工业机器人技术试卷 答案及评分标准.doc
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学院名称专业班级：
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我
密封线内不要答题
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2008至2009学年第一学期
工业机器人技术试卷B卷答案及评分标准
题号
一
二
三
四
五
总分
核分人
得分
复查总分总复查人
得分
评卷人
（本题36分）一、简答（每小题6分，共36分）
1．简述工业机器人的主要应用场合。
1）恶劣工作环境及危险工作，如：
压铸车间及核工业等领域的作业环境。
（2分）
2）特殊作业场合和极限作业，如：
火山探险、深海探密和空间探索等领域。
（2分）
3）自动化生产领域，如：
焊接机器人、材料搬运机器人、检测机器人、装配机器人、喷漆和喷涂机器人。
（2分）
2．说明工业机器人的基本组成部分。
工业机器人由三大部分六个子系统组成。
三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。
六个子系统是驱动系统（1分）、机械结构系统（1分）、感受系统（1分）、机器人－环境交互系统（1分）、人机交互系统（1分）和控制系统。
（1分）
3．简述工业机器人关节制动器的作用。
许多机器人的机械臂都需要在各关节处安装制动器,其作用是:
在机器人停止工作时,保持机械臂的位置不变;在电源发生故障时,保护机械臂和它周围的物体不发生碰撞。
（6分）
4．机器人的新型驱动方式有哪些？
新型驱动方式有什么优点？
磁致伸缩驱动、压电晶体驱动器、形状记忆金属、静电驱动器（4分）。
新型驱动方式可以实现驱动元件的简单化和微型化，更适宜于机器人的使用。
（2分）
5．试述运用D-H方法建立机器人运动学方程时，如何建立连杆坐标系？
建立连杆坐标系的规则如下:
①连杆n坐标系的坐标原点位于n+1关节轴线上,是关节n+1的关节轴线与n和n+1关节轴线公垂线的交点。
（2分）
②Z轴与n+1关节轴线重合。
（2分）
③X轴与公垂线重合;从n指向n+1关节。
（1分）
④Y轴按右手螺旋法则确定。
（1分）
6．工业机器人控制系统的特点有哪些？
（1）机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。
（2分）
（2）是一个多变量控制系统，要求系统具有一定的智能性。
（1分）
（3）是一个复杂的计算机控制系统。
（1分）
（4）描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,各变量之间还存在耦合。
（1分）
（5）机器人的动作往往可以通过不同的方式和路径来完成,因此存在一个“最优”的问题。
（1分）
得分
评卷人
（本题10分）二、有一旋转变换，先绕固定坐标系轴转30°，再绕轴转60°，最后沿轴移动10，试求其变换矩阵。
（列出A的计算式4分，列出齐次变换矩阵4分，得出答案2分）
解：
《工业机器人技术》试卷B第1页（共4页）
《工业机器人技术》试卷B第2页（共4页）
得分
评卷人
学院名称专业班级：
姓名：
学号：
我
密封线内不要答题
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（本题15分）三、三自由度平面关节机械手如图所示,手部握有焊接工具。
已知:
，，求焊接工具末端A点的线速度及的值。
解：
机构的运动学方程为：
（5分）
根据速度雅可经公式可得：
（5分）
末端执行器的速度为：
（3分）
将已知条件代入可得：
Vx=-0.067（m/s），Vy=0.093（m/s）（2分）
得分
评卷人
（本题15分）四、简述具有视觉焊缝对中的弧焊机器人的工作原理。
《工业机器人技术》试卷B第4页（共4页）
《工业机器人技术》试卷B第3页（共4页）
图像传感器直接安装在机器人末端执行器。
焊接过程中,图像传感器对焊缝进行扫描检测,获得焊前区焊缝的截面参数曲线，计算机根据该截面参数计算出末端执行器相对焊缝中心线的偏移量Δ,然后发出位移修正指令,调整末端执行器直到偏移量Δ=0为止。
弧焊机器人装上视觉系统后给编程带来了方便,编程时只需严格按图样进行。
在焊接过程中产生的焊缝变形、装卡及传动系统的误差均可由视觉系统自动检测并加以补偿。
得分
评卷人
（本题24分）五、试举出一例目前仍为人工作业，但其工作特性更适合运用机器人来工作的场合，并根据该工作环境要求，设计可应用于该工作场合的机器人机构（说明设计思路）。
叙述清楚，功能模块齐全，技术方案切实可行性，机构设计合理、新颖、有创意。
（17-24分）
叙述清楚，功能模块基本齐全，具有一定的可行性，机构设计合理。
（9-16分）
叙述不清楚，设计方案不可行，机构设计不合理。
（0-8分）
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