到达的理想位置之间的差距。机器人的精度决定于机械精度与电气精度。

重复精度指在相同的运动位置命令下，机器人连续若干次运动轨迹之间的误差度量。

如果机器人重复执行某位置给定指令，它每次走过的距离并不相同，而是在一平均值附近

变化，该平均值代表精度，而变化的幅度代表重复精度。

分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角度。精度和分辨率不

一定相关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令后能够达到

的运动位置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之

间的差距。

工业机器人的精度、重复精度和分辨率要求是根据其使用要求确定的。机器人本身所

能达到的精度取决于机器人结构的刚度、运动速度控制和驱动方式、定位和缓冲等因素。

由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因此造成了机器人

的精度难以确定。由于精度一般较难测定，通常工业机器人只给出重复精度。

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。

答： 轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人，在相对平坦的地面上，用车

轮移动方式行走是相当优越的。车轮的形状或能力。在轨道上运行的多采用实心钢轮，室

外路面行驶的采用充气轮胎，室内平坦地面上的可采用实心轮胎。足式行走对崎岖路面具

有很好的适应能力，足式运动方式的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面上选择最

优的支撑点，而轮式行走工具必须面临最坏的地形上的几乎所有点；足式运动方式还具有

主动隔震能力，尽管地面高低不平，机身的运动仍然可以相当平稳；足式行走在不平地面

和松软地面上的运动速度较高，能耗较少。

4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。

答：静力学指在机器人的手爪接触环境时，在静止状态下处理手爪力F 与驱动力τ的

关系。动力学研究机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力

矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。而运动学研究从几何学的观点来处理手指

位置与关节变量的关系。

在考虑控制时，就要考虑在机器人的动作中，关节驱动力τ会关系称为动力学

（dynamics ）。对于动力学来说，除了与连杆长度有关之外，还与各连杆的质量，绕质量

中心的惯性矩，连杆的质量中心与关节轴的距离有关。

运动学、静力学和动力学中各变量的关系如下图所示。图中用虚线表示的关系可通过

实线关系的组合表示，这些也可作为动力学的问题来处理。