2020年工业机器人考试题库(含答案).docx
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1、2020年工业机器人考试题库(含答案)一、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。(B)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.(C)A传动误差B关节间隙C机械误差 D连杆机构的挠性3 .滚转能实现360。无障碍旋转的关节运动,通常用。来标记。(A)A RB WCBDL4 .RRR型手腕是()自由度手腕。(C)A1B2C3D45 .真空吸盘要求工件表面()、干燥清洁,同时气密性好。(D)A粗糙B凸凹不平C平缓突起 D平整光滑6 .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。(B)A高惯性B低惯
2、性C高速比D大转矩7 .机器人外部传感器不包括()传感器。(D)A力或力矩B接近觉C触觉D位置8 .手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和()工件。(C)A固定B定位C释放D触摸。9 .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。(C)A传动误差B关节间隙C机械误差D连杆机构的挠性10 .机器人的控制方式分为点位控制和()o (C)A点对点控制 B点到点控制 C连续轨迹控制D任意位置控制11 .焊接机器人的焊接作业主要包括O o (A)A点焊和弧焊4 .机器人技术参数有哪些?各参数的意义是什么?答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力。(1)自由度:是指 机器人
3、所具有的独立坐标轴的数目,不包括手爪(末端操作器)的开合自由度。在三维空间 里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。但是,工业机器人的自由度是根据其用途而 设计的,也可能小于六个自由度,也可能大于六个自由度。(2)精度:工业机器人的精度 是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差 异。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同目标位置的能力,可以用标准偏差这个 统计量来表示,它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。(3)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。(4)速度;速度和加速度 是表明机器人运动特性的主要指标。(
4、5)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。承载能力不仅取决于负载的质量,而且还与机器人运行的速度和加 速度的大小和方向有关。为了安全起见,承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。 通常,承载能力不仅指负载,而且还包括机器人末端操作器的质量。5 .机器人手腕有几种?试述每种手腕结构。答:机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式,双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分,手 臂有直线运动的。如手臂的伸缩,升降及横向移动,有回转运动的如手臂的左右回转上下摆 动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回 转运动机构,实现机器人手臂回转运动的机
5、构形式是多种多样的,常用的有叶片是回转缸, 齿轮转动机构,链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构,一般采用活塞油(气)缸与连杆机 构联用来实现手臂复合运动机构,多数用于动作程度固定不变的专用机器人。6 .机器人机座有几种?试述每种机座结构。答:机器人几座有固定式和行走时2种。(1)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。(2)移动式机器人有可分为轮车机器人,有3组轮子组成的轮系四 轮机器人三角论系统,全方位移动机器人,2足步行式机器人,履带行走机器人。7 .PWM调速特点有哪些?答:简单,便于计算机实现,节能,调速范围大;非线性严重,引入高频干扰和损耗。8 .试述机器人视觉的
6、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:由视觉传感 器讲景物的光信号转换成电信号经过A/D转换成数字信号传递给图像处理器,同时光源控 制器和32摄像机控制器把把光线,距离颜色光源方向等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存储和处理.9 .工业机器人控制方式有几种?答:工业机器人的控制方式多种多样,根据作业任务的不同,主要分为点位控制方式、连续 轨迹控制方式、力(力矩)控制方式和智能控制方式。(1)点位控制方式(PTP):这种控 制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点
7、上的位姿。控 制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动,而对达到目标点的运动轨迹 则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。(2)连续 轨迹控制方式(CP):这种控制方式的特点是连续的控制工业机器人末端执行器在作业空间 的位姿,要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,而且速度可控,轨迹 光滑,运动平稳,以完成工作任务。(3)力(力矩)控制方式:在完成装配、抓放物体等 工作时,除要准确定位外,还要求使用适度的力或力矩进行工作,这时就要利用力(力矩) 伺服方式。这种方式的控制原理与位置伺服控制原理基本相同,只不过输入量和反馈量不是 位置信号,
8、而是力(力矩)信号,因此系统中必须有力(力矩)传感器。有时也利用接近、 滑动等传感功能进行自适应式控制。(4)智能控制方式:机器人的智能控制时通过传感器 获得周围环境的知识,并根据自身内部的知识库做出相应的决策。采用智能控制技术,使机 器人具有了较强的适应性及自学习功能。智能控制技术的发展有赖于近年来人工神经网络、 基因算法、遗传算法、专家系统等人工智能的迅速发展。10 .机器人参数坐标系有哪些?各参数坐标系有何作用?答:工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节 型。(1)直角坐标/笛卡儿坐标/台架型(3P):这种机器人由三个线性关节组成,这三个 关节用来确
9、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
10、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。(4)关节坐标型/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
11、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:机器人研究的基础内容有以下几方面:(1)空间机构学;(2)机器人运动学;(3)机器人 静力学;(4)机器人动力学;(5)机器人控制技术;(6)机器人传感器;(7)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
12、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:构成机器人控制系统的基本要素包括:(1)电动机,提供驱动机器人运动的驱动力。(2)减速器,为了增加驱动力矩、降低运动速度。(3)驱动电路,由于直流伺服电动机或 交流伺服电动机的流经电流较大,机器人常采用脉冲宽度调制(PWM)方式进行驱动。(4) 运动特性检测传感器,用于检测机器人运
13、动的位置、速度、加速度等参数。(5)控制系统 的硬件,以计算机为基础,采用协调级与执行级的二级结构。(6)控制系统的软件,实现 w机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能。14 .常见的机器人外部传感器有哪些?答:常见的外部传感器包括触觉传感器,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、 嗅觉传感器、味觉传感器等。15 .机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成?答:(1)景物和距离传感器,常用的有摄像机、CCD图像传感器、超声波传感器和结构光 设备等;(2)视频信号数字化设备,其任务是把
14、摄像机或者CCD输出的信号转换成方便计 算和分析的数字信号;(3)视频信号处理器,视频信号实时、快速、并行算法的硬件实现 设备:如DSP系统;(4)计算机及其设备,根据系统的需要可以选用不同的计算机及其外设来满 足机器人视觉信息处理及其机器人控制的需要;(5)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儿类?答:机器人编程语言可分为:(1)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。(2)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。(3)任务级:只要直接指定操作内容就可以了, 为此,
15、机器人必须一边思考一边工作。17 .什么是位置运动学、正向运动学和逆向运动学?答:位置运动学仅考虑运动中的几何学问题,即不考虑运动与时间的关系。己知关节空间的 关节变量,计算操作机在操作空间的手部位姿,称之为运动学正问题。反之,己知操作机在 操作空间的手部位姿,求各关节变量的反变换,称之为运动学逆问题,也叫求手臂解。18 .M0T0MAN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。19 .M0T0MAN机器人上有三种安全模式,分别是哪三种,并
16、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。91再现模 式可以用来对示教完的程序进行再现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。(2)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。(3)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。20 .度、重复精度与分辨率之间的关系。答:精度、重复精
17、度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。(1)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。(2)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。(3)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 率不定相关。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
18、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。21 .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T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
19、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,关节驱动力会产生怎样的关节位置6、关节 速度8、关节加速度3处理这种关系称为动力学(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。22 .机器人手腕有几种?试述每种手腕结构。答:机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式,双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分,手 臂有直线运动的。如手臂的伸缩,升
20、降及横向移动,有回转运动的如手臂的左右回转上下摆 动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。2直线运动的组合2回转运动的组合。手臂回 转运动机构,实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的,常用的有叶片是回转缸, 齿轮转动机构,链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构,一般采用活塞油(气)缸与连杆机 构联用来实现手臂复合运动机构,多数用于动作程度固定不变的专用机器人。23 .机器人参数坐标系有哪些?各参数坐标系有何作用?答:工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节 型。(1)直角坐标/笛卡儿坐标/台架型(3P):这种机器人由三个线性关节组成,这三个 关节用来确定末
21、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
22、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) 24.什么是机器人的内部传感器和外部传感器?举例说明之。答: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。25 .人手爪有哪些种类,各
23、有什么特点?答:(1)机械手爪:依靠传动机构来抓持工件;(2)磁力吸盘:通过磁场吸力抓持铁磁类 工件,要求工件表面清洁、平整、干燥,以保证可靠地吸附,不适宜高温条件;(3)真空 式吸盘:利用真空原理来抓持工件,要求工件表面平整光滑、干燥清洁,同时气密性要好。 26.编码器有哪两种基本形式?各自特点是什么?答:两种基本形式:增量式、绝对式。增量式:用来测量角位置和直线位置的变化,但不能 直接记录或指示位置的实际值。在所有利用增量式编码器进行位置跟踪的系统中,都必须在 系统开始运行时进行复位。绝对式:每个位置都对应着透光与不透光弧段的惟一确定组合, 这种确定组合有惟一的特征。通过这特征,在任意时刻
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