機器人三大特征：1.擬人功能，機器人是模仿人或動物肢體動作的機器，能像人那樣使用工具，因此數(shù)控機床和汽車不屬于機器人；2.可編程，一般的電動玩具沒有智力或具有感覺和識別能力，不能再編程，因此不能稱為真正的機器人。3.通用性 一般機器人在執(zhí)行不同作業(yè)任務(wù)時，具有較好的通用性。比如，通過更換機器人末端操作器（手爪 工具等）便可執(zhí)行不同的任務(wù)。

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機器人一詞是1920年由捷克作家卡雷爾·恰佩克在他的諷刺劇《羅莎姆的萬能機器人》中首先提出的。劇中描述了一個與人類相似，但能不知疲倦工作的機器人奴仆Robot。從那時起，robot一詞就被沿用下來，中文翻譯成機器人。

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機器人按控制方式分類：1.操作機器人 2.程序機器人3.示教-再現(xiàn)機器人 4.數(shù)控機器人 5智能機器人。

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按機器人關(guān)節(jié)連接布置形式分類：分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人。

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五種坐標形式的機器人：1.直角坐標型機器人2.圓柱坐標型機器人3.球（極）坐標型機器人4關(guān)節(jié)坐標型機器人5.SCARA型機器人。

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工業(yè)機器人系統(tǒng)的組成：1.機械系統(tǒng)：工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)包括機身，臂部，手腕。末端操作器和行走機構(gòu)等部分，每一部分都有若干個自由度，構(gòu)成一個多自由度的機械系統(tǒng)。2.驅(qū)動系統(tǒng)：主要是指機械系統(tǒng)動作的驅(qū)動裝置。3控制系統(tǒng)：任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號，控制機器人的執(zhí)行機構(gòu)，使其完成規(guī)定的任務(wù)和功能。4.感知系統(tǒng)：由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。

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工業(yè)機器的技術(shù)參數(shù)：1自由度：是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，不包括末端操作器的開合自由度。一般為3~6個。2.定位精度和重復定位精度：是機器人的兩個精度指標。3.作業(yè)范圍：機器人運動時手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也稱為工作區(qū)域。4最大工作速度。5.承載能力：指機器人在作業(yè)范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。

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逆運動學的特性：1.解可能不存在 2.解的多重性 3.求解方法的多樣性。

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工業(yè)機器人編程方式：1.機器人語言編程 2.示教編程 3.離線編程

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機器人語言分為三級：1.動作級語言 MOVE TP <destination> 代表是VAL語言 ?2.對象級語言3.任務(wù)級語言 焊接機器人種類：1焊接機器人 2.弧焊機器人3.點焊機器人：由機器人本體，焊鉗，點焊控制箱，水（氣）管路，焊鉗修磨器夾具，循環(huán)水冷箱及相關(guān)電纜等組成。

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驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動方式，氣壓驅(qū)動方式，電器驅(qū)動。

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諧波齒輪傳動的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量小。（2）傳動比范圍大，單級諧波減速器傳動比可在50—300之間，優(yōu)選在75—250之間。（3）運動精度高，承受能力大。由于多齒嚙合，與相同精度的普通齒輪相比，其運動精度能提高4倍左右，受載能力也大大提高。（4）運動平穩(wěn)，無沖擊，噪聲小。（5）齒側(cè)間隙可以調(diào)整。

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擺線針輪傳動減速器特點(RV)：（1）如果傳動機構(gòu)置于行星架的主支承軸承內(nèi)，那么，這種傳動的軸尺寸將大大縮小。（2）采用二級減速機構(gòu)時，處于低速的針擺動更加平穩(wěn)。同時，轉(zhuǎn)臂軸承因個數(shù)增多且內(nèi)、外相對轉(zhuǎn)速下降，其壽命可大大提高。（3）只要設(shè)計合理，就可獲得很高的運動精度和很小的回差。（4）擺線針輪傳動的輸出機構(gòu)是采用兩端支承的盡可能大的剛性圓盤輸出結(jié)構(gòu)，比一般半仙減速器的輸出機構(gòu)具有更大的剛度，且坑沖性能也有很大提高。（5）傳動比范圍大。i=31—171.（6）傳動效率高，η=0.85—0.92。

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設(shè)計機身時要注意的問題：（1）機身要有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性。（2）運動要靈活，用于實現(xiàn)升降運動的導向套長度不宜過短，以避免發(fā)生卡死現(xiàn)象。（3）驅(qū)動方式要適宜。（4）結(jié)構(gòu)布置要合理。

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臂部實際得基本要求：（1）手臂應(yīng)具有足夠的承受能力和剛度。（2）導向性要好。（3）重量和轉(zhuǎn)動慣量要小。（4）運動要平穩(wěn)、定位精度要高。

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手腕的分類：按自由度數(shù)目分類分單自由度手腕、二自由度手腕、三自由度手腕。

按驅(qū)動分類分直接驅(qū)動手腕、遠距離傳動手腕。

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RPY：把手腕的回轉(zhuǎn)成為Roll，俯仰稱為Pitch，偏轉(zhuǎn)稱為Yaw。

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手部定義：工業(yè)機器人的手部是裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。

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手部特點：（1）手部與手腕相連處可拆卸。（2）手部是工業(yè)機器人的末端操作器。（3）手部的通用性比較差。（4）手部是一個獨立的部件，假如把手腕歸屬于臂部，那么，工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的三大件就是機身、臂部和手部。

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手部分類：機械鉗爪式手部結(jié)構(gòu)（1）齒輪齒條移動式手爪（2）重力式鉗爪（3）平行連桿式鉗爪（4）撥桿杠桿式鉗爪（5）自動調(diào)整式鉗爪（6）特殊形式手指。

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?機器人控制方式：1.點位控制與連續(xù)軌跡控制2.力（力矩）控制方式3.智能控制方式4.示教-再現(xiàn)控制。

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單關(guān)節(jié)控制問題：由于機器人是耦合的非線性動力學系統(tǒng)，嚴格來說，各關(guān)節(jié)的控制必須考慮各關(guān)節(jié)之間的耦合作用，但對于工業(yè)機器人，通常還是按照獨立關(guān)節(jié)來考慮。這是因為工業(yè)機器人運動速度不高（通常小于1.5m/s）,由速度項引起的非線性作用可以忽略。另外，工業(yè)機器人常用直流伺服電動機作為關(guān)節(jié)驅(qū)動器，由于直流伺服電動機轉(zhuǎn)矩不大，在驅(qū)動負載時通常需要減速器，其減速比往往接近100，而負載的變化（如由于機器人關(guān)節(jié)角度的變化，使得轉(zhuǎn)動慣量發(fā)生變化）折算到電動機軸上時要除以減速比的二次方，因此電動機軸上負載變化很小，可以看做定常系統(tǒng)。各關(guān)節(jié)之間的耦合作用，也會因減速器的存在而極大地削弱，于是工業(yè)機器人系統(tǒng)就變成了一個由多關(guān)節(jié)（多軸）組成的各自獨立的線性系統(tǒng)。

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工業(yè)機器人用傳感器的分類：內(nèi)部傳感囂 ?外部傳感器

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位置和位移傳感器：光電編碼器有哪兩種：絕對式光電編碼器、增量式光電編碼器。

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速度傳感器有哪幾種（角速度傳感器）：測速發(fā)電機、增量式光電編碼器、微硅陀螺儀

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接近覺傳感器有哪5種：電感式與電容式接近覺傳感器、光電式接近覺傳感器、霍爾接近覺傳感器、超聲波傳感器、氣壓接近覺傳感器。

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觸覺傳感器有哪幾種：接觸覺傳感器、力覺傳感器、滑覺傳感器。

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機器人視覺系統(tǒng)的特點（優(yōu)點）（1）精度高 優(yōu)秀的機器視覺系統(tǒng)能夠?qū)σ磺€或更多部件的一個進行空間測量。因為此種測量不需要接觸，因為此種測量不需要接觸目標，所以對目標沒有損傷和危險，同時由于才用了計算機技術(shù)，因此具有極高的精確度。（2）連續(xù)性 機器人視覺系統(tǒng)可以使人們免受疲勞之苦。因為沒有人工操作者，也就沒有了人為造成的操作變化。（3）靈活性 機器視覺系統(tǒng)能夠進行各種不同信息的獲取或測量。當應(yīng)用需求發(fā)生變化以后，只需軟件做相應(yīng)變化或者升級以適應(yīng)新的需求。（4）標準性 ?機器視覺系統(tǒng)的核心是視覺圖像技術(shù)，因此不同廠商的機器視覺系統(tǒng)產(chǎn)品的標準是一致的，這為機器視覺的廣泛應(yīng)用提供了極大的方便。

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視覺系統(tǒng)的組成：1視覺傳感器（1.CCD傳感器2.CMOS傳感器）2.圖像采集/處理卡3.光源4.計算機

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圖像處理技術(shù)有哪6種：圖像增強、圖像平滑、邊緣銳化圖像分割、圖像識別、圖像編碼與壓縮. ?

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機器人軌跡規(guī)劃的概念：機器人軌跡是指工業(yè)機器人在工作過程中的運動軌跡，即運動點的位移、速度和加速度。規(guī)劃是一種問題求解方法，即從某個特定問題的初始狀態(tài)出發(fā)，構(gòu)造一系列操作步驟（或算子），以達到解決問題的目標狀態(tài)。

而機器人的軌跡規(guī)劃是指根據(jù)機器人作業(yè)任務(wù)的要求（作業(yè)規(guī)劃），對機器人末端操作器在工作過程中位姿變化的路徑、取向及其變化速度和加速度進行人為設(shè)定。

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為什么單臂機器人的自由度在3-6之間：

工業(yè)用6自由度機器人肯定至少有6個軸，實質(zhì)性的意義在于離機器人底座最遠的那個軸的中心點（如果沒有安裝工具）能做幾種運動。6自由度機器人的這個中心點可以做X、Y、Z方向的直線運動和以X、Y、Z為軸的旋轉(zhuǎn)運動。這就是所謂的6個自由度。機器人的一個自由度對應(yīng)一個關(guān)節(jié)，自由度是表示機器人動作靈活程度的參數(shù)，自由度越多越靈活，但是結(jié)構(gòu)也越復雜，控制難度越大。所以機器人的自由度根據(jù)其用途設(shè)計，一般在3-6之間。 ?

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為什么不用絕對式光電編碼器而用增量式光電編碼器？

為什么多用增量式光電編碼器：增量式：優(yōu)點：機械平均壽命長，可達幾萬小時以上；分辨率高，抗干擾能力強，信號傳輸距離較長，可靠性高；價格便宜；技術(shù)上：為了提高分辨率，可以增大碼盤光柵密度，但是這種方法受到制造工藝的限制。通常采用細分技術(shù)來實現(xiàn)，使光柵每轉(zhuǎn)過一個柵距時，輸出均勻分布的m個脈沖，從而使分辨率提高到原來的m/1。絕對式：無絕對誤差，可直接把被測轉(zhuǎn)角或位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，斷電不會失去位置信號，但結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴，且不易做到高精度和高分辨率。

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為什么研究單關(guān)節(jié)：

由于機器人是耦合的非線性動力學系統(tǒng)，嚴格來說，各關(guān)節(jié)的控制必須考慮各關(guān)節(jié)之間的耦合作用，但對于工業(yè)機器人來講，通常還是按照獨立關(guān)節(jié)來考慮。這是因為工業(yè)機器人運動速度不高，由速度項引起的非線性作用也可以忽略，另外，工業(yè)機器人通常用直流伺服電動機作為關(guān)節(jié)驅(qū)動，由于直流伺服電動機轉(zhuǎn)矩不大，在驅(qū)動負載時通常需要減速器，其減速比接近100，而負載的變化折算到電動機軸上時要除以減速比的二次方，因此電動機軸上得負載變化很小，可以看做定常系統(tǒng)。各關(guān)節(jié)之間的耦合作用，也會因減速器的存在而極大的消弱，于是，工業(yè)機器人系統(tǒng)就變成了一個由多關(guān)節(jié)組成的各獨立的線性系統(tǒng)。

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機器人T3；機器人PUMA；Stewart平臺；quattro并聯(lián)機器人；MOTOMAN SV3機器人

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六維力和力矩傳感器的結(jié)構(gòu)分析：

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請為工業(yè)機器人和智能機器人給出定義。

答：工業(yè)機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程動作來完成各種任務(wù)并具有編程能力的多功能機械手。智能機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器。

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簡述機器人的組成部分及其作用。

答：機器人是由機械系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四部分組成。其中，機械系統(tǒng)由機身、肩部、手腕、末端操作器和行走機構(gòu)組成；工業(yè)機器人的機械系統(tǒng)的作用相當于認得身體。驅(qū)動系統(tǒng)可分為電氣、液壓、氣壓驅(qū)動系統(tǒng)以及它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)組合；該部分的作用相當于人的肌肉?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號，控制機器人的執(zhí)行機構(gòu)，使其完成規(guī)定的運動和功能；該部分的作用相當于人的大腦。感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成。其中，內(nèi)部傳感器用于檢測各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息；外部傳感器用于檢測機器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離、接近程度、接觸程度等，用于引導機器人，便于其識別物體并作出相應(yīng)的處理。該部分的作用相當于人的五官。

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工業(yè)機器人機械系統(tǒng)總體設(shè)計主要包括哪幾個方面的內(nèi)容？

答：工業(yè)機器人的設(shè)計過程是跨學科的綜合設(shè)計過程，設(shè)計機械設(shè)計、傳感技術(shù)、計算機應(yīng)用和自動控制等多方面的內(nèi)容。

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機器人的三種驅(qū)動方式各自的優(yōu)缺點是什么？

答：機器人常用的驅(qū)動方式主要有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動三種基本類型。

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液壓驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動的特點是功率大，結(jié)構(gòu)簡單，可以省去減速裝置，能直接與被驅(qū)動的連桿相連，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度，但需要增設(shè)液壓源，而且易產(chǎn)生液體泄漏，故目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)。優(yōu)點: (1) 液壓容易達到較高的單位面積壓力體積較小, 可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩。 (2) 液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小, 工作平穩(wěn)可靠, 并可得到較高的位置精度(3) 液壓傳動中, 力、 速度和方向比較容易實現(xiàn)自動控制(4) 液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì),具有防銹性和自潤滑性能, 可以提高機械效率, 使用壽命長。

缺點: (1) 油液的粘度隨溫度變化而變化, 這將影響工作性能。 高溫容易引起燃燒、 爆炸等危險(2) 液體的泄漏難于克服, 要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量, 故造價較高(3) 需要相應(yīng)的供油系統(tǒng), 尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴格的濾油裝置, 否則會引起故障。

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氣壓驅(qū)動方式：氣壓驅(qū)動的能源、結(jié)構(gòu)都比較簡單，但與液壓驅(qū)動相比，同體積條件下功率較小，而且速度不易控制，所以多用于精度不高的點位控制系統(tǒng)。

優(yōu)點：(1) 壓縮空氣粘度小, 容易達到高速(1 m／s)(2) 利用工廠集中的空氣壓縮機站供氣, 不必添加動力設(shè)備(3) 空氣介質(zhì)對環(huán)境無污染, 使用安全, 可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)(4) 氣動元件工作壓力低, 故制造要求也比液壓元件低。 缺點: (1) 壓縮空氣常用壓力為0.4～0.6 MPa, 若要獲得較大的壓力, 其結(jié)構(gòu)就要相對增大(2) 空氣壓縮性大, 工作平穩(wěn)性差, 速度控制困難, 要達到準確的位置控制很困難。(3) 壓縮空氣的除水問題是一個很重要的問題, 處理不當會使鋼類零件生銹, 導致機器人失靈。 此外, 排氣還會造成噪聲污染。

電氣驅(qū)動方式：電氣驅(qū)動所用能源簡單，機構(gòu)速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪聲低和控制靈活的特點。

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工業(yè)機器人對臂部設(shè)計有什么基本要求？

（1）手臂應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度。（2）導向性要好。（3）重量和轉(zhuǎn)動慣量要小。（4）運動要平穩(wěn)、定位精度要高。

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.什么是機器人運動學逆解的多重性？

答：機器人運動學逆解的多重性是指對于給定的機器人工作領(lǐng)域內(nèi)，手部可以多方向達到目標點，因此，對于給定的在機器人的工作域內(nèi)的手部位置可以得到多個解。

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機器人力雅可比矩陣和速度雅可比矩陣有何聯(lián)系？

答：力雅可比矩陣是速度雅克比矩陣的轉(zhuǎn)置。

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何謂點位控制和連續(xù)軌跡控制？舉例說明它們在工業(yè)上的應(yīng)用。

答：點位控制：指只規(guī)定各點的位姿，不規(guī)定各點之間的運動軌跡的控制方式。應(yīng)用：從事在印刷電路板上安插元件‘點焊’搬運及上/下料等作業(yè)的工業(yè)人 ??連續(xù)軌跡控制：指規(guī)定機器人定位位姿軌跡的控制方式。應(yīng)用：從事弧焊、噴漆、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人

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光電編碼器可用于測量的模擬量有哪些？請說明絕對式與增量式光電編碼器各自適用的場合。

答：光電編碼器可以測量的模擬量：轉(zhuǎn)角、直線位移、轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向

適用場合：絕對式：用于長期定位控制的裝置和設(shè)備中 ?增量式：廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定儀器等需要檢測角度的裝置和設(shè)備中。

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利用增量式光電編碼器以數(shù)字方式測量機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)速，若已知編碼器輸出為1500脈沖/轉(zhuǎn)，高速脈沖源周期為0.2ms，對應(yīng)編碼器的2個脈沖測得計數(shù)值為120，求關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角速度的值。

解：時間增量為: t=0.2×120ms=24ms 角速度為:w==(22π/1500)/0.024=0.349 rad/s

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說明接近傳感器的應(yīng)用、常見種類及工作原理。

答：接觸傳感器用于判斷在一規(guī)定距離范圍內(nèi)是否有物體存在，主要用于物體抓取或避障類近距離工作的場合。

常見的種類：常見的接近覺傳感器有電感式、電容式、光電式、霍爾效應(yīng)式、超聲波式和氣壓式五種 ?

工作原理：

電感式：利用渦流感知物體接近.

電容式：利用物體接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化的情況來控制開關(guān).

光電式：利用被檢測物體對紅外光束的遮擋或反射，由同步回路選通來檢測物體的有無.

霍爾效應(yīng)式：利用霍爾效應(yīng)判斷是否接近鐵磁體.

超聲波式：測量發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)目標反射后沿原路返回接收器所需的時間來監(jiān)測物體.

氣壓式：通過檢測氣流噴射遇到物體時的壓力變化來檢測和物體之間的距離

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.工業(yè)機器人的觸覺傳感器能感知哪些環(huán)境信息？

答：廣義上，它包括接觸覺、壓覺、力覺、滑覺、冷熱覺等與接觸有關(guān)的感覺；狹義上，它是機械手與對象接觸面上的力感覺。

三個基本旋轉(zhuǎn)矩陣

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