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1、國家開放大學本科《機器人技術及應用》形考期末考試題及答案匯總 一、 判斷 1.機器人是在科研或工業(yè)生產(chǎn)中用來代替人工作的機械裝置。（對） 2. 19世紀60年代和20世紀70年代是機器人發(fā)展最快、最好的時期，這期間的各項研究發(fā)明有效地推動了機器人技術的發(fā)展和推廣。（錯） 3.對于機器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標準，有的按負載量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結構分，有的按應用領域分。（對） 4.所謂特種機器人就是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度機器人。（錯） 5.機器人機械本體結構的動作是依靠關節(jié)機器人的關節(jié)驅動，而大多數(shù)機器人是基于開環(huán)控制原理進行的。（錯）

2、 6.機器人各關節(jié)伺服驅動的指令值由主計算機計算后，在各采樣周期給出，由主計算機根據(jù)示教點參考坐標的空間位置、方位及速度，通過運動學逆運算把數(shù)據(jù)轉變?yōu)殛P節(jié)的指令值。（對） 7.為了與周邊系統(tǒng)及相應操作進行聯(lián)系與應答，機器人還應有各種通信接口和人機通信裝置。（對） 8.輪式機器人對于溝壑、臺階等障礙的通過能力較高。（錯） 9.為提高輪式移動機器人的移動能力，研究者設計出了可實現(xiàn)原地轉的全向輪。（對） 10.履帶式機器人是在輪式機器人的基礎上發(fā)展起來的，是一類具有良好越障能力的移動機構，對于野外環(huán)境中的復雜地形具有很強的適應能力。（對） 11.腿式（也稱步行或者足式）機構的研究最早可以

3、追溯到中國春秋時期魯班設計的木車馬。（對） 12.機器人定義的標準是統(tǒng)一的，不同國家、不同領域的學者給出的機器人定義都是相同的。（錯） 13.球形機器人是一種具有球形或近似球形的外殼，通過其內(nèi)部的驅動裝置實現(xiàn)整體滾動的特殊移動機器人。（對） 14.可編程機器人可以根據(jù)操作員所編的程序，完成一些簡單的重復性操作，目前在工業(yè)界已不再應用。（錯） 15.感知機器人，即自適應機器人，它是在第一代機器人的基礎上發(fā)展起來的，具有不同程度的“感知”能力。（對） 16.第三階段機器人將具有識別、推理、規(guī)劃和學習等智能機制，它可以把感知和行動智能化結合起來，稱之為智能機器人。（對） 17.工業(yè)機器人

4、的最早研究可追溯到第一次大戰(zhàn)后不久。（錯） 18. 20世紀50年代中期，機械手中的液壓裝置被機械耦合所取代，如通用電氣公司的“巧手人”機器人。（錯） 19.一般認為Unimate和Versatran機器人是世界上最早的工業(yè)機器人。（對） 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工業(yè)機器人，它是全電動驅動、關節(jié)式結構、多中央處理器二級微機控制，可配置視覺感受器、具有觸覺的力感受器，是技術較為先進的機器人。（對） 1.剛體的自由度是指剛體具有獨立運動的數(shù)目。（對） 2.機構自由度只取決于活動的構件數(shù)目。（錯） 3.活動構件的自由度總數(shù)減去運動副引入的約束總數(shù)就是

5、該機構的自由度。（對） 4.機器人運動方程的正運動學是給定機器人幾何參數(shù)和關節(jié)變量，求末端執(zhí)行器相對于參考坐標系的位置和姿態(tài)。（對） 5.機器人運動方程的逆運動學是給定機器人連桿幾何參數(shù)和末端執(zhí)行器相對于參考坐標系的位姿，求機器人實現(xiàn)此位姿的關節(jié)變量。（對） 6.機械臂是由一系列通過關節(jié)連接起來的連桿構成。（對） 7.對于機械臂的設計方法主要包括為2點，即機構部分的設計和內(nèi)部傳感器與外部傳感器的設計。（錯） 8.球面坐標型機械臂主要由一個旋轉關節(jié)和一個移動關節(jié)構成，旋轉關節(jié)與基座相連，移動關節(jié)與末端執(zhí)行器連接。（對） 9.為提高輪式移動機器人的移動能力，研究者設計出了可實現(xiàn)原地轉的

6、全向輪。（對） 10.履帶式機器人是在輪式機器人的基礎上發(fā)展起來的，是一類具有良好越障能力的移動機構，對于野外環(huán)境中的復雜地形具有很強的適應能力。（對） 11.腿式（也稱步行或者足式）機構的研究最早可以追溯到中國春秋時期魯班設計的木車馬。（對） 12.剛體在空間中只有4個獨立運動。（錯） 13.球形機器人是一種具有球形或近似球形的外殼，通過其內(nèi)部的驅動裝置實現(xiàn)整體滾動的特殊移動機器人。（對） 14.在機構中，每一構件都以一定的方式與其他構件相互連接，這種由兩個構件直接接觸的可動連接稱為運動副。（錯） 15.運動副可以根據(jù)其引入約束的數(shù)目進行分類，引入一個約束的運動副稱為二級副。（錯

7、） 16.通過面接觸而構成的運動副，稱為低副；通過點或線接觸而構成的運動副稱為高副。（對） 17.兩個構件之間只做相對轉動的運動副稱為移動副。（錯） 18.構成運動副的兩個構件之間的相對運動若是平面運動則稱為平面運動副，若為空間運動則稱為空間運動副。（對） 19.在平面機構中，每個構件只有3個自由度。每個平面低副（轉動副和移動副）提供1個約束，每個平面高副提供2個約束。（錯） 20.機構自由度是機構具有獨立運動的數(shù)目。（對） 1.根據(jù)直接動力來源，機器人驅動系統(tǒng)可分為電氣驅動系統(tǒng)、液壓驅動系統(tǒng)和氣壓驅動系統(tǒng)。（對） 2.交流伺服電機分為兩種，即同步型交流伺服電機和感應型交流伺

8、服電機。（對） 3.直線電機由于不需要中間傳動機械，因而使整個機械得到簡化，提高了精度，減少了振動和噪聲。（對） 4.直線電機散熱面積小，不易冷卻，所以不允許較高的電磁負荷。（錯） 5.對機器人關節(jié)驅動的電機，要求有最大功率質量比和扭矩慣量比、高起動轉矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。（對） 6.機器人末端執(zhí)行器(手爪)，應采用體積、質量盡可能大的電機。（錯） 7.機器人液壓驅動系統(tǒng)又叫液壓伺服驅動系統(tǒng)，由液壓源、驅動器、伺服閥、傳感器和控制回路組成。（對） 8.電液比例控制的控制性能與電液伺服控制相比，精度和響應速度較高。（錯） 9.氣壓驅動系統(tǒng)不污染環(huán)境，偶然地或少量地泄漏

9、氣體不至于對生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重的影響。（對） 10.氣壓驅動系統(tǒng)與液壓驅動相比，動作和反應都快。（對） 11.氣壓驅動系統(tǒng)的氣控信號比電子和光學控制信號要快，可以用在信號傳遞速度要求很高的場合。（錯） 12.氣壓驅動系統(tǒng)是利用各種電機產(chǎn)生的力或力矩，直接或經(jīng)過減速機構去驅動機器人的關節(jié)。（錯） 13.選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。（對） 14.液壓驅動系統(tǒng)具有無環(huán)境污染、易于控制、運動精度高、成本低和驅動效率高等優(yōu)點，應用最為廣泛。（錯） 15.氣壓驅動系統(tǒng)用壓縮空氣作為氣源驅動直線或旋轉氣缸，用人工或電磁閥進行控制。（對） 16.和液壓驅動系統(tǒng)相比，

10、氣壓驅動系統(tǒng)的功率—質量比要高得多。（錯） 17.永磁式步進電機步距大，起動頻率高，控制功率大。（對） 18.直流伺服電機穩(wěn)定性好，但只能在較窄的速度范圍內(nèi)運行。（錯） 19.直流伺服電機可控性好，它具有線性調(diào)節(jié)的特性，能使轉速正比于控制電壓的大小。（對） 20.直流伺服電機具有較小的起動轉矩和較大的轉動慣量。（錯） 1.外部傳感器的功能就是將這些與環(huán)境信息相關的參數(shù)采集并輸入給機器人。（對） 2.觸覺傳感器、應力傳感器屬于機器人內(nèi)部傳感器。（錯） 3.接近度傳感器、聽覺傳感器和視覺傳感器屬于外部傳感器。（對） 4.機器人觸覺傳感器根據(jù)測量的信息可以分為三類，接觸覺傳感器、

11、壓力覺傳感器和滑動覺傳感器。（對） 5.根據(jù)工作原理，觸覺傳感器可分為二元接觸傳感器、單模擬量傳感器、矩陣傳感器。（對） 6.增量編碼器比絕對編碼器要便宜得多，在機器人技術中對增量編碼器的使用更加廣泛。（對） 7.壓力覺傳感器主要應用在精確抓握物體的手掌等端部執(zhí)行器上。（錯） 8.氣壓驅動系統(tǒng)不污染環(huán)境，偶然地或少量地泄漏氣體不至于對生產(chǎn)產(chǎn)生嚴重的影響。（對） 9.氣壓驅動系統(tǒng)與液壓驅動相比，動作和反應都快。（對） 10.氣壓驅動系統(tǒng)的氣控信號比電子和光學控制信號要快，可以用在信號傳遞速度要求很高的場合。（錯） 11.從機器人的應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類，即工業(yè)機器人和特種

12、機器人。（對） 12.特種機器人是指多關節(jié)機械手或多自由度機器人。（錯） 13.選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。（對） 14.工業(yè)機器人是指除工業(yè)機器人以外的，用于非制造業(yè)并服務于人類的各種機器人。（錯） 15.機器人都具備移動功能、執(zhí)行機構、感覺和智能。（對） 16.機器人傳感器是指一種能夠將機器人對內(nèi)部和外部感知的物理量變換為電量輸出的裝置。（對） 17.機器人外部傳感器的功能是測量運動學及動力學參數(shù)。（錯） 18.電位計位移傳感器的工作原理是繞線電阻的端點和電刷之間的電阻一有改變，就可測量出位移的大小。（對） 19.導電塑料膜電位計位移傳感

13、器的阻抗可以達到連續(xù)變化。（對） 20.最常用的平移傳感器是電位計角度傳感器。（錯） 1.機器人的控制系統(tǒng)是多變量和線性的控制系統(tǒng)。（對） 2. Arduino是源于土耳其的一個開源代碼的硬件項目平臺。（錯） 3. Arduino可以用來開發(fā)交互產(chǎn)品，例如控制電燈、電機和其他各式各樣的物理設備。（對） 4. Arduino Duemilanove不支持USB接口，不可通過USB接口供電。（錯） 5. Arduino Mega2560 具有54路I/O口。（對） 6. Arduino給硬件開發(fā)降低了設計門檻，開源的電路圖可以直接復制到需要的電路中進行機器人的控制系統(tǒng)設計。（對）

14、 7. Arduino 是一款便捷、靈活、方便上手的開源電子原型平臺，只包含硬件（各種型號的Arduino板）（錯） 8. Arduino編程語言中，數(shù)字引腳常量是false和true。（錯） 9. Arduino編程語言中的數(shù)據(jù)類型有布爾類型、字符型、字節(jié)型、整型等。（對） 10. Arduino IDE安裝到計算機上,將開發(fā)板用USB連接到計算機上后，Windows會自動安裝Arduino的驅動，驅動安裝成功后，開發(fā)板綠色的電源指示燈會亮起來，此時說明開發(fā)板可用。（對） 11. Arduino IDE界面工具欄中只有新建程序（New sketch）、打開程序（Open sketc

15、h）、保存程序（Save sketch）。（錯） 12.在實際研究中，往往把機器人控制系統(tǒng)簡化成若干個簡單的低階的子系統(tǒng)來描述。（對） 13. ArduBlock是一款專門為Arduino設計的圖形化編程軟件，可以不在Arduino IDE的軟件下運行。（錯） 14.機器人只有一種基本運動方式，即連續(xù)運動。（錯） 15.機器人控制的結構也可以有很大的不同，可由單處理機控制，也可由多處理機分級分布控制。（對） 16.在結構上，機器人控制系統(tǒng)是分層結構的計算機控制系統(tǒng)。（對） 17.一般工業(yè)機器人僅由伺服控制層組成。（錯） 18.機器人控制系統(tǒng)主要包含協(xié)調(diào)控制計算機和傳感器。（對）

16、 19.機器人的每個關節(jié)分別由一個伺服控制系統(tǒng)驅動。（對） 20.伺服控制系統(tǒng)由控制器、電機組成。（錯） 1.傳統(tǒng)的移動機器通常包括輪式移動機器人、履帶式移動機器人和腿式移動機器。（對） 2.最簡單的移動機器人是腿式移動機器人。（錯） 3.典型的輪式機器人有三車輪型輪式機器人、變形輪型輪式機器人和全方位型輪式機器人。（對） 4.輪式機器人可以應用到自動化工廠、醫(yī)院、家庭和其他狹窄環(huán)境,具有廣泛的應用前景。（對） 5.三輪機器人可以輕松走出直線。（錯） 6.變形輪機器人的車輪可變形成利于越障的輪式腿結構,實現(xiàn)步行運動。（對） 7.履帶移動機器人可以廣泛應用于社會安全、軍事偵察

17、、核工業(yè)等領域。（對） 8.腿式機器人越障能力不是很強。（錯） 9.腿式移動機器人，其控制器可以施加合適的驅動信號給驅動器，以驅動關節(jié)按照可控的方式達到目標點，實現(xiàn)對腿式移動機器人的越障。（對） 10.常用的輪式機器人控制器產(chǎn)品有很多，例如Arduino、STM32、Cortex、Broadcom、ARM等。（錯） 11.全方位型移動機構即能夠實現(xiàn)原地轉動又能夠實現(xiàn)側向運動, 具有很強的運動靈活性。（對） 12.三輪機器人在機構上不穩(wěn)定，但是結構與四輪和多輪機器人相比較結構簡單。（錯） 13.四輪機器人在新型移動機器人設計中常被采用。（錯） 14.三輪移動機器人的車輪配置方式通常

18、是1個前輪,2個后輪。2個后輪獨立驅動,前輪為萬向輪,主要起支撐作用。（對） 15.三車輪輪式機器人主要靠兩輪的轉速差實現(xiàn)轉向的，即當兩輪輸入速度存在差值時，機器人會發(fā)生一定的偏轉。（對） 16.對于三車輪輪式機器人，當兩輪轉速大小相等方向相反時,可以實現(xiàn)整車靈活的零半徑回轉。（對） 17.變形輪機器人遇到障礙時，可以通過控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，車輪改變狀態(tài)，極大的增加了機器人的越障能力。（對） 18.履帶移動機器人不能夠通過傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)。（錯） 19.非結構環(huán)境履帶移動機器人已經(jīng)機器人學發(fā)展的一個重要組成部分。（對） 二、選擇題 1.相對而言，混合式移動機器人的（自由度偏多

19、、重量比較大）。 2.機器人的機械本體機構基本上分為（2）類。 3.輪式移動機構具有以下（可靠性比較好）特點？ 4.輪式移動機構適用于在（規(guī)則的硬路面上）高速和高效地移動。 5.以下具有越障能力的輪系是（錐形輪、變形車輪、半步行輪）。 6.以下使用了曲柄滑塊機構的是（半步行輪和棘爪式車輪）。 7.在變徑輪和變形車輪的設計中，借鑒了（放縮機構）的設計，使得車輪可以主動變形進行越障。 8.連桿懸架系統(tǒng)和獨立驅動輪系也成為目前（星球探測機器人）的主流設計。 9.沈陽自動化所研制的“靈蜥-H型”排爆機器人屬于（混合式移動機器人）。 1.設平面機構中的活動構件數(shù)為N，在未用運動副連接之

20、前，這些活動構件的自由度總數(shù)為（3N）。 2. SCARA機械臂具有（3）個平行的旋轉關節(jié)。 3.運動副符號代表的含義是（轉動副）。 4.運動副符號代表的含義是（球面副）。 5.運動副符號代表的含義是（移動副）。 6.運動副符號代表的含義是（圓柱副）。 7.運動副符號代表的含義是（平面副）。 8.運動副符號代表的含義是（螺旋副）。 9.連桿懸架系統(tǒng)和獨立驅動輪系也成為目前（星球探測機器人）的主流設計。 10.如圖所示為圓柱面坐標型機械臂，其由一個使手臂豎直運動的移動關節(jié)和一個帶有豎直旋轉軸的旋轉關節(jié)組成，另一個移動關節(jié)與旋轉關節(jié)軸正交，這種機械臂在空間中具有（ 2個移動和1個

21、轉動的性能）。 1.（電氣驅動系統(tǒng)）具有無環(huán)境污染、易于控制、運動精度高、成本低和驅動效率高等優(yōu)點，應用最為廣泛。 2.在響應快、載荷大的伺服系統(tǒng)中往往采用（液壓驅動），原因是其輸出力與質量比最大。 3.（氣壓驅動系統(tǒng)）驅動系統(tǒng)在原理上和液壓驅動系統(tǒng)非常相似。 4.步進電機驅動、直流伺服電機驅動、交流伺服電機驅動都屬于（電氣驅動）。 5.（交流伺服電機）驅動具有大的轉矩質量比和轉矩體積比，沒有電刷和整流子，運行時幾乎不需要維護，在現(xiàn)代機器人中廣泛應用。 6.（步進電機）是一種用電脈沖信號進行控制，將電脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的控制電機。 7.（反應式步進電機）是一種

22、定子、轉子磁場均由軟磁材料制成，只有控制繞組，基于磁導的變化產(chǎn)生反應轉矩的步進電機。 8.（直流伺服電機）是用直流供電的電機。其功能是將輸入的受控電壓/電流能量轉換為電樞軸上的角位移或角速度輸出。 9.直流伺服電機廣泛應用在寬調(diào)速系統(tǒng)和精確位置控制系統(tǒng)中，其輸出功率范圍大約為（1~600 W）。 10.（蝸輪蝸桿減速器）常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力，相比齒輪減速器，它具有更大的輸出轉矩。 11.下圖是（齒輪減速器）減速器。 12.下圖是（蝸輪蝸桿減速器）減速器。 13.下圖是（復合減速器）減速器。

23、 14.下圖是（行星齒輪減速器）減速器。 15.（電液伺服閥）是電液伺服系統(tǒng)中的放大轉換元件，它把輸入的小功率電流信號轉換并放大成液壓功率輸出。 1.娛樂機器人、農(nóng)業(yè)機器人屬于以下（特種機器人）。 2.水下機器人屬于以下（特種機器人）。 3.能夠檢測物體的位置、角度、距離的機器人傳感器是（光敏陣列、CCD ）。 4.能夠檢測壓力的機器人傳感器是（壓電傳感器）。 5.能夠檢測光線亮度的機器人傳感器是（光敏管、光電斷續(xù)器）。 6.具有色覺的機器人傳感器是（彩色電荷耦合器件、彩色攝影機、濾色器）。 7.具有位置覺的機器人傳感

24、器是（光敏陣列、CCD ）。 8.具有力覺的機器人傳感器是（應變片、導電橡膠）。 9.能夠檢測對象物是否接近，接近距離，對象面的傾斜的機器人傳感器是（光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器）。 10.具有滑覺的機器人傳感器是（球形接點式、光電旋轉傳感器、角編碼器）。 11.判斷物體空間位置，判斷物體移動的是（位置覺傳感器）。 12.判斷有無對象，并得到定量結果的是（明暗覺傳感器）。 13.能夠確定對象位置，識別對象形態(tài)的是（接觸覺傳感器）。 14.能夠修正握力，防止打滑，判斷物理質量及表面狀態(tài)的是（滑覺傳感器）。 15.能夠控制手腕移動，伺服控制，正確完成作業(yè)的是（力覺傳感器）

25、。 1.以下屬于機器人點—點運動的是（點焊）。 2.“unsigned int D=65535”屬于（無符號整型）數(shù)據(jù)類型。 3. ArduBlock是以（圖形化積木搭建）的方式進行編程的。 4.機器人控制系統(tǒng)中，可完成從任務、運動指令到關節(jié)運動的全部運算的是（協(xié)調(diào)控制計算機）。 5.用于測量速度和位置的變化，用作反饋信號，構成具有預期靜態(tài)和動態(tài)特性的伺服系統(tǒng)的是（傳感器）。 6. Arduino Duemilanove 數(shù)字I/O口中，有（6）個可提供PWM輸出。 7.下圖是一款機械臂，其自由度是（3）。 8.以下屬于機器人連續(xù)運動的是（噴漆）。 9. Arduin

26、o Duemilanove具有（14）路數(shù)字I/O口。 10. Arduino Duemilanove具有（6）路模擬I/O口。 11. Arduino編程語言中，引腳電壓常量是（ HIGH和LOW ）。 12. Arduino編程語言中，數(shù)字引腳常量是（INPUT和OUTPUT）。 13.”byte B=8”屬于（字節(jié)型）數(shù)據(jù)類型。 14.” char A=58”屬于（字符型）數(shù)據(jù)類型。 15.” char A=58”屬于（整型）數(shù)據(jù)類型。 1.如圖所示為（履帶式機器人）的底盤。 2.履帶式機器人可以（可實現(xiàn)原地轉向，任意控制轉彎半徑。）。 3.對于履帶機器人，要求

27、結構穩(wěn)固，承載載荷較大，而且結構簡單的伸縮主體通常是（三角形）。 4.如圖所示為履帶機器人（越障裝置）。 5.如圖所示為履帶機器人（偵察裝置）。 6.當履帶式消防機器人行走在平坦地面上時，（偵察裝置工作，越障裝置處于收起狀態(tài)）。 7.如圖為（履帶式機器人）的越過壕溝示意圖。 8.考慮機器人的重量和成本，通常選用（鋁材）為機器人主體的制作材料。 9.為提高履帶機器人越障能力，可以（采用不同的方式將多節(jié)履帶連接起來）。 10.如圖所示是一種（腿式機器人）。 三：分析設計 1. 具有蠕動、滾動步態(tài)的機器人可以設計成哪種類型？舉例說明這種類型機器人的運動方式，

28、可以設計成蛇形機器人。 答：可以設計成蛇形機器人。ACM-R5是一款由日本立命館大學研制的水陸兩棲蛇形機器人，它由9個模塊化單元組成，不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)蛇形機器人的基本步態(tài)，還另外開發(fā)了S型滾動步態(tài)以及螺旋滾動步態(tài)，具有更強的地面及水下適應能力。Unified Snake是由卡耐基梅隆大學開發(fā)的一款具有大扭矩、輕量化、低耗能等特點的實用型蛇形機器人，并進一步對其垂直攀爬、水平外攀爬步態(tài)進行研究，增強了機器人的野外偵察能力。 2. 為了縮短維護和修理時間，節(jié)約維修成本可以將工業(yè)機器人設計為什么結構特點的機器人？說明這種設計思路的優(yōu)點？ 答：可以設計為可重構模塊化機器人，由若干離散模塊組成，每

29、個模塊具有相對獨立的功能和結構，這些模塊之間能夠以多種方式實現(xiàn)物理連接，不同的組合方式可以構成不同的形狀以及不同的功能，其組合變形的方式稱為重組。 可重構模塊化機器人的特點是模塊間的互換性強，可以大大縮短維護和修理時間，節(jié)約維修成本。由于模塊化機器人具有模塊種類少、單種數(shù)量多的特點，故在保證加工質量的同時，可降低生產(chǎn)成本。 3. 分析多面體機器人的滾動機理都有哪些？ 答：依靠質心超出支撐區(qū)域使機體翻滾，從而實現(xiàn)移動。依靠速度和慣性，使機體的ZMP超出支撐區(qū)域使機體實現(xiàn)運動。 4. 分析復合式移動機器人的結構與優(yōu)點？ 答:在未知非典型地形環(huán)境中，單一的移動模式很難滿足機器人通過性的要求

30、。為了獲得更好的地面適應能力，除了在移動機構的結構上改進以獲得更高的越障能力之外，通常還將若干個不同類型的單一移動裝置（輪子、履帶或者腿）疊加到一個機器人本體上，使得機器人同時具有多種移動方式，兼有所疊加模式的優(yōu)點。這類機器人一般稱為混合式移動機器人?；旌鲜揭苿訖C器人的優(yōu)勢在于集成了多種典型移動方式，使得機器人在復雜地形下的越障能力非常突出，但同時由于疊加了多種移動裝置，而這些移動裝置一般都帶有獨立驅動系統(tǒng)，使得機器人整體自由度比較多。 5. 設計一個含有1個轉動副和3個圓柱副的機構，并分析其自由度。 解：利用自由度計算公式 F=6n-（5p1+4p2+3p3+2p4+p5） 含有

31、3個活動構件 n=3 含有1個轉動副R，其約束數(shù)為5 p1=1 含有3個圓柱副C，其約束數(shù)為4 p2=3 F=6n-5p1-4p2-3p3-2p4-p5 =6x3-5x1-4x3=1 6. 設計一四軸平面關節(jié)機器人，求其自由度。 答:平面機構自由度計算公式： F=3n-（2Pl-Ph） n=K-1 Pl:低副數(shù)目 =3x3-(2x3+0) =3 7. 設計一款其轉向靈活，結構相對簡單，系統(tǒng)重量輕，成本低的機器人，并分析其特點?？梢栽O計為球形機器人。 答：球形機器人是一種具有球形或近似球形的外殼，通過其內(nèi)部的驅動裝置實現(xiàn)整體滾動的特殊移動機器人。一般球形機器

32、人以較少的自由度、欠驅動的方式實現(xiàn)了全方位移動，其轉向靈活，結構相對簡單，系統(tǒng)重量輕，成本低。球形機器人與地面接觸面小，移動阻力亦小，故其起動容易，能量損耗小。 8. 簡述下圖電液比例壓力閥的基本工作原理。 圖 電液比例閥 1—壓力閥；2—力馬達；3—推桿； 4—鋼球；5—彈簧；6—錐閥 答：圖示為電液比例壓力閥的結構示意圖。它由壓力閥1和力馬達2兩部分組成，當力馬達的線圈通入電流I時，推桿3通過鋼球4、彈簧5把電磁推力傳給錐閥6。推力的大小與電流I成正比，當閥進油口P處的壓力油作用在錐閥上的力，油液通過閥口由出油口排出，這個閥的閥口開度是不影響電磁推力的，但當通過閥口的流量變化

33、時，由于閥座上的小孔d處壓差的改變以及穩(wěn)態(tài)液動力的變化等，被控制的油液壓力依然有一些改變。 9. 分析注射針視覺檢測系統(tǒng)的工作原理。 答：注射針視覺檢測系統(tǒng)的工作原理：首先光纖傳感器感應到被測信號——注射針頭，然后觸發(fā)圖像處理器拍攝圖片，并進行圖像分析處理，若測出有次品，則驅動剔除裝置?？紤]到現(xiàn)在的自動化生產(chǎn)需要，目前采用整排剔除的方法，如果需要更高的自動化水平，可以為每個針座加裝吸盤。 10. 繪制示意圖說明超聲波接近度傳感器的工作原理。 接近度傳感器是一種能夠在沒有任何物理接觸的情況下檢測附近物體的存在及其距離的傳感器。接近度傳感器通常發(fā)射電磁場、靜電場等作用場，或電磁輻射束（如紅

34、外線）等信號，并尋找場的變化或返回信號的變化。被感知的物體通常被稱為接近度傳感器的目標。如下圖所示的就是常用的超聲波接近度傳感器的 工作原理。 11.當機器人和物體發(fā)生接觸時，需要獲知的關鍵條件有哪些？ 答：當機器人和物體發(fā)生接觸時，需要獲知的關鍵條件有以下三個。 （1）必須能夠識別存在的接觸，即檢測； （2）必須探測到接觸點的準確位置，即定位； （3）必須能檢測出力的特性和大小，即表征。 這樣才能將與力相關的信息經(jīng)過計算用于對執(zhí)行器的控制，使機器人完成適當?shù)摹⑿枰膭幼鳌? 12. 已知需要測量一個位移范圍在50~60mm范圍內(nèi)的位移量，請選擇出合適的傳感器，并寫出該傳感器

35、的輸出量計算公式和工作原理 答：按照50~60mm的位移范圍，可知應該選擇電位計位移傳感器， 當負載為無限大時，電位計的輸出為 e=U（R2/R1+R2） 電位計位移傳感器的工作原理 13. 分析常見視覺系統(tǒng)的類型。列出三種以上視覺系統(tǒng)的選型依據(jù)。 答：視覺系統(tǒng)就是用機器代替人眼來做測量和判斷的系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)是指通過機器視覺產(chǎn)品（圖像攝取裝置，CMOS和CCD 兩種）將被攝取目標轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布、亮度、顏色等信息，轉變成數(shù)字化信號；圖像系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據(jù)判別的結果來控制現(xiàn)場的設備動作。 視覺系統(tǒng)的選型主要

36、考慮以下因素：定位器、光學裝置與照明、完整的工具集對綁在一起的多個工具、編程和操作方便、亞像素精度、圖像預處理、視覺引導的運動、系統(tǒng)集成、工廠層連接。 14. 如何針對不同的控制任務進行控制系統(tǒng)設計? 答：有以下幾個步驟。 （1）根據(jù)機器人末端操作器的任務進行軌跡規(guī)劃，即根據(jù)障礙物的分步、目標點的位置等信息規(guī)劃出一條運動軌跡。 （2）將運動軌跡進行離散化，根據(jù)運動學逆解算出每個控制物理量的輸出大小，例如三自由度機械手可解算出每個轉動副的角度。 （3）將控制量轉化為原動件的電信號控制量，例如PWM脈寬調(diào)制的波。 （4）通過驅動裝置將轉化后的電信號放大或者解調(diào)并作用到動力機構上，例如工

37、業(yè)舵機、電動推桿等。 15. 如何用Arduino進行機器人的控制系統(tǒng)設計？ 答：Arduino給硬件開發(fā)降低了設計門檻，開源的電路圖可以直接復制到需要的電路中進行機器人的控制系統(tǒng)設計。 機器人的控制系統(tǒng)設計流程見下圖。 16. 請設計一套簡易室內(nèi)氣溫控制系統(tǒng)，并畫出控制設計流程圖。 溫度計讀數(shù)/檢測 溫度控制設定 答： 溫度變化 數(shù)字控制量 離散化 測量 反饋調(diào)節(jié) 制冷/加熱器 電信號 轉化 調(diào)節(jié) 驅動裝置 17. 設計一個arduino控制程序，讀取兩個電位器的角度，并將其角度之和作為舵機的輸出角度，給出arduino程序。 答：

38、#include //調(diào)用舵機庫函數(shù) s; //聲明舵機變量Servo input1=0; //聲明第一輸入變量 input2=0; //聲明第二輸入變量int output=0; //聲明輸出變量int setup() //初始化函數(shù)void { Serial.begin(115200); //設置串口波特率 s.attach(2); //設置舵機引腳 } loop() //主程

39、序void { input1=analogRead(0); //讀取輸入1 input2=analogRead(1); //讀取輸入2 output=input1*90/1024+input2*90/1024; //計算輸出值 s.write(output); //輸出到舵機 } 18. 什么是履帶機器人？履帶機器人有哪些應用領域？ 答：履帶式機器人是在輪式基礎上發(fā)展的一類具有良好越障能力的移動機構，對于野外環(huán)境復雜地形具有很強的適應能力，并且履帶的承載能力高。因此已廣泛用于軍事運輸、作戰(zhàn)（如坦克、裝甲車）、反恐以及災難搜救等特殊領域。 19. 履帶式機

40、器人如何從設計上提高越障能力？ 答：為獲得更大的履帶變形和越障能力，基于擺桿的多節(jié)履帶機器人先后被開發(fā)。這類機器人通過擺桿將若干單節(jié)履帶串聯(lián)起來，利用擺桿調(diào)節(jié)整體履帶位置以獲取最佳的地面適應姿態(tài)，進而提高其越障能力。根據(jù)擺桿和履帶數(shù)目可分為單擺桿雙節(jié)履帶機器人、雙擺桿三節(jié)履帶機器人以及多擺桿多節(jié)履帶機器人。 20. 腿式移動機器人常用控制系統(tǒng)與常見控制器有哪些？ 答：常見的控制系統(tǒng)包括傳感器、控制器、作用器和通信器件等。常用的控制器有Arduino、STM32、Cortex、Broadcom、ARM等。 21. 腿式機器人行走機構有什么優(yōu)點？系統(tǒng)設計有哪2類？試比較其特點？ 答：腿式

41、機器人行走機構具有越障能力強的顯著優(yōu)點，在特殊的環(huán)境下有所應用等優(yōu)點。主要分為開鏈機構與閉鏈機構。 開鏈機構：機構自由度較多一般為2-3個，能耗效率驅動多能耗大，控制成本較高，路面適應性較強和豐富的運動空間，剛度較小的特點。 閉鏈機構：機構自由度較少一般為單自由度，能耗效率驅動少能耗小，控制成本較低，路面適應性較弱和平面運動曲線，剛度較大的特點。 22. 描述履帶式機器人如何通過砂石地面？ 答：當機器人遇到砂石等復雜路面時，首先收縮越障裝置的電動推桿，將越障裝置降下來，使越障裝置末端支撐在地面，同時將底盤前端支起，使1號和2號履帶的后帶輪著地。此時機器人有三個帶輪著地，承載整個機器人的重量，同時抬高了機器人的底盤，提升了機器人在此類地面的通過能力。