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《机器人技术》习题集答案东北大学网络教育学院 《机器人技术》习题集答案 东北大学网络教育学院 PAGE PAGE 2 《机器人技术》习题集答案 第 1 章 绪论 一、选择题（4 选 1） 1—2）；2—1）；3—3）；4—3）；5—2） 二、判断题（Y/N） 1—Y；2—Y；3—Y；4—N；5—N；6—Y；7—Y；8—Y；9—Y；10—Y 三、简答题 1． 机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。一般包括：机器人结构、机器人坐 标系统、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制、机器感知、机器视觉、机器人语言、决策与规 划等。相比机器人技术研究的更为概括、抽象和理论一些。 2． 一般将机器人分为三代。 第一代为示教再现型机器人。由操作人员预先给出（示教）机器人的运动轨迹，然后机器人准确地重复再现这种轨迹。 第二代为感觉判断型机器人，亦称为感知融合智能机器人。机器人带有一些可感知环境的装置，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应变化的环境。 第三代为自主感知型机器人，亦称为自主感知思维智能机器人。机器人具有多种感知功能， 可进行复杂的逻辑推理、判断及决策，可在作业环境中独立行动；具有发现问题且能自主地 解决问题的能力。 3． 直角坐标机器人圆柱坐标机器人极坐标机器人 多关节型机器人 串联关节机器人 垂直关节机器人水平关节机器人 并联关节机器人 串并联关节机器人 4． 优点：结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他机器人协调工作， 避障性好 缺点：位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合，设计与控制比较复杂 5． 优点：刚性好，结构稳定，承载能力高，运动精度高缺点：活动空间小。 6． 气动机器人液压机器人电动机器人 新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等） 7． 内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。是机器人自身运动与正常工作所必需的； 外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。如视觉、听觉、触觉等。是适应特定环境，完成特定任务所必需的。 8． 机器人本体，控制器，任务，环境——机器人的设计与制造是和机器人的任务和环境密不可分的。 9． 数学（立体几何、线性代数、微分方程、拓扑学等） 力学（工程力学、结构力学、弹塑性力学、流体力学——气动、液压） 机械学 电子学和微电子学控制理论与系统 计算机 通讯工程系统工程 生物学与仿生学人工智能 人工生命等。 10． 坐标系统与坐标变换运动学与动力学 轨迹规划 机械工程与机电一体化控制工程 机器视觉与图像工程语言与声音识别 自学习与自组织系统仿真 人工智能（专家系统，模糊推理，神经网络等） 人体工程学 多智能体系统等 11． 对于关节型机器人，常常由于结构原因使得机器人存在手部不能到达的作业区域，称之为死区(dead zone)。死区的存在导致机器人在执行某作业时而不能完成任务。 四、分析与计算题 1． 答：机器人的应用和普及是发展经济和生产力的需要。因为机器人不仅可以提高产品质量和生产效率， 而且可以减轻劳动强度，改善生产环境。机器人的应用和普及必然要替代一部分从事重复性劳动的技 术工人。先进国家的实践经验，机器人的大量使用并没有引起劳动力失业的增加，而是引起劳动力的转移，从繁重的“蓝领劳动力”转向层次更高的“白领技术人员”，设计、使用和维护机器人；从第2产业的生产第一线转向第 3 产业，提高人们的生活质量。因此不会造成严重的社会问题。 第 2 章 空间、坐标与变换 一、选择题（4 选 1） 1—4)；2—2)．姿态与位置 ? 二、判断题（Y/N） 1—Y；2—Y；3—N；4—Y；5—Y；6—N；7—Y；8—Y；9—N；10—Y；11—N；12—N；13—Y 三、简答题 1． 绕X 轴转动为侧摆，亦称航向角绕Y 轴转动为俯仰角 绕 Z 轴转动为横滚角 2． 一般说来，以（N+1）维矢量来表示N 维位置矢量，称为齐次坐标表示法。因此齐次向量是不唯一的。最简单的表示方法是增加一维，其值为1。 四、分析与计算题 1． 解：将矩阵乘其转置矩阵，乘积为单位矩阵，故为正交矩阵；如果不是单位阵，则不是正交矩阵。计算结果：1）、2）、4）为正交矩阵，3）、5）不是。 2． 解： 设 A ? ? x 0 ? 1 ?? y 0 0 ? ? z ? 1 0 ? 0? 1? ? ，根据齐次矩阵的性质，故 w=0. 2? ? ?w 0 0 1? ? x 0 ? 1 0? ? y 0 0 1?  ?R P? 由于 A ? ? ? ? ? ? ， 因为R 正交矩阵， ? z ? 1 0 2? ?0 0 0 1? ? 0 1 ?