第一篇：《工業(yè)機(jī)器人》復(fù)習(xí)題

《工業(yè)機(jī)器人 》

一、填空題

1、按坐標(biāo)形式分類，機(jī)器人可分為、、球坐標(biāo)型 和 四種基本類型。

2、作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是、和。

3、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有、、、重復(fù)定位精度、、承載能力及最大速度等。

4、自由度是指機(jī)器人所具有的 的數(shù)目，不包括 的開(kāi)合自由度。

5、機(jī)器人分辨率分為 和，統(tǒng)稱為。

6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7、根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤(pán)可分為、和 等三種基本類型。

8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有、、和空間曲線運(yùn)動(dòng)。

9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有、、、重復(fù)性、、分辨率、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等。

10、自由度是指機(jī)器人所具有的 的數(shù)目。

11、機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指。

12、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有、和 三種。

13、機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有 測(cè)速發(fā)電機(jī) 和 增量式碼盤(pán)。

14、機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為 控制方式、控制方式和 控制方式。

15、按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為： 串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人。

二、單項(xiàng)選擇題(請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)最佳答案。)

1、工作范圍是指機(jī)器人 或手腕中心所能到達(dá)的點(diǎn)的集合。A 機(jī)械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。

2、機(jī)器人的精度主要依存于、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

3、滾轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)360°無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用 來(lái)標(biāo)記。A R B W C B

4、RRR型手腕是 自由度手腕。A 1 B 2

C 3

D 4

D L

5、真空吸盤(pán)要求工件表面、干燥清潔，同時(shí)氣密性好。A 粗糙 B 凸凹不平C平緩?fù)黄?D平整光滑

6、同步帶傳動(dòng)屬于 傳動(dòng)，適合于在電動(dòng)機(jī)和高速比減速器之間使用。A 高慣性 B 低慣性 C 高速比 D 大轉(zhuǎn)矩

7、機(jī)器人外部傳感器不包括 傳感器。

A 力或力矩 B 接近覺(jué) C 觸覺(jué) D 位置

8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 工件。A 固定 B 定位 C 釋放 D 觸摸。

9、機(jī)器人的精度主要依存于、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

10、機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和。

A 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制 B點(diǎn)到點(diǎn)控制 C 連續(xù)軌跡控制 D 任意位置控制

11、焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括。

A 點(diǎn)焊和弧焊 B 間斷焊和連續(xù)焊 C平焊和豎焊 D氣體保護(hù)焊和氬弧焊

12、作業(yè)路徑通常用 坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來(lái)描述。A 手爪 B 固定 C 運(yùn)動(dòng) D工具

13、諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是。

A扭轉(zhuǎn)剛度低 B 傳動(dòng)側(cè)隙小 C慣量低 D 精度高

14、機(jī)器人三原則是由誰(shuí)提出的。（D）

A 森政弘 B 約瑟夫·英格伯格 C 托莫維奇 D 阿西莫夫

15、當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）

A 工業(yè)機(jī)器人 B 軍用機(jī)器人 C 服務(wù)機(jī)器人 D 特種機(jī)器人

16、手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）A 位置與速度 B 姿態(tài)與位置 C 位置與運(yùn)行狀態(tài) D 姿態(tài)與速度

17、用于檢測(cè)物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：C A接近覺(jué)傳感器 B接觸覺(jué)傳感器 C滑動(dòng)覺(jué)傳感器 D壓覺(jué)傳感器

18、示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是：B A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大 B占用生產(chǎn)時(shí)間 C操作人員安全問(wèn)題 D容易產(chǎn)生廢品

19、下面哪個(gè)國(guó)家被稱為 “機(jī)器人王國(guó)”？C A 中國(guó) B 英國(guó) C 日本 D 美國(guó)

三、是非題（對(duì)劃“√”，錯(cuò)劃“×”）

1、示教編程用于示教－再現(xiàn)型機(jī)器人中。（）

2、機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移、速度和加速度。

3、關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。

4、到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。

（）（）（）

5、磁力吸盤(pán)能夠吸住所有金屬材料制成的工件。

6、諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。N（）

8、由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。Y

9、激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。Y（）

10、機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。Y（）

四、簡(jiǎn)答題

1、機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。

2、工業(yè)機(jī)器人控制方式有幾種？ 工業(yè)機(jī)器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。答： 1）點(diǎn)位控制方式（PTP）

這種控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿。控制時(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）

這種控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成工作任務(wù)。3）力（力矩）控制方式

在完成裝配、抓放物體等工作時(shí)，除要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)行工作，這時(shí)就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過(guò)輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。4）智能控制方式

機(jī)器人的智能控制時(shí)通過(guò)傳感器獲得周?chē)h(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性及自學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)的發(fā)展有賴于近年來(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。

4、機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？ 答:工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）

這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。

2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）

圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。3）球坐標(biāo)型（2RP）

5、機(jī)器人手爪有哪些種類，各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件；

（2）磁力吸盤(pán)：通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；

（3）真空式吸盤(pán)：利用真空原理來(lái)抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣密性要好。

6、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

7、工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。

（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。

（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場(chǎng)合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。

（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設(shè)氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

8、常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？

齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)

9、在機(jī)器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個(gè)傳動(dòng)（減速）系統(tǒng)？

因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

10、機(jī)器人上常用的距離與接近覺(jué)傳感器有哪些？。超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

11、按機(jī)器人的用途分類，可以將機(jī)器人分為哪幾大類？試簡(jiǎn)述之。1)工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。

2)探索機(jī)器人 用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。3)服務(wù)機(jī)器人 一種半自主或全自主的機(jī)器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設(shè)備工作的更好。

4)軍用機(jī)器人 用于軍事目的，或進(jìn)攻性的，或防御性的。

12、什么是示教再現(xiàn)式機(jī)器人？

答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置及其他信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。

13、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

14、根據(jù)機(jī)器人作業(yè)水平的高低，機(jī)器人語(yǔ)言通常分為哪幾類？

答：機(jī)器人編程語(yǔ)言可分為：(1)動(dòng)作級(jí)：以機(jī)器人末端執(zhí)行器的動(dòng)作為中心來(lái)描述各種操作，要在

程序中說(shuō)明每個(gè)動(dòng)作。(2)對(duì)象級(jí)：允許較粗略地描述操作對(duì)象的動(dòng)作、操作對(duì)象之間的關(guān)系等，特別適用于組裝作業(yè)。(3)任務(wù)級(jí)：只要直接指定操作內(nèi)容就可以了，為此，機(jī)器人必須一邊思考一邊工作。

15、工業(yè)機(jī)器人主要有哪些編程方式？試簡(jiǎn)述之。

16、機(jī)器人機(jī)械夾持式手按手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為哪兩種？各有何典型機(jī)構(gòu)？ 答：按手爪的運(yùn)動(dòng)方式分為回轉(zhuǎn)型和平移型。平移型可分兩類：它分為直線式和圓弧式兩種。典型機(jī)構(gòu)：a齒輪齒條式b螺母絲杠式c凸輪式d平行連桿式.回轉(zhuǎn)型典型:a楔塊杠桿式b滑槽杠桿式c連桿杠桿式d齒輪齒條式e自重杠桿式

17、機(jī)器人吸附式手分為哪兩種？各有何特點(diǎn)？

答：根據(jù)吸附力的產(chǎn)生方法不同，將其分為：氣吸式,磁吸式（1）氣吸式:氣吸式手是利用吸盤(pán)內(nèi)的壓力與外界大氣壓之間形成的壓力差來(lái)工作的，根據(jù)壓力差形成的原理不同，可分為：a擠壓排氣式b氣流負(fù)壓式c真空抽氣式(2)磁吸式:磁吸式手是利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁吸力來(lái)抓取工件的，因此只能對(duì)鐵磁性工件起作用（鋼、鐵等材料在溫度超過(guò)723℃時(shí)就會(huì)失去磁性），另外，對(duì)不允許有剩磁的工件要禁止使用，所以磁吸式手的使用有一定的局限性。根據(jù)磁場(chǎng)產(chǎn)生的方法不同，磁吸式手可分為：a永磁式b勵(lì)磁式

18、機(jī)器人電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器有哪幾種？

答：電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器是利用電能來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器，常見(jiàn)主要有：步進(jìn)電機(jī)（stepping motor)、直流（DC）伺服電機(jī)、交流（AC）伺服電機(jī)、直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)

19、機(jī)器人軌跡控制的兩種方式是什么？ 答：如果要求機(jī)器人沿著一定的目標(biāo)軌跡運(yùn)動(dòng)則是軌跡控制。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)械臂，軌跡控制常用示教再現(xiàn)方式。示教再現(xiàn)分兩種：點(diǎn)位控制（ＰＴＰ），用于點(diǎn)焊、更換刀具等情況；連續(xù)路徑控制（ＣＰ），用于弧焊、噴漆等作業(yè)。如果機(jī)器人本身能夠主動(dòng)地決定運(yùn)動(dòng)，那么可經(jīng)常使用路徑規(guī)劃加在線路徑跟蹤方式進(jìn)行控制。

五、按照下圖中給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫(xiě)一段符合要求的運(yùn)動(dòng)控制指令。

六、請(qǐng)解讀下列程序，并寫(xiě)出注釋。

1、主程序 PROC main()rInitAll;WHILE TRUE DO

IF di1=1 THEN rMoveRoutine;rHome;ENDIF WaitTime 0.3;ENDWHILE ENDPROC

2、PROC rModPos()!示教目標(biāo)點(diǎn)程序

MoveL pPick,v10,fine,tGripperWObj:=WobjCNV;MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripperWObj:=WobjBuffer;MoveL pHome,v10,fine,tGripper;ENDPROC ENDMODULE

3、理解下面指令并畫(huà)出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。PROC Routine1（）MoveL p10,v1000,fine,tool1WOBj:=wobj1;MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1WOBj:=wobj1;ENDPROC

第二篇：《工業(yè)機(jī)器人》復(fù)習(xí)題

《工業(yè)機(jī)器人 》

一、填空題

1、按坐標(biāo)形式分類，機(jī)器人可分為、、球坐標(biāo)型 和 四種基本類型。

2、作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是、和。

3、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有、、、重復(fù)定位精度、、承載能力及最大速度等。

4、自由度是指機(jī)器人所具有的 的數(shù)目，不包括 的開(kāi)合自由度。

5、機(jī)器人分辨率分為 和，統(tǒng)稱為。

6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7、根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤(pán)可分為、和 等三種基本類型。

8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有、、和空間曲線運(yùn)動(dòng)。

9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有、、、重復(fù)性、、分辨率、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等。

10、自由度是指機(jī)器人所具有的 的數(shù)目。

11、機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指。

12、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有、和 三種。

13、機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有 測(cè)速發(fā)電機(jī) 和 增量式碼盤(pán)。

14、機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為 控制方式、控制方式和 控制方式。

15、按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為： 串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人。

二、單項(xiàng)選擇題(請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)最佳答案。)

1、工作范圍是指機(jī)器人 或手腕中心所能到達(dá)的點(diǎn)的集合。A 機(jī)械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。

2、機(jī)器人的精度主要依存于、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

3、滾轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)360°無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用 來(lái)標(biāo)記。A R B W C B

4、RRR型手腕是 自由度手腕。A 1 B 2

C 3

D 4

D L

5、真空吸盤(pán)要求工件表面、干燥清潔，同時(shí)氣密性好。A 粗糙 B 凸凹不平C平緩?fù)黄?D平整光滑

6、同步帶傳動(dòng)屬于 傳動(dòng)，適合于在電動(dòng)機(jī)和高速比減速器之間使用。A 高慣性 B 低慣性 C 高速比 D 大轉(zhuǎn)矩

7、機(jī)器人外部傳感器不包括 傳感器。

A 力或力矩 B 接近覺(jué) C 觸覺(jué) D 位置

8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 工件。A 固定 B 定位 C 釋放 D 觸摸。

9、機(jī)器人的精度主要依存于、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

10、機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和。

A 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制 B點(diǎn)到點(diǎn)控制 C 連續(xù)軌跡控制 D 任意位置控制

11、焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括。

A 點(diǎn)焊和弧焊 B 間斷焊和連續(xù)焊 C平焊和豎焊 D氣體保護(hù)焊和氬弧焊

12、作業(yè)路徑通常用 坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來(lái)描述。A 手爪 B 固定 C 運(yùn)動(dòng) D工具

13、諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是。

A扭轉(zhuǎn)剛度低 B 傳動(dòng)側(cè)隙小 C慣量低 D 精度高

14、機(jī)器人三原則是由誰(shuí)提出的。（D）

A 森政弘 B 約瑟夫·英格伯格 C 托莫維奇 D 阿西莫夫

15、當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）

A 工業(yè)機(jī)器人 B 軍用機(jī)器人 C 服務(wù)機(jī)器人 D 特種機(jī)器人

16、手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）A 位置與速度 B 姿態(tài)與位置 C 位置與運(yùn)行狀態(tài) D 姿態(tài)與速度

17、用于檢測(cè)物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：C A接近覺(jué)傳感器 B接觸覺(jué)傳感器 C滑動(dòng)覺(jué)傳感器 D壓覺(jué)傳感器

18、示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是：B A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大 B占用生產(chǎn)時(shí)間 C操作人員安全問(wèn)題 D容易產(chǎn)生廢品

19、下面哪個(gè)國(guó)家被稱為 “機(jī)器人王國(guó)”？C A 中國(guó) B 英國(guó) C 日本 D 美國(guó)

三、是非題（對(duì)劃“√”，錯(cuò)劃“×”）

1、示教編程用于示教－再現(xiàn)型機(jī)器人中。（）

2、機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移、速度和加速度。

3、關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。

4、到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。

（）（）（）

5、磁力吸盤(pán)能夠吸住所有金屬材料制成的工件。

6、諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。N（）

8、由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。Y

9、激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。Y（）

10、機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。Y（）

四、簡(jiǎn)答題

1、機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。

2、工業(yè)機(jī)器人控制方式有幾種？ 工業(yè)機(jī)器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。答： 1）點(diǎn)位控制方式（PTP）

這種控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿。控制時(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）

這種控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成工作任務(wù)。3）力（力矩）控制方式

在完成裝配、抓放物體等工作時(shí)，除要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)行工作，這時(shí)就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過(guò)輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。4）智能控制方式

機(jī)器人的智能控制時(shí)通過(guò)傳感器獲得周?chē)h(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性及自學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)的發(fā)展有賴于近年來(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。

4、機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？ 答:工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）

這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。

2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）

圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。3）球坐標(biāo)型（2RP）

5、人手爪有哪些種類，各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件；

（2）磁力吸盤(pán)：通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；

（3）真空式吸盤(pán)：利用真空原理來(lái)抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣密性要好。

6、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

7、工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。

（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。

（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場(chǎng)合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。

（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設(shè)氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

8、常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？

齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)

9、在機(jī)器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個(gè)傳動(dòng)（減速）系統(tǒng)？

因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

10、機(jī)器人上常用的距離與接近覺(jué)傳感器有哪些？。超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

11、按機(jī)器人的用途分類，可以將機(jī)器人分為哪幾大類？試簡(jiǎn)述之。1)工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。

2)探索機(jī)器人 用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。3)服務(wù)機(jī)器人 一種半自主或全自主的機(jī)器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設(shè)備工作的更好。

4)軍用機(jī)器人 用于軍事目的，或進(jìn)攻性的，或防御性的。

12、什么是示教再現(xiàn)式機(jī)器人？

答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置及其他信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。

13、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

五、按照下圖中給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫(xiě)一段符合要求的運(yùn)動(dòng)控制指令。

六、請(qǐng)解讀下列程序，并寫(xiě)出注釋。

1、主程序 PROC main()rInitAll;WHILE TRUE DO

IF di1=1 THEN rMoveRoutine;rHome;ENDIF WaitTime 0.3;ENDWHILE ENDPROC

2、PROC rModPos()!示教目標(biāo)點(diǎn)程序

MoveL pPick,v10,fine,tGripperWObj:=WobjCNV;MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripperWObj:=WobjBuffer;MoveL pHome,v10,fine,tGripper;ENDPROC ENDMODULE

3、理解下面指令并畫(huà)出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。PROC Routine1（）MoveL p10,v1000,fine,tool1WOBj:=wobj1;MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1WOBj:=wobj1;ENDPROC

第三篇：《工業(yè)機(jī)器人》復(fù)習(xí)題

《工業(yè)機(jī)器人 》

一、填空題

1、按坐標(biāo)形式分類，機(jī)器人可分為 直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型

和 關(guān)節(jié)坐標(biāo)型 四種基本類型。

2、作為一個(gè)機(jī)器人，一般由三個(gè)部分組成，分別是 控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng) 和 機(jī)械系統(tǒng)。

3、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)一般有 自由度、定位精度、工作范圍、重復(fù)定位精度、分辨率、承載能力及最大速度等。

4、自由度是指機(jī)器人所具有的 獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的 的數(shù)目，不包括 末端操作器 的開(kāi)合自由度。

5、機(jī)器人分辨率分為 編程分辨率 和 控制分辨率，統(tǒng)稱為 系統(tǒng)分辨率。

6、重復(fù)定位精度是關(guān)于 精度 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

7、根據(jù)真空產(chǎn)生的原理真空式吸盤(pán)可分為 真空吸盤(pán)、氣流負(fù)壓吸盤(pán) 和

擠氣負(fù)壓吸盤(pán) 等三種基本類型。

8、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方式有 示教再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)、空間直線運(yùn)動(dòng) 和空間曲線運(yùn)動(dòng)。

9、機(jī)器人傳感器的主要性能指標(biāo)有 靈敏度、線性度、測(cè)量范圍、重復(fù)性、精度、分辨率、響應(yīng)時(shí)間和抗干擾能力等。

10、自由度是指機(jī)器人所具有的 獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng) 的數(shù)目。

11、機(jī)器人的重復(fù)定位精度是指 在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動(dòng)作、同一命令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次時(shí)，其位置分散情況。

12、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式主要有 液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng) 和 電氣驅(qū)動(dòng) 三種。

13、機(jī)器人上常用的可以測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器有 測(cè)速發(fā)電機(jī) 和 增量式碼盤(pán)。

14、機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可以分為 力 控制方式、軌跡 控制方式和 示教 控制方式。

15、按幾何結(jié)構(gòu)分劃分機(jī)器人分為： 串聯(lián)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人。

二、單項(xiàng)選擇題(請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)最佳答案。)

1、工作范圍是指機(jī)器人 B 或手腕中心所能到達(dá)的點(diǎn)的集合。A 機(jī)械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。

2、機(jī)器人的精度主要依存于 C、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

3、滾轉(zhuǎn)能實(shí)現(xiàn)360°無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用 A 來(lái)標(biāo)記。A R B W C B

4、RRR型手腕是 C 自由度手腕。A 1 B 2

C 3

D 4

D L

5、真空吸盤(pán)要求工件表面 D、干燥清潔，同時(shí)氣密性好。A 粗糙 B 凸凹不平C平緩?fù)黄?D平整光滑

6、同步帶傳動(dòng)屬于 B 傳動(dòng)，適合于在電動(dòng)機(jī)和高速比減速器之間使用。A 高慣性 B 低慣性 C 高速比 D 大轉(zhuǎn)矩

7、機(jī)器人外部傳感器不包括 D 傳感器。

A 力或力矩 B 接近覺(jué) C 觸覺(jué) D 位置

8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和 C 工件。A 固定 B 定位 C 釋放 D 觸摸。

9、機(jī)器人的精度主要依存于 C、控制算法誤差與分辨率系統(tǒng)誤差。A傳動(dòng)誤差 B 關(guān)節(jié)間隙 C機(jī)械誤差 D 連桿機(jī)構(gòu)的撓性

10、機(jī)器人的控制方式分為點(diǎn)位控制和 C。

A 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制 B點(diǎn)到點(diǎn)控制 C 連續(xù)軌跡控制 D 任意位置控制

11、焊接機(jī)器人的焊接作業(yè)主要包括 A。

A 點(diǎn)焊和弧焊 B 間斷焊和連續(xù)焊 C平焊和豎焊 D氣體保護(hù)焊和氬弧焊

12、作業(yè)路徑通常用 D 坐標(biāo)系相對(duì)于工件坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)來(lái)描述。A 手爪 B 固定 C 運(yùn)動(dòng) D工具

13、諧波傳動(dòng)的缺點(diǎn)是 A。A扭轉(zhuǎn)剛度低 B 傳動(dòng)側(cè)隙小 C慣量低 D 精度高

14、機(jī)器人三原則是由誰(shuí)提出的。（D）

A 森政弘 B 約瑟夫·英格伯格 C 托莫維奇 D 阿西莫夫

15、當(dāng)代機(jī)器人大軍中最主要的機(jī)器人為：（A）

A 工業(yè)機(jī)器人 B 軍用機(jī)器人 C 服務(wù)機(jī)器人 D 特種機(jī)器人

16、手部的位姿是由哪兩部分變量構(gòu)成的？（B）

A 位置與速度 B 姿態(tài)與位置 C 位置與運(yùn)行狀態(tài) D 姿態(tài)與速度

17、用于檢測(cè)物體接觸面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)大小和方向的傳感器是：C A接近覺(jué)傳感器 B接觸覺(jué)傳感器 C滑動(dòng)覺(jué)傳感器 D壓覺(jué)傳感器

18、示教-再現(xiàn)控制為一種在線編程方式，它的最大問(wèn)題是：B A操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大 B占用生產(chǎn)時(shí)間 C操作人員安全問(wèn)題 D容易產(chǎn)生廢品

19、下面哪個(gè)國(guó)家被稱為 “機(jī)器人王國(guó)”？C A 中國(guó) B 英國(guó) C 日本 D 美國(guó)

三、是非題（對(duì)劃“√”，錯(cuò)劃“×”）

1、示教編程用于示教－再現(xiàn)型機(jī)器人中。（√）

2、機(jī)器人軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移、速度和加速度。（√）

3、關(guān)節(jié)型機(jī)器人主要由立柱、前臂和后臂組成。

4、到目前為止，機(jī)器人已發(fā)展到第四代。

（×）（×）（×）

5、磁力吸盤(pán)能夠吸住所有金屬材料制成的工件。

6、諧波減速機(jī)的名稱來(lái)源是因?yàn)閯傒嘄X圈上任一點(diǎn)的徑向位移呈近似于余弦波形的變化。N（×）

8、由電阻應(yīng)變片組成電橋可以構(gòu)成測(cè)量重量的傳感器。Y（√）

9、激光測(cè)距儀可以進(jìn)行散裝物料重量的檢測(cè)。Y（√）

10、機(jī)械手亦可稱之為機(jī)器人。Y（√）

四、簡(jiǎn)答題

1、機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕結(jié)構(gòu)。答：機(jī)器人的手臂按結(jié)構(gòu)形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式區(qū)分，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。

2、工業(yè)機(jī)器人控制方式有幾種？ 工業(yè)機(jī)器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，主要分為點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式。答： 1）點(diǎn)位控制方式（PTP）

這種控制方式的特點(diǎn)是只控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿。控制時(shí)只要求工業(yè)機(jī)器人快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)相鄰各點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)，而對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種控制方式的主要技術(shù)指標(biāo)是定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。2）連續(xù)軌跡控制方式（CP）

這種控制方式的特點(diǎn)是連續(xù)的控制工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的位姿，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成工作任務(wù)。3）力（力矩）控制方式

在完成裝配、抓放物體等工作時(shí)，除要準(zhǔn)確定位外，還要求使用適度的力或力矩進(jìn)行工作，這時(shí)就要利用力（力矩）伺服方式。這種方式的控制原理與位置伺服控制原理基本相同，只不過(guò)輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，因此系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。4）智能控制方式

機(jī)器人的智能控制時(shí)通過(guò)傳感器獲得周?chē)h(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫(kù)做出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有了較強(qiáng)的適應(yīng)性及自學(xué)習(xí)功能。智能控制技術(shù)的發(fā)展有賴于近年來(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基因算法、遺傳算法、專家系統(tǒng)等人工智能的迅速發(fā)展。

4、機(jī)器人參數(shù)坐標(biāo)系有哪些？各參數(shù)坐標(biāo)系有何作用？ 答:工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)形式有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型和平面關(guān)節(jié)型。1）直角坐標(biāo)/笛卡兒坐標(biāo)/臺(tái)架型（3P）

這種機(jī)器人由三個(gè)線性關(guān)節(jié)組成，這三個(gè)關(guān)節(jié)用來(lái)確定末端操作器的位置，通常還帶有附加道德旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，用來(lái)確定末端操作器的姿態(tài)。這種機(jī)器人在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，運(yùn)動(dòng)方程可獨(dú)立處理，且方程是線性的，因此，很容易通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)；它可以兩端支撐，對(duì)于給定的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，剛性最大：它的精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度。但是，它的操作范圍小，手臂收縮的同時(shí)又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運(yùn)動(dòng)速度低，密封性不好。

2）圓柱坐標(biāo)型（R3P）

圓柱坐標(biāo)機(jī)器人由兩個(gè)滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的位置，再附加一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來(lái)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單；直線部分可采用液壓驅(qū)動(dòng)，可輸出較大的動(dòng)力；能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。但是，它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間；直線驅(qū)動(dòng)器部分難以密封、防塵；后臂工作時(shí)，手臂后端會(huì)碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。3）球坐標(biāo)型（2RP）

5、人手爪有哪些種類，各有什么特點(diǎn)？ 答：（1）機(jī)械手爪：依靠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)抓持工件；

（2）磁力吸盤(pán)：通過(guò)磁場(chǎng)吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；

（3）真空式吸盤(pán)：利用真空原理來(lái)抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時(shí)氣密性要好。

6、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

7、工業(yè)機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)器有那些類型，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其特點(diǎn)。

（1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，速度和位置精度都很高，但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。

（2）液壓驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是功率大，可省去減速裝置而直接與被驅(qū)動(dòng)的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動(dòng)具有較高的精度。但需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫及有潔凈要求的場(chǎng)合。故液壓驅(qū)動(dòng)器目前多用于特大功率的操作機(jī)器人系統(tǒng)或機(jī)器人化工程機(jī)械。

（3）氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但也需要增設(shè)氣壓源，且與液壓驅(qū)動(dòng)器相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高、但有潔凈、防爆等要求的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

8、常用的工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)有那些？

齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)，滾珠絲桿出傳動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)

9、在機(jī)器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個(gè)傳動(dòng)（減速）系統(tǒng)？

因?yàn)楝F(xiàn)在的電機(jī)一般速度較高，力矩較小，需要通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)速、提高力矩。

10、機(jī)器人上常用的距離與接近覺(jué)傳感器有哪些？。超聲波，激光、紅外，霍爾傳感器

11、按機(jī)器人的用途分類，可以將機(jī)器人分為哪幾大類？試簡(jiǎn)述之。1)工業(yè)機(jī)器人或產(chǎn)業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用在制造業(yè)，進(jìn)行焊接、噴漆、裝配、搬運(yùn)、檢驗(yàn)、農(nóng)產(chǎn)品的加工等產(chǎn)業(yè)。

2)探索機(jī)器人 用于進(jìn)行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探索。3)服務(wù)機(jī)器人 一種半自主或全自主的機(jī)器人，其所從事的服務(wù)工作可使人類生存的更好，使制造業(yè)以外的設(shè)備工作的更好。

4)軍用機(jī)器人 用于軍事目的，或進(jìn)攻性的，或防御性的。

12、什么是示教再現(xiàn)式機(jī)器人？

答：先由人驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，再以示教動(dòng)作作業(yè)，將示教作業(yè)程序、位置及其他信息存儲(chǔ)起來(lái)，然后讓機(jī)器人重現(xiàn)這些動(dòng)作。

13、編碼器有哪兩種基本形式？各自特點(diǎn)是什么？ 兩種基本形式：增量式、絕對(duì)式

增量式：用來(lái)測(cè)量角位置和直線位置的變化，但不能直接記錄或指示位置的實(shí)際值。在所有利用增量式編碼器進(jìn)行位置跟蹤的系統(tǒng)中，都必須在系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)進(jìn)行復(fù)位。

絕對(duì)式：每個(gè)位置都對(duì)應(yīng)著透光與不透光弧段的惟一確定組合，這種確定組合有惟一的特征。通過(guò)這特征，在任意時(shí)刻都可以確定碼盤(pán)的精確位置。

五、按照下圖中給定的運(yùn)動(dòng)軌跡，編寫(xiě)一段符合要求的運(yùn)動(dòng)控制指令。

六、請(qǐng)解讀下列程序，并寫(xiě)出注釋。

1、主程序 PROC main()rInitAll;WHILE TRUE DO

IF di1=1 THEN rMoveRoutine;rHome;ENDIF WaitTime 0.3;ENDWHILE ENDPROC

2、PROC rModPos()!示教目標(biāo)點(diǎn)程序

MoveL pPick,v10,fine,tGripperWObj:=WobjCNV;MoveL pPlaceBase,v10,fine,tGripperWObj:=WobjBuffer;MoveL pHome,v10,fine,tGripper;ENDPROC ENDMODULE

3、理解下面指令并畫(huà)出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡圖。PROC Routine1（）

MoveL p10,v1000,fine,tool1WOBj:=wobj1;MoveC p30,p40,v1000,z1,tool1WOBj:=wobj1;ENDPROC

第四篇：淺談工業(yè)機(jī)器人

蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)

課程報(bào)告

名 稱

現(xiàn)代制造技術(shù)

院

系

機(jī)電工程學(xué)院

班

級(jí)

12機(jī)電3班

姓

名

戴

亮

學(xué)

號(hào)

125307306

淺談工業(yè)機(jī)器人

戴 亮

（蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)

機(jī)電一體化12級(jí)3班）

【摘要】：

本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定義和所涉及到的技術(shù)進(jìn)行了概述，然后從其組成及分類、控制技術(shù)、發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、發(fā)展前景、產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式以及主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，最后分析了其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：發(fā)展

現(xiàn)狀

前景

應(yīng)用

序言

工業(yè)機(jī)器人是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可用于安裝、制造、檢測(cè)、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車(chē)及汽車(chē)零部件、電氣電子、化工、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

近年來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，種種跡象表明工業(yè)自動(dòng)化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，工業(yè)機(jī)器人極有可能成為下一個(gè)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)的新興產(chǎn)業(yè)。另一方面，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于前所未有的機(jī)遇期，政策紅利、工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求釋放等機(jī)遇疊加，但中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展卻不盡如人意，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程發(fā)展緩慢。

一、工業(yè)機(jī)器人的定義及技術(shù)概述

1.定義

工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多自由度的自動(dòng)控制操作機(jī)，是涉及機(jī)械學(xué)、控制技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。2.技術(shù)概述

機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。

二、工業(yè)機(jī)器人的組成及分類

1.工業(yè)機(jī)器人的組成

工業(yè)機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成。（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一組具有與人手腳功能相似的機(jī)械機(jī)構(gòu)，俗稱操作機(jī)，通常由手部、腕部、臂部、機(jī)身、機(jī)座及行走機(jī)構(gòu)組成。（2）控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，控制與支配機(jī)器人按給定的程序動(dòng)作，并記憶人們示教的指令信息，如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等，可再實(shí)現(xiàn)控制所儲(chǔ)存的示教信息。（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人執(zhí)行作業(yè)的動(dòng)力源，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的作業(yè)。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式以及電氣驅(qū)動(dòng)等不同的驅(qū)動(dòng)形式。（4）位置檢測(cè)裝置

通過(guò)附設(shè)的力、位移、觸覺(jué)、視覺(jué)等不同的傳感器，檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置和工作狀態(tài)，并隨時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，以便執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度和速度達(dá)到設(shè)定的位置。

2.工業(yè)機(jī)器人的分類

機(jī)器人的分類方法有很多，這里僅按機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)方式以及系統(tǒng)功能進(jìn)行分類。

（1）按結(jié)構(gòu)形式分類

①直角坐標(biāo)機(jī)器人 ②圓柱坐標(biāo)機(jī)器人 ③球坐標(biāo)機(jī)器人 ④關(guān)節(jié)機(jī)器人（2）按驅(qū)動(dòng)方式分類

①氣壓傳動(dòng)機(jī)器人 ②液壓傳動(dòng)機(jī)器人 ③電氣傳動(dòng)機(jī)器人（3）按系統(tǒng)功能分類

①專用機(jī)器人 ②通用機(jī)器人 ③示教再現(xiàn)式機(jī)器人 ④智能機(jī)器人

三、工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)

1.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的分類

（1）按照控制回路的不同分，可分為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。

（2）按照控制系統(tǒng)的硬件分，可分為機(jī)械控制、液壓控制、射流控制、順序控制、計(jì)算機(jī)控制。

（3）按自動(dòng)化程度分，可分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)。

（4）按編程方式分，可分為物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)。

（5）按機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)控制軌跡分，可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)輪廓控制。2.工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制（1）關(guān)節(jié)伺服控制

關(guān)節(jié)伺服控制是以大多數(shù)非直角坐標(biāo)機(jī)器人為控制對(duì)象，它把每一個(gè)關(guān)節(jié)作為單獨(dú)的單輸入單輸出系統(tǒng)來(lái)處理，且獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)個(gè)伺服系統(tǒng)。這種關(guān)節(jié)伺服

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，目前大部分關(guān)節(jié)機(jī)器人都由這種關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)來(lái)控制。以前這種伺服系統(tǒng)通常采用模擬電路構(gòu)成，而隨著微電子和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)已普遍采用了數(shù)字電路形式。（2）坐標(biāo)伺服控制

由于關(guān)節(jié)伺服控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被較多的機(jī)器人所采用，但在三維空間對(duì)手臂進(jìn)行控制時(shí)，很多場(chǎng)合都要求直接給定手臂末端運(yùn)動(dòng)的位置和姿態(tài)，而關(guān)節(jié)伺服控制系統(tǒng)中的各個(gè)關(guān)節(jié)是獨(dú)立進(jìn)行控制的，難以預(yù)測(cè)有各個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)際控制結(jié)果所得到的末端位置狀態(tài)的響應(yīng)，且難以調(diào)節(jié)各個(gè)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的增益。因而，將末端位置矢量作為指令目標(biāo)值所構(gòu)成的伺服控制系統(tǒng)，稱為作業(yè)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)。3.工業(yè)機(jī)器人的自適應(yīng)控制（1）模型參考自適應(yīng)控制

這種方法控制器的作用是使得系統(tǒng)的輸出響應(yīng)趨近于某指定的參考模型，因而必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。Dubowsky等人在這個(gè)參考系統(tǒng)中采用二維弱衰減模型，然后采用最陡下降法調(diào)整局部比例和微分伺服可變?cè)鲆妫箤?shí)際系統(tǒng)的輸出和參考模型的輸出之差為最小。然而該方法從本質(zhì)上忽略了實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)的非線性項(xiàng)和耦合項(xiàng)，是對(duì)單自由度的單輸出系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。此外，該方法也不能保證適用于實(shí)際系統(tǒng)時(shí)調(diào)整律的穩(wěn)定性。（2）自校正適應(yīng)控制

自校正適應(yīng)控制由表現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)離散時(shí)間模型各參數(shù)的估計(jì)機(jī)構(gòu)與用其結(jié)果來(lái)決定控制器增益或控制輸入的部分組成，采用輸入輸出數(shù)與機(jī)器人自由度相同的模型，把自校正適應(yīng)控制法用于機(jī)器人。

四、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

1.工業(yè)機(jī)器人的誕生至今（1）工業(yè)機(jī)器人的誕生

日本是當(dāng)今的工業(yè)機(jī)器人王國(guó)，既是工業(yè)機(jī)器人的最大制造國(guó)也是最大消費(fèi)國(guó)，但實(shí)際上工業(yè)機(jī)器人的誕生地是美國(guó)。機(jī)器人的啟蒙思想其實(shí)很早就出現(xiàn)了，1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克發(fā)表了劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》，劇中敘述了一個(gè)叫做羅薩姆的公司將機(jī)器人作為替代人類勞動(dòng)的工業(yè)品推向市場(chǎng)的故事，引起了世人的廣泛關(guān)注。于是在1959年美國(guó)的一家汽車(chē)公司，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。美國(guó)人英格伯格和德奧爾制造出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，他們發(fā)現(xiàn)可以讓機(jī)器人去代替工人一些簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)，而且不需要報(bào)酬和休息，任勞任怨。接著他們兩人合辦了世界上第一家機(jī)器人制造工廠，生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人。（2）工業(yè)機(jī)器人在日本發(fā)展

與此同時(shí)，十九世紀(jì)七十年代的日本正面臨著嚴(yán)重的勞動(dòng)力短缺，這個(gè)問(wèn)題已成為制約其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)主要問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn)，在美國(guó)誕生并已投入生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人給日本帶來(lái)了福音。1967年日本川崎重工業(yè)公司首先從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人及技術(shù)，建立生產(chǎn)廠房，并于1968年試制出第一臺(tái)日本產(chǎn)機(jī)器人。經(jīng)過(guò)短暫的搖籃階段，日本的工業(yè)機(jī)器人很快進(jìn)入實(shí)用階段，并由汽車(chē)業(yè)逐步擴(kuò)大到其它制造業(yè)以及非制造業(yè)。1980年被稱為日本的“機(jī)器人普及元年”，日本開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域推廣使用機(jī)器人，這大大緩解了市場(chǎng)勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺的社會(huì)矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵(lì)政策，這些機(jī)器人收到了廣大企業(yè)的歡迎。1980-1990年日本的工業(yè)機(jī)器人處于鼎盛時(shí)期，后來(lái)國(guó)際市場(chǎng)曾一度轉(zhuǎn)向歐洲和北美，但日本經(jīng)過(guò)短暫的低迷期又恢復(fù)其昔日的輝煌。

1993年末，全世界安裝的工業(yè)機(jī)器人有61萬(wàn)臺(tái)，其中日本占60%，美國(guó)占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。是什么使得日本的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有如此快速的發(fā)展，現(xiàn)理出幾點(diǎn)原因：

① 根本原因是日本的基本國(guó)情，人口少，勞動(dòng)力嚴(yán)重短缺。日本每年的人口增長(zhǎng)率在1.1%左右，而日本人都想接受高等教育導(dǎo)致其勞動(dòng)力的增長(zhǎng)速度卻始終停留在0.7%。為了滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)3%的增長(zhǎng)要求，必須提高生產(chǎn)效率。

② 1973年十月爆發(fā)的第一次石油危機(jī)提高了勞動(dòng)力成本，日本政府不得不鼓勵(lì)私營(yíng)企業(yè)向自動(dòng)化領(lǐng)域投資，提高生產(chǎn)效率，以抑制由石油危機(jī)帶來(lái)的成本型通貨膨脹。

③ 工業(yè)機(jī)器人可以代替勞動(dòng)者從事可能危害身體健康的勞動(dòng)，避免了大量 的工傷事故和職業(yè)病，受到了人們的歡迎。

④ 日本自80年代起就采用推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的普及和促進(jìn)研究與發(fā)展的政策。

（3）工業(yè)機(jī)器人在世界其他主要國(guó)家的發(fā)展

美國(guó)是工業(yè)機(jī)器人的誕生地，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。現(xiàn)今美國(guó)有著一批具有國(guó)際影響力的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商，像Adept Technologe、American Robot、Emersom Industrial Automation 等。

德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量占世界第三，僅次于日本和美國(guó)，其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位。目前在普及第一代工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機(jī)器人經(jīng)推廣應(yīng)用成為主流安裝機(jī)型，而第三代智能機(jī)器人已占有一定比重并成為發(fā)展的方向。

世界上的機(jī)器人供應(yīng)商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機(jī)器人制造公司之一。1974年研發(fā)了世界上第一臺(tái)全電控式工業(yè)機(jī)器人IRB6，主要應(yīng)用于工件的取放和物料搬運(yùn)。1975年生產(chǎn)出第一臺(tái)焊接機(jī)器人。到1980年兼并traflla噴漆機(jī)器人公司后，其機(jī)器人產(chǎn)品趨于完備。ABB公司制造的工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領(lǐng)域。

德國(guó)的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上幾家頂級(jí)工業(yè)機(jī)器人制造商之一。1973年研制開(kāi)發(fā)了KUKA的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。年產(chǎn)量達(dá)到一萬(wàn)臺(tái)左右。所生產(chǎn)的機(jī)器人廣泛應(yīng)用在儀器、汽車(chē)、航天、食品、制藥、醫(yī)學(xué)、鑄造、塑料等工業(yè)，主要用于材料處理、機(jī)床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領(lǐng)域。

意大利COMAU公司從1978年開(kāi)始研制和生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人，至今已有30多年的歷史。其機(jī)器人產(chǎn)品包括Smart系列多功能機(jī)器人和MASK系列龍門(mén)焊接機(jī)器人。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、鑄造、家具、食品、化工、航天、印刷等領(lǐng)域。

日系是工業(yè)機(jī)器人制造的主要派系，其代表有FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等國(guó)際知名公司。2.工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀

聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)局（UNECE）估計(jì)，2004年全球至少安裝了10萬(wàn)臺(tái)新的工業(yè)機(jī)器人。其中：歐盟31100臺(tái)(比2003年增加15％，但比2001年的記錄僅增加1％)；北美16100臺(tái)(比2003年增加27％，比2000年的記錄高24％)；亞洲51400臺(tái)，主要在日本，但中國(guó)市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速(比2003年增長(zhǎng)24％)。據(jù)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）統(tǒng)計(jì)，至2008年底，世界各地已經(jīng)部署了100萬(wàn)

臺(tái)各種工業(yè)機(jī)器人。其中，日本機(jī)器人數(shù)量據(jù)世界首位。他們的算法基于制造工人與機(jī)器人的比例，即每萬(wàn)名工人擁有多少臺(tái)制造機(jī)器人。其中日本的工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到了世界平均水平的10倍，也比排在第二位的新加坡多出了一倍。其中日本每萬(wàn)名工人擁有295臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，新加坡169臺(tái)，韓國(guó)164臺(tái)，德國(guó)163臺(tái)。雖然排在前三位的國(guó)家都在亞洲，不過(guò)歐洲卻是世界上工業(yè)機(jī)器人密度最大的地區(qū)。歐洲國(guó)家工業(yè)機(jī)器人密度為每萬(wàn)名工人50臺(tái)，美洲為平均31臺(tái)，亞洲平均27臺(tái)。3.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景

在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動(dòng)化裝備的主流及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外汽車(chē)行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)避免了大量的工傷事故。全球諸多國(guó)家近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)機(jī)器人的使用實(shí)踐表明，工業(yè)機(jī)器人的普及是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)企業(yè)和社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機(jī)器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）的科學(xué)家在對(duì)未來(lái)科技發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)中提出了4個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，機(jī)器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國(guó)際機(jī)器人工業(yè)人士在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi)了一次工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并在這次大會(huì)上通過(guò)了一個(gè)文件，把工業(yè)機(jī)器人分為四類：⑴順序型。這類機(jī)器人擁有規(guī)定的程序動(dòng)作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機(jī)器人執(zhí)行某種移動(dòng)作業(yè)，如焊接、噴漆等；⑶遠(yuǎn)距作業(yè)型。比如在月球上自動(dòng)工作的機(jī)器人；⑷智能型。這類機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能。

4.工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

縱觀世界各國(guó)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的過(guò)程，可歸納為三種不同的發(fā)展模式，即日本模式、歐洲模式和美國(guó)模式。（1）日本模式

日本模式的特點(diǎn)是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機(jī)器人制造廠商以開(kāi)發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會(huì)上的工程公司來(lái)設(shè)計(jì)制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，并完成交鑰匙工程。

（2）歐洲模式

歐洲模式的特點(diǎn)是：一攬子交鑰匙工程。即機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造，全部由機(jī)器人制造廠商自己完成。（3）美國(guó)模式

美國(guó)模式的特點(diǎn)是：采購(gòu)與成套設(shè)計(jì)相結(jié)合。美國(guó)國(guó)內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要機(jī)器人通常由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計(jì)、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。（4）中國(guó)模式的走向

中國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路、如何建立自己的發(fā)展模式確實(shí)值得探討。中國(guó)工程院在《我國(guó)制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報(bào)告》中認(rèn)為，我國(guó)應(yīng)從“美國(guó)模式”著手，在條件成熟后逐步向“日本模式”靠近。

五、工業(yè)機(jī)器人的主要研究?jī)?nèi)容

1.示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究

（1）關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門(mén)式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。

（2）柔性仿形噴涂機(jī)器人開(kāi)發(fā)：柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，整機(jī)安全防爆、防護(hù)技術(shù)開(kāi)發(fā)，高速噴杯噴涂工藝研究。（3）焊接機(jī)器人（把弧焊與點(diǎn)焊機(jī)器人作為負(fù)載不同的一個(gè)系列機(jī)器人，可兼作弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配、切割作業(yè)）產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。

（4）弧焊機(jī)器人用激光視覺(jué)焊縫跟蹤裝置的開(kāi)發(fā)：激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺(jué)圖象處理技術(shù)，視覺(jué)跟蹤與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制。（5）焊接機(jī)器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真。

（6）電子行業(yè)用裝配機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)。（7）批量生產(chǎn)機(jī)器人所需的專用制造、裝配、測(cè)試設(shè)備和工具的研究開(kāi)發(fā)。2.智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)研究

（1）遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究

包括建模－遙控機(jī)器人模型，人行為模型，人控制動(dòng)態(tài)建模，圖形仿真建模，虛擬工具和虛擬傳感器建模；以人為主體的人機(jī)共享規(guī)劃與控制；局部自治控制；多傳感融合技術(shù)；雙向力反應(yīng)控制；知識(shí)庫(kù)的建立，學(xué)習(xí)與推理方法；人機(jī)交互的高級(jí)控制技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）控制與真實(shí)世界控制的相互關(guān)系；監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

（2）智能移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究

包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究；感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成；根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法；模糊邏輯的推理方法用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的研究。（3）面向遙控機(jī)器人的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

包括人機(jī)交互圖形生成及其程序設(shè)計(jì)；遙控機(jī)器人（載體和機(jī)械手）幾何動(dòng)態(tài)圖形建模；遙控操作環(huán)境圖形建模；遙控機(jī)器人操作與數(shù)據(jù)的獲取；虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制；面向任務(wù)的虛擬工具；基于虛擬現(xiàn)實(shí)的遙控操作的理論與方法；基于VR模型操作和真實(shí)世界操作的可切換、相容性和可交換性；VR監(jiān)控系統(tǒng)。（4）人機(jī)交互環(huán)境建模系統(tǒng)

包括CAD建模中的人機(jī)交互技術(shù)；求知模型工件的反示過(guò)程中的交互技術(shù)；機(jī)器人與環(huán)境的布局及功能驗(yàn)證中的交互技術(shù)；傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù)；機(jī)器人標(biāo)定、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模、動(dòng)力學(xué)建模中的交互技術(shù)。（5）基于計(jì)算機(jī)屏幕的多機(jī)器人遙控技術(shù)

包括三維立體視覺(jué)建模；模型的計(jì)算機(jī)顯示；遙控機(jī)器人模型的控制；人機(jī)接口；網(wǎng)絡(luò)通訊。

3.機(jī)器人化機(jī)械研究開(kāi)發(fā)

（1）并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床（VMT）與機(jī)器人化加工中心（RMC）開(kāi)發(fā)研究

包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC關(guān)鍵傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)；VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測(cè)作業(yè)技術(shù)；VMT與RMC監(jiān)控檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)；VMT與MRC智能化開(kāi)式CMC控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)；智能化機(jī)構(gòu)、材料機(jī)電一體化技術(shù)；作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù)；機(jī)電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端；通用智能化開(kāi)式CNC控制硬軟件系統(tǒng)；并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)理論；RMC智能控制理論；VMT與RMC典型應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)。

（2）機(jī)器人化無(wú)人值守和具有自適應(yīng)能力的多機(jī)遙控操作的大型散料輸送設(shè)備

包括散料輸送系統(tǒng)監(jiān)控和遙控操作的傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃在等量堆取料、自主操作中的應(yīng)用；基于廣域網(wǎng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)通訊；具有監(jiān)測(cè)和管理功能的故障診斷系統(tǒng)。4.以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)（1）開(kāi)放式模塊化裝配機(jī)器人

包括通用要素的提取；專用件標(biāo)準(zhǔn)化；裝配機(jī)器人模塊CAD設(shè)計(jì)；通用主流計(jì)算機(jī)構(gòu)造的控制器；人機(jī)界面方式；網(wǎng)絡(luò)功能。（2）面向機(jī)器人裝配的設(shè)計(jì)技術(shù)

包括數(shù)字化裝配與CAD集成技術(shù)；產(chǎn)品機(jī)器人化裝配規(guī)劃生成技術(shù)；產(chǎn)品可裝配性模糊評(píng)價(jià)。

（3）機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

其中單元技術(shù)：供料系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)、末端執(zhí)行器快速執(zhí)行、物流傳輸及其控制與通訊；集成技術(shù)：柔性裝配線仿真軟件、管理系統(tǒng)。（4）可重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

開(kāi)展基于任務(wù)和環(huán)境的動(dòng)態(tài)重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)理論研究；系統(tǒng)基于自治體（Agent）的分布式控制技術(shù)及系統(tǒng)各單元體間的協(xié)作規(guī)劃。（5）裝配力覺(jué)、視覺(jué)技術(shù)

包括高精度、高集成化六維腕力傳感技術(shù)；視覺(jué)識(shí)別與定位技術(shù)。（6）智能裝配策略及其控制

包括裝配狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)控；裝配順序和路徑智能規(guī)劃及控制技術(shù)。5.多傳感器信息融合與配置技術(shù)

（1）機(jī)器人的傳感器配置和融合技術(shù)在水泥生產(chǎn)過(guò)程控制和污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

包括面向工藝過(guò)程的多傳感器融合和配置技術(shù)；采用智能傳感器的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；面向工藝要求的新型傳感器研制。（2）機(jī)電一體化智能傳感器

包括具有感知、自主運(yùn)動(dòng)、自清污（自調(diào)整、自適應(yīng)）的機(jī)電一體化傳感器研究；面向工藝要求的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和清污的自主運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)；

機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

六、工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用

所謂工業(yè)機(jī)器人，就是具有簡(jiǎn)單記憶和可變控制程序的自動(dòng)機(jī)械。它是在機(jī)械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，國(guó)外稱為industrial robot。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)將人類從繁重單一的勞動(dòng)中解放出來(lái)，而且它還能夠從事一些不適合人類甚至超越人類的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，避免工傷事故和提高生產(chǎn)效率。隨著世界生產(chǎn)力的發(fā)展，必然促進(jìn)相應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人能夠極大地提高生產(chǎn)效率，已經(jīng)廣泛地進(jìn)入人們的生活生產(chǎn)領(lǐng)域。

1.提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度：據(jù)美國(guó)J.B Day通過(guò)大量的定后發(fā)現(xiàn)：在生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人在機(jī)床或其它設(shè)備上做上下料工作，以及在設(shè)備之間做短途搬運(yùn)工作所花時(shí)間占了整個(gè)生產(chǎn)時(shí)間的80%以上，搬運(yùn)費(fèi)占了加工費(fèi)的30%-40%，而且有85%的生產(chǎn)事故發(fā)生在搬運(yùn)上，因此工業(yè)機(jī)器人的使用解決了很多難題。2.直接從事廣泛的生產(chǎn)勞動(dòng)：例如噴漆、焊接、熱處理、冶煉、電鍍、沖壓、注塑成型、砂型鑄造以及鍛造等。比如我國(guó)灘坊磚廠制造了一只有260個(gè)指頭的機(jī)械手。

3.進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锲费b配：通過(guò)圖紙識(shí)別零件并加以組裝，首先取得成功的是美國(guó)加利福尼亞的斯坦福大學(xué)。此外還有日本日立制作的Hivip，列寧格勒的“變壓器裝配小組”。

4.倉(cāng)庫(kù)管理自動(dòng)化：最早出現(xiàn)在法國(guó)，現(xiàn)已遍及世界各地，例如芬蘭的漢基亞公司（漢基亞倉(cāng)庫(kù)是歐洲十大倉(cāng)庫(kù)之一）。

5.從事特殊環(huán)境下的勞動(dòng)：核輻射、無(wú)毒氣氛、強(qiáng)噪聲、超低溫或高溫環(huán)境等不合適人工作的環(huán)境，甚至超越人能力范圍的環(huán)境。比如用于發(fā)現(xiàn)輸油管裂縫的機(jī)器人，日本生產(chǎn)了一種用于救火的“神奈川”機(jī)器人。

6.從事教育衛(wèi)生等服務(wù)：例如美國(guó)Centurion公司生產(chǎn)的“機(jī)器人教師”已成功為學(xué)生開(kāi)設(shè)了“邏輯學(xué)”、“概率論”等課程，美國(guó)德克薩斯儀表公司制造的微型翻譯機(jī)器人，日本稻田大學(xué)研究出的“乳腺檢診機(jī)器人”。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：工業(yè)機(jī)器人專題報(bào)告

報(bào)告題目：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

學(xué) 院：信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器 學(xué) 號(hào)：201210402116 姓 名：何亞琦

2015年12月26日

摘要：工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，需求越來(lái)越大，其技術(shù)研究與發(fā)展越來(lái)越深入。這將提高社會(huì)生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富！關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人、發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)走向

引言

工業(yè)機(jī)器人誕生于20 世紀(jì)60 年代,在20 世紀(jì)90 年代得到迅速發(fā)展,是最先產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人技術(shù)。自問(wèn)世以來(lái)，就一直備受矚目。40余年來(lái)，有關(guān)它的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。各種形態(tài)、功能的機(jī)器人相繼面世，而未來(lái)的機(jī)器人將是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。

一、工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。

1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。作為人類二十世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，機(jī)器人在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。從自動(dòng)化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無(wú)處不在。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類的勞動(dòng)，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，人們已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)機(jī)器人幫助。

工業(yè)機(jī)器人最顯著的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：

(1)可編程。生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性啟動(dòng)化。工業(yè)機(jī)器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過(guò)程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。(2)擬人化。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機(jī)器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺(jué)傳感器、聲覺(jué)傳感器、語(yǔ)言功能等。傳感器提高了工業(yè)機(jī)器人對(duì)周?chē)h(huán)境的自適應(yīng)能力。

(3)通用性。除了專門(mén)設(shè)計(jì)的專用的工業(yè)機(jī)器人外，一般工業(yè)機(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時(shí)具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

(4)工業(yè)機(jī)器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來(lái)是機(jī)械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機(jī)電一體化技術(shù)。第三代智能機(jī)器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語(yǔ)言理解能力、圖像識(shí)別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動(dòng)其他技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗(yàn)證一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

二、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要突出增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力這一條主線，著力營(yíng)造有利于自主創(chuàng)新的政策環(huán)境，加快促進(jìn)企業(yè)成為創(chuàng)新主體，大力倡導(dǎo)企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合。國(guó)內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作，進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入了初步產(chǎn)業(yè)化階段。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了一系列國(guó)家攻關(guān)。計(jì)劃支持的應(yīng)用工程開(kāi)發(fā)，奠定了我國(guó)獨(dú)立自主發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。但是，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在總體技術(shù)上與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有很大差距，僅相當(dāng)于國(guó)外90年代中期的水平。目前工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)規(guī)模仍然不大，多數(shù)是單件小批生產(chǎn)，關(guān)鍵配套的單元部件和器件始終處于進(jìn)口狀態(tài)，工業(yè)機(jī)器人的性價(jià)比較低。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，以汽車(chē)等行業(yè)需求為牽引，我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人需求量急劇增加，國(guó)際工業(yè)機(jī)器人知名企業(yè)如ABB、FANAC等紛紛在中國(guó)建廠，國(guó)外知名品牌工業(yè)機(jī)器人價(jià)格逐年下降，制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的形成和實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人新裝機(jī)量近90%仍依賴進(jìn)口。

三、工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)走向

從近幾年國(guó)外知名企業(yè)推出和正在研制的產(chǎn)品來(lái)看，新一代工業(yè)機(jī)器人正在向智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、編程圖形化發(fā)展。

目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究?jī)?nèi)容集中在以下10個(gè)方面：

1．機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。

2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開(kāi)放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式 控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn)。

3．多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問(wèn)題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問(wèn)題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。

4．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來(lái)愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。

5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。

6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。

7．多智能體（multi-agent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。

8．微型和微小機(jī)器人技術(shù)（micro/miniaturerobotics）:這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。

9．軟機(jī)器人技術(shù)（softrobotics）:主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂(lè)場(chǎng)合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。

10．仿人和仿生技術(shù)：這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。

四、結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立，無(wú)疑是21世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的重大成就。工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,中國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參與國(guó)際分工的巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個(gè)歷史機(jī)遇的主要途徑。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持,參考國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),加大技術(shù)投入與改造。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展必將大大加速我國(guó)制造業(yè)的崛起。

參考文獻(xiàn)：

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