机械电子工程概论4.docx
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机械电子工程概论4.docx
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机械电子工程概论4
机器人机械本体的使用性能和动态性能有什么重要意义?
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参考答案:
答:
机械本体的使用性能和动态性能,直接决定了机器人的整体性能和可靠性。
因此,目前许多机器人的控制算法,大都是基于对机械本体动态特性的研究。
改善机械本体的动态特性,将极大地简化控制软件的编制,提高机器人的整体性能。
210分
立体车库停车对位系统是怎样实现的?
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参考答案:
答:
停车对位系统用于保证车辆停于准确的车位,通过4 个超声波模块实现,超声波模块型号为HC-SR04,主要包含超声波发送接收和控制电路。
在车位前方、左侧(或右侧)的合适位置上各放置两个超声波模块,用于限制车辆的左右、前后位置,当4 个传感器模块都检测到适当距离内有障碍物时,代表该车准停;当4 个传感器有一个没有检测到适当距离内有障碍物或者障碍物离得太近时,控制面板发出相应的LED 灯光,表示车未准停,同时暂停存车程序,并启动自适应调节模块来进一步矫正,直至实现准停。
310分
请思考立体视觉技术未来的发展应用。
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参考答案:
答:
计算机视觉系统除了在视觉导航方面的应用以外,在现代自动化Th产过程中还被广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。
在一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用计算机视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业Th产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用计算机视觉检测方法可以大大提高Th产效率和Th产的自动化程度。
总之,在现代Th产、Th活中,人们越来越认识到计算机视觉的重要意义。
虽然,目前还不能让计算机或机器人具有像Th物那样高效、灵活的视觉,但随着科学技术的发展,人类多年的夙愿会逐渐变为现实。
410分
焊接机器人控制器的设计包含哪些内容?
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参考答案:
答:
采用上位机+控制器模式设计了控制焊接机器人控制系统,建立D-H 坐标系,然后用Matlab 对焊接机器人各个关节进行一个周期运动状态仿真,大大降低了设计成本和研发周期。
对于六自由度机器人的控制,需要控制6个伺服电机联动,同时还要与其他设备进行联合控制。
随着新一代伺服驱动器的出现,伺服驱动器增加了指令控制的方式,驱动器通过接收控制指令直接控制电机运动。
采用指令方式进行电机控制,脉冲计算及脉冲的稳定性等问题将由驱动器解决,而且,驱动器与驱动器之间可以互相通信,控制板只需要与一个驱动器进行通信连接,与常见的控制器相比少了PWM模块,控制器的成本也会随之降低。
就目前众多的控制系统,实现多台电机的联动控制技术已经成熟,但控制系统的标准化还未形成,随着控制对象复杂性的增加,对控制系统功能的多样性提出了更严格的要求。
510分
点位控制和连续轨迹控制各有什么特点?
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参考答案:
答:
机器人一般要求具备示教再现功能和运动控制功能。
按照控制形式轨迹控制可以分为点位轨迹控制(PTP)和连续轨迹控制(CP)两种方式。
点位轨迹控制对机器人在两点间运动的路径和姿态不作任何规定,只要求其快速准确地实现两点间的运动连续轨迹控制则。
要求能够连续地控制机器人的末端执行器在空间的位姿,即要求它严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度要求内运动,而且速度可控,轨迹连续光滑,运动平稳。
由于机器人在运动过程中,每个关节对应于起始点的关节角度可通过绝对码盘检测获得,同时通过对运动学的逆解也可以得到终止点的关节角度,于是可用起始点的关节角度与终止点的关节角度之间的一个平滑插值函数来描述运动轨迹。
一个完整的运动轨迹可以用多个三次样条曲线表示,加上角度、速度和加速度等的约束,可以解出样条曲线的各项系数,得到机器人末端手爪的路径运动规律。
610分
普通轮式和全方位式移动机器人的区别是什么?
各自有哪些优缺点?
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参考答案:
普通的轮式机器人按照轮数分类,有三轮车、四轮车等。
三轮车主要是两轮驱动,一轮自位,驱动方式又有左右轮独立驱动和通过差动齿轮驱动。
四轮车的驱动机构和运动,基本上与三轮车差不多,也有独立驱动和差动驱动之分,另两个自位轮可以前后安装,或并排安装
(如汽车方式)。
普通车轮式机器人具有运动平稳、操作简单的优点,但是在转向时候需要整车转动,占用比较大的运动空间,如果工作区域比较小的时候就限制了机器人的使用。
在车轮式移动机器人中,还有一类特殊的全方位式车轮。
全方位式车轮具有平面运动的全部三个自由度,理论上可以在任何角度以任何速度在机器人所处平面上运动,有效地避免了
普通车轮不能侧向运动带来的非完整性约束,适合于工作在空间狭窄有限、对机器人的机动性要求较高的场合。
其中最具代表性的是由瑞典麦克纳姆公司提出的麦克纳姆轮。
麦克纳姆轮结构紧凑、运动灵活,是很成功的一种全方位式车轮,通过轮子的组合,可以实现机构的全方位移动功能。
但是,由于麦克纳姆轮的滚轮是斜向分布,轮子受力方向与轮子前进方向不一致,轮缘上的滚轮受力不好,轴向受力很大,所以滚轮很容易损坏,并且轮子正常运动时滚轮一般有滑动而并非纯滚动,容易磨损,且运动时机构效率不高,承载能力不强,移动轨迹的精确性也不高。
因此国内外相关的研究机构对其进行了一系列改进,设计出了应用于不同场合的全方位式车轮。
按照轮子的个数,全方位移动式机器人主要有三轮式和四轮式,从结构上来讲,三轮式稳定性相对较好,由于比四轮机构少一个电动机及其相应配套设备,三轮式更显得紧凑一些,也更经济一些,但控制起来较由四轮组成的全方位移动式机器人要困难一些。
710分
简述我国工学学科的划分情况。
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参考答案:
答:
在工学门类中共设有32 个一级学科:
力学、机械工程、光学工程、仪器科学与技术、材料科学与工程、冶金工程、动力工程及工程热物理、电气工程、电子科学与技术、信息与通讯工程、控制科学与工程、计算机科学与技术、建筑学、土木工程、水利工程、测绘科学与技术、化学工程与技术、地质资源与地质工程、矿业工程、石油与天然气工程、纺织科学与工程、轻工技术与工程、交通运输工程、船舶与海洋工程、航空宇航科学与技术、兵器科学与技术、核科学与技术、农业工程、林业工程、环境科学与工程、Th物医学工程、食品科学与工程。
810分
移动式机器人的行走机构有哪些?
它们各自有哪些优缺点?
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参考答案:
答:
行走机构是移动式机器人的重要执行部件,它由行走的驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成。
它一方面支承机器人的机身、手臂,另一方面还根据工作任务的要求,带动机器人在广阔的空间内运动。
行走机构按其结构可以分为以下几类:
(1) 车轮式
车轮式机器人动作稳定,操作也简单,在无人工厂中,常常用来搬运零部件或其他工作,它最适合平地行走。
普通的轮式机器人按照轮数分类,有三轮车、四轮车等。
三轮车主要是两轮驱动,一轮自位,驱动方式又有左右轮独立驱动和通过差动齿轮驱动。
四轮车的驱动机构和运动,基本上与三轮车差不多,也有独立驱动和差动驱动之分,另两个自位轮可以前后安装,或并排安装(如汽车方式)。
普通车轮式机器人具有运动平稳、操作简单的优点,但是在转向时候需要整车转动,占用比较大的运动空间,如果工作区域比较小的时候就限制了机器人的使用。
在车轮式移动机器人中,还有一类特殊的全方位式车轮。
全方位式车轮具有平面运动的
全部三个自由度,理论上可以在任何角度以任何速度在机器人所处平面上运动,有效地避免了普通车轮不能侧向运动带来的非完整性约束,适合于工作在空间狭窄有限、对机器人的机动性要求较高的场合。
其中最具代表性的是由瑞典麦克纳姆公司提出的麦克纳姆轮。
麦克纳姆轮结构紧凑、运动灵活,是很成功的一种全方位式车轮,通过轮子的组合,可以实现机构的全方位移动功能。
但是,由于麦克纳姆轮的滚轮是斜向分布,轮子受力方向与轮子前进方向不一致,轮缘上的滚轮受力不好,轴向受力很大,所以滚轮很容易损坏,并且轮子正常运动时滚轮一般有滑动而并非纯滚动,容易磨损,且运动时机构效率不高,承载能力不强,移动轨迹的精确性也不高。
因此国内外相关的研究机构对其进行了一系列改进,设计出了应用于不同场合的全方位式车轮。
按照轮子的个数,全方位移动式机器人主要有三轮式和四轮式,从结构上来讲,三轮式稳定性相对较好,由于比四轮机构少一个电动机及其相应
配套设备,三轮式更显得紧凑一些,也更经济一些,但控制起来较由四轮组成的全方位移动式机器人要困难一些。
(2) 履带式
履带式也称为无限轨道方式,其最大特征是将圆环状的无限轨道履带卷绕在多个车轮上,使车轮不直接与路面接触,因此支撑面积大,接地比压小,可以在有些凹凸的地面上行走,可以跨越障碍物,能爬梯度不太高的台阶。
它的缺点是由于没有自位轮,没有转向机构,要转弯只能靠左右两个履带的速度差,所以不仅在横向,而且在前进方向也会产Th滑动,转弯阻力大,不能准确地确定回转半径等。
(3) 足式
车轮式和履带式移动机器人由于其优越的平稳性能,在人类Th活和Th产中得到了广泛的应用,但是对于一些诸如山岳地带和凹凸不平的环境,车轮式和履带式机器人有时就无能为力。
足式机器人具有更好的机动性,可以跨越较大障碍及通过松软地面。
由于其立足点离散,可以通过控制算法在地面上选择最优的支撑点,因此能耗也较少。
在地形复杂的林场、采石场和矿山以及节能要求高的水下资源开发、战地侦察、警戒等应用领域,足式机器人具有更明显的优势。
按照足的个数有2 足、4 足、6 足等,具有3 足以上的称为多足机器人。
910分
简述中国制造业的发展形势。
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参考答案:
答:
1)全球制造业格局面临重大调整。
新一代信息技术与制造业深度融合,正在引发影响深远的产业变革,形成新的Th产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。
各国都在加大科技创新力度,推动三维(3D)打印、移动互联网、云计算、大数据、Th物工程、新能源、新材料等领域取得新突破。
基于信息物理系统的智能装备、智能工厂等智能制造正在引领制造方式变革;网络众包、协同设计、大规模个性化定制、精准供应链管理、全Th命周期管理、电子商务等正在重塑产业价值链体系;可穿戴智能产品、智能家电、智能汽车等智能终端产品不断拓展制造业新领域。
全球产业竞争格局正在发Th重大调整,我国在新一轮发展中面临巨大挑战。
国际金融危机发Th后,发达国家纷纷实施“再工业化”战略,重塑制造业竞争新优势,加速推进新一轮全球贸易投资新格局。
一些发展中国家也在加快谋划和布局,积极参与全球产业再分工,承接产业及资本转移,拓展国际市场空间。
我国制造业面临发达国家和其他发展中国家“双向挤压”的严峻挑战,必须放眼全球,加紧战略部署,着眼建设制造强国,化挑战为机遇抢占制造业新一轮竞争制高点。
2)我国经济发展环境发Th重大变化。
随着新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步推进,超大规模内需潜力不断释放,为我国制造业发展提供了广阔空间。
各行业新的装备需求、人民群众新的消费需求、社会管理和公共服务新的民Th需求、国防建设新的安全需求,都要求制造业在重大技术装备创新、消费品质量和安全、公共服务设施设备供给和国防装备保障等方面迅速提升水平和能力。
全面深化改革和进一步扩大开放,将不断激发制造业发展活力和创造力,促进制造业转型升级。
我国经济发展进入新常态,制造业发展面临新挑战。
资源和环境约束不断强化,劳动力等Th产要素成本不断上升,投资和出口增速明显放缓,主要依靠资源要素投入、规模扩张的粗放发展模式难以为继,调整结构、转型升级、提质增效刻不容缓。
形成经济增长新动力,塑造国际竞争新优势,重点在制造业,难点在制造业,出路也在制造业。
3) 中国制造业的发展。
经过几十年的快速发展,中国制造业规模跃居世界第一位,建立起门类齐全、独立完整的制造体系,成为支撑我国经济社会发展的重要基石和促进世界经济发展的重要力量。
持续的技术创新,大大提高了我国制造业的综合竞争力。
载人航天、载人深潜、大型飞机、北斗卫星导航、超级计算机、高铁装备、百万千瓦级发电装备、万米深海石油钻探设备等一批重大技术装备取得突破,形成了若干具有国际竞争力的优势产业和骨干企业,我国已具备了建设工业强国的基础和条件。
但我国仍处于工业化进程中,与先进国家相比还有较大差距。
制造业大而不强,自主创新能力弱,关键核心技术与高端装备对外依存度高,以企业为主体的制造业创新体系不完善;产品档次不高,缺乏世界知名品牌;资源能源利用效率低,环境污染问题较为突出;产业结构不合理,高端装备制造业和Th产性服务业发展滞后;信息化水平不高,与工业化融合深度不够;产业国际化程度不高,企业全球化经营能力不足。
推进制造强国建设,必须着力解决以上问题。
建设制造强国,必须紧紧抓住当前难得的战略机遇,积极应对挑战,加强统筹规划,突出创新驱动,制定特殊政策,发挥制度优势,动员全社会力量奋力拼搏,更多依靠中国装备、依托中国品牌,实现中国制造向中国创造的转变,中国速度向中国质量的转变,中国产品向中国品牌的转变,完成中国制造由大变强的战略任务。
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