工业机器人100个问题 | 机器人问答

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1:工业机器人定义及特点？定义：机器人是一个在三维空间具有较多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器：而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。特点：可编程 拟人化 通用性 机电一体化2：工业机器人有哪几个子系统组成？各自的作用是什么？驱动系统： 使机器人运行起来的传动装置。机械结构系统： 由机身 手臂 末端操作器 三大件 组成的一个多自由度的机械系统。感受系统： 由内部传感器模块和外部传感器模块组成 获取内部和外部环境状态的信息。机器人-环境交互系统： 实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统人-机交互系统： 是操作人员参与机器人控制与机器人进行联系的装置 控制系统： 根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能3:什么是机器人的自由度？机器人位置操作需要几个自由度？姿态操作需要几个自由度？为什么？自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度，位置操作需要3个自由度（腰 肩 肘）姿态操作需要3个自由度（俯仰 偏航 侧滚）。但是工业机器人的自由度，但是工业机器人的自由度是根据其用途而设计的可能小于6个自由度，也可能大于6个自由度。4 工业机器人的主要技术参数有哪些？答：自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度、承载能力5 机身和臂部的作用各是什么？在设计时应注意哪些问题？答：机身是支承臂部的部件，一般实现升降回转和俯仰等运动。机身设计时需要注意：1)要有足够的刚度和稳定性2)运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象，一般要有导向装置3）结构布置要合理臂部是支承腕部手部和工件的静动载荷的部件，尤其高速运动时将产生较大的惯性力，引起冲击，影响定位的准确性。设计臂部时要注意：1）刚度要求高 2）导向性好 3）重量轻 4）运动要平稳，定位精度要高。其它传动系统应尽量简短以提高传动精度和效率 ;各部件布置要合理，操作维护要方便；特殊情况特殊考虑，在高温环境中应考虑热辐射的影响腐蚀性环境中应考虑防腐蚀问题。危险环境应考虑防暴问题6 手腕上的自由度主要起什么作用？如果要求手部能处于空间任意方向则手腕应具有什么样的自由度？手腕上的自由度主要是实现手部所期望的姿态。为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X Y Z的转动。即具有翻转俯仰和偏转三个自由度7 手部的作用和特点机器人手部的作用：工业机器人的手部也叫末端操作器是用来握持工件或工具的部件特点 1）手部是一个独立的部件2）手部是工业机器人的末端操作器。不一定与人的手部结构相同。可以具有手指也可以不具有手指：可以有手爪也可以是专用工具3)手部与手腕相连处可拆卸4）手部的通用性比较差8 按握持原理手部分为几类？包括哪些具体形式？按握持原理，手部分为两类 夹持类：包括内撑试 外夹式，平移外夹式，勾托式和弹簧式； 吸附类;磁吸式，气吸式9 真空式吸盘根据工作原理可分为几类?分别简述其工作原理按工作原理分为 1）真空吸盘 利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空2）喷吸式吸盘 利用伯努利效应产生负压 伯努利效应 流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减少，反之压力会增加。借助压缩空气和真空发生器无需专用真空泵应用广泛3）挤气负压式吸盘靠机械作用实现真空和释放真空 无需真空泵系统也不需要压缩空气气源经济方便但可靠性稍差10 液压和气压传动在操作力 传动性能和控制性能方面的区别1） 操作力 液压可得到很大的直线运动力和回转力抓取重量1000到8000N 气压可得到较小的直线运动力和回转力抓取重量小于300N2）传动性能 液压压缩性小传动平稳无冲击基本上无传动滞后现象反映灵敏运动速度最高达2m/s 气压压缩空气粘度小管路损失小流速大可达较高速度但高速时平稳性差冲击较严重通常汽缸50到500mm/s3） 控制性能 液压压力P流量Q均容易控制可无极调速通过调节PQ可较方便地控制输出功率达到较高的定位精度（-0.5到 0.5） 气压低速不易控制难准确定位一般不做伺服控制（国外胭脂出气压伺服机构可以实现任意定位 精度-2mm到 2mm)11 伺服电机和步进电机的性能有何不同？一、控制精度不同（伺服电机控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证，伺服电机控制精度高于步进电机）二、低频特性不同（伺服电机运转非常平稳，即使低速时也不会出现振动现象，一般伺服电机低频性能好于步进电机）三、过载能力不同（步进电机不具备过载能力，伺服电机具有较强的过载能力）四、运行性能不同（步进电机的控制为开环控制，交流伺服驱动系统为闭环控制）五、速度响应性能不同（交流伺服系统加速度性能较好，步进电机从静止加速到工作转速需要200到400毫秒）12 有一旋转变换先绕固定坐标系Z轴转45度 再绕X轴转30度，最后绕Y轴转60度失球其次坐标做变换矩阵？A=Rot(y,60)rot(x,30)rot(z,45)13 坐标系｛B}起初与固定坐标系｛0｝相重合，现在坐标系｛B}绕Z旋转30度，然后绕旋转后的动坐标系的Xb旋转45度式写出该坐标系｛B}的其实矩阵表达式和最后矩阵表达式最初｛B}=｛1 0 0 0｝ 变换后{B｝=rot(z,30){0｝rot(x,45)0 1 0 00 0 1 00 0 0 114 点矢量V为（10.00 20.00 30.00）T相对参考系如下齐次坐标变换A=｛0.866 -0.5 0 11｝写出变换后点的矢量V的表达式并说明是什么性质的变换 写出旋转算子rot和平移算子trans0.5 0.866 0 -30 0 1 90 0 0 1变换后的矩阵A(10 20 30}T 分别进行了平移变换和旋转变换rot(Z,30 )trans(11 -3 9)

15 工业机器人控制的特点？1）机器人的控制与结构运动学和动力学密切相关2）机器人具有多个自由度 每个自由度一般包括一个伺服机构多个独立的伺服系统必须有机地协调起来组成一个多变量的控制系统并且机器人还应该有一定的智能因此工业机器人的控制系统必须采用计算机完成计算机软件担负艰巨的任务3）机器人有时设计的自由度比需要的自由度多这就是冗余的机器人在灵活性得到提高的同时控制起来比较复杂4）描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型随着状态的不同外力的变化其参数也在变化各个变量之间还存在哦和因此仅仅利用位置闭环控制不够还要利用速度设置加速度闭环。系统中经常采用重力补偿，前馈，解耦或自适应控制等方法5）机器人的动作旺旺可以通过不同的方式活着路径来完成，因此存在一个“最优”的问题，高级机器人可以利用人工智能的方法，用计算机建立起庞大的信息库，借助信息库进行控制决策管理和操作自动选择最佳的控制规律16 工业机器人常用控制方式有哪些点位式（PTP) 要求机器人能准确的控制末端执行器的工作位置而路径却无关紧要 应用在印刷电路板上安插原件 点焊 装配轨迹式 （cp)要求机器人末端执行器按照示教或编程确定的轨迹和速度运动，如果偏离预定的轨迹和速度产品就会报废 应用弧焊 喷漆切割力矩控制方式 要求机器人的手部使用适度的力或者力矩进行工作 装配抓放物体 搬运智能控制方式 要求机器人通过传感器获得周围环境的只是并根据自身内部的只是库做出相应的决策17 工业机器人常用控制策略有哪些？重力补偿 传感器位置反馈 记忆修正控制 触觉控制 听觉控制 视觉控制 自适应控制18 工业机器人控制的主要层次？分成三个层次：1）人工智能级，完成从机器人工作任务语言描述生成X(t) 人工智能学、机器人学2）控制模式级 ， 建立X（t)到T(t)之间的双向关系 X（t)-o(t)-C(t)-T(t)分别为，机器人模型、关节动力学模型、传动模型、电机模型、机器人学3） 伺服系统级 解决关节伺服控制问题 即v（t）-T（t）控制理论、机器人学19 机器人采用传感器的目的和意义？1） 感觉系统能够补偿动作精度的不足2） 能够适应工作对象的复杂性3） 能够收集周围环境的大量信息更有效地完成工作。在空间运动时候避开障碍物选择运动路线20 简述传感器主要性能指标1）灵敏度 指的是传感器输出信号变化与输入信号变化的比值 灵敏度越大输出信号的精确度越高但过高灵敏度有时候会导致稳定性下降应选择适中的灵敏度传感器2）线性度 衡量传感器输出信号和输入信号之比是否保持为常数的指标 机器人控制系统应采用线性度较高的传感器3）测量范围 指的是传感器被测量的最大允许值和最小允许值之差4）精度 指的是传感器测量输出值与实际被测值之间的误差 应该根据机器人的工作精度选择合适的传感器精度5）重复精度

6）分辨率传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化 直接影响机器人的可控程度和控制质量7）响应时间 动态性能指标 传感器输入信号变化以后其输出信号变化到一个稳态值所需时间8）可靠性 是指传感器正常运行次数和总运行次数之比22机器人语言根据作业水平分为哪几个层次？代表语言是什么1）动作级机器人语言，Unimationg公司的VAL

2）对象级机器人语言，IBM公司的AUTOPASS语言

3）任务级语言 研究中23机器人语言根据表面形式可以分为哪几类 代表语言是什么1）汇编型 VAL语言

2）编译型 斯坦福大学人工智能研究室的AL语言

3）自然语言型 如IBM的AUTOPASS语言

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