《机器人技术》习题集 东北大学网络教育学院
《机器人技术》习题集
第1章 绪论
一、选择题（4选1）
1．机器人的定义中，突出强调的是 1)．具有人的形象 2)．模仿人的功能 3)．像人一样思维 4)．感知能力很强
2．当代机器人大军中最主要的机器人为：
1)．工业机器人
2)．军用机器人 3)．服务机器人
4)．特种机器人
3．当代机器人主要源于以下两个分支： 1)．计算机与数控机床 2)．遥操作机与计算机 3)．遥操作机与数控机床 4)．计算机与人工智能
4．哪个国家曾经赢得了“机器人王国”的美称？
1)．美国
2)．英国 3)．日本
4)．中国
5．机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。一般说来 1)．绝对定位精度高于重复定位精度， 2)．重复定位精度高于绝对定位精度 3)．机械精度高于控制精度 4)．控制精度高于分辨率精度
二、判断题（Y/N）
1．工业机器人亦称之为操作机。 2．机械手亦可称之为机器人。
3．工业机器人工作站是由一台或两台机器人所构成的生产体系。 4．只有两台以上的机器人互相配合才能构成机器人工作站。 5．机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的转轴数目。 6．机器人的自由度数目就是机器人本体上所具有的主动轴数目。 7．机器人的自由度数目就是机器人所具有独立坐标轴运动的数目。
8．完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
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9．机器人分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。
10．承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 三、简答题
1．什么是机器人学？一般包括哪些内容？ 2．机器人是如何分代的？
3．按照机器人的构成机构，机器人是如何进行分类的？ 4．多关节型机器人的主要特点（优缺点）有哪些？ 5．并联机器人的主要特点（优缺点）有哪些？ 6．按照驱动方式的不同机器人分为哪几种类型？
7．什么是机器人的内部传感器和外部传感器？举例说明之。 8．根据机器人组成原理，机器人是由哪4部分组成？ 9．机器人技术的相关学科有哪些？
10．机器人学科的知识构成主要包括哪些内容？ 11．什么是机器人死区（dead zone）？
四、分析与计算题
1．机器人的应用和普及会不会引起大量人员失业，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）
1．一个刚体在空间运动具有几个自由度？ 1)．3个 2)．4个 3)．5个 4)．6个
2．手部的位姿是由哪两部分变量构成的？ 1)．位置与速度 2)．姿态与位置 3)．位置与运行状态 4)．姿态与速度 二、判断题（Y/N） 1．一、二、三维空间可以是几何空间，也可以不是几何空间。 2．高维空间是一个虚拟的空间，但它也是非常实际的。 3．高维向量是由高维空间扩展而成的。 4．关节空间是由全部关节参数构成的。
5．正交变换矩阵R为正交矩阵。
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6．正交坐标变换矩阵R实现了由基坐标系B到手坐标系H的正交坐标变换。 7．齐次矩阵将转动和移动组合在一个4×4矩阵中。
8．如果是相对于基坐标系B的运动，其相应的齐次变换矩阵左乘原齐次变换矩阵。 9．如果是相对于手坐标系H的运动，其相应的齐次变换矩阵左乘原齐次变换矩阵。 10．任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。 11．复合运动齐次矩阵的建立是由全部简单运动齐次矩阵求和所形成的。 12．一般说来，齐次矩阵的乘积满足交换律。
13．齐次变换矩阵的建立过程，便是在为机构建立运动模型的过程。
三、简答题
1．描述刚体姿态的绕X-Y-Z轴转动的角度都称作为什么？ 2．齐次向量是怎样定义的？试举例说明之。 四、分析与计算题
1．试判断下列矩阵是否是正交矩阵？
? 1） ?0?10??100? ?1? ?00???1002） ???001? ?0?10?????0013） ???100? ?011?????0?10?4） ???100? ??001????010?5） ??01?1? ?100???????0?10?2．齐次矩阵表示为??001??2????10?，利用齐次矩阵的性质求出矩阵中“？”符号的元素。??001??3. 已知R为旋转矩阵，b为平移向量，试写出相应的齐次矩阵。
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?100??3?? b???2?
R??001???????0?10????5??4．用齐次矩阵表示如下顺序的运动：
（1） 绕Z轴转动90度 ； （2） 绕X轴转动-90度 ； （3） 移动（3，7，9）。
5．当动坐标先绕基坐标Z轴转动90度，再绕基坐标X轴转动-90度，再在基坐标上移动（3，7，9）。试用齐次坐标法描述当前动坐标的位姿。
6．手坐标上的向量a=[0 2 0]T，先沿基坐标YB轴移动10为b，再分别绕基坐标XB轴和手坐标XH轴转-90?分别为c和d，试通过齐次变换矩阵，计算该向量变换后的基座标值。 7. 已知坐标系中点U的位置矢量U=[7 3 2 1]T，将此点绕Z轴旋转90°，再绕Y轴旋转90°，求旋转变换后所得的点W。
第3章 机器人运动学
一、选择题（4选1）
1．对于转动关节而言，关节变量是D-H参数中的 1)．关节角
2)．杆件长度 3)．横距 4)．扭转角
2．对于移动（平动）关节而言，关节变量是D-H参数中的 1)．关节角
2)．杆件长度 3)．横距 4)．扭转角
3．运动正问题是实现如下变换： 1)．从关节空间到操作空间的变换 2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)．从操作空间到关节空间的变换 4．运动逆问题是实现如下变换： 1)．从关节空间到操作空间的变换 2)．从操作空间到迪卡尔空间的变换 3)．从迪卡尔空间到关节空间的变换 4)．从操作空间到任务空间的变换 二、判断题（Y/N）
1．串联关节机器人的关节坐标序号排列是从手部末端顺序排到基座。 2．机构关节数的计算是将全部主动关节和被动关节数求和。
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3．关节i的坐标系放在i-1关节的末端。 4．关节i的效应表现在i 关节的末端。
5．形成手臂解多解性的主要原因是求反三角函数的值不唯一。
6．速度运动学是讨论运动的几何学及与时间有关的量，即讨论机器人速度的运动学问题。
7．速度运动学的正问题是将关节空间的速度变换为操作空间的速度，其变换关系为雅克比矩阵。 8．手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。 9．串联关节机器人的正运动学问题求解易，逆运动学问题求解难。 10．并联关节机器人的正运动学问题求解易，逆运动学问题求解难。 三、简答题
1．机器人关节是如何定义的？机器人的两种关节类型是什么？ 2．根据D-H方法定义的4个关节参数是什么？ 3．什么是位置运动学、正向运动学和逆向运动学？ 4．雅克比矩阵的力学意义是什么？ 四、分析与计算题
1．一个两关节机器人，关节1、2的齐次变换矩阵分别为A1和A2，试求该机器人的坐标变换矩阵。
?c?1?s?A1??1?0??00?s?10c?1?10000??c?2?s?0??A2??2?00???1??0
0s?20?c?210000?0??d2??1?
2. 如图所示具有转动关节的单手臂和手腕。已知手部起始位姿矩阵为
?0?1G1???0??010000?1002?6??2??1?
若手臂绕Z0轴旋转+90°，则手部到达G2；若手臂不动，仅手部绕手腕Z1轴旋转+90°，则手部到达G3。。. 试写出手部坐标系{G2}及{G3}的矩阵表达式。
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