Ngân hàng câu hỏi thi điều khiển robot 2023

Ngân hàng câu hỏi thi điều khiển robot 2023, câu hỏi thi kết thúc học phần điều khiển robot, DHHH...........................................................................................................

NGÂN HÀNG CÂU HỎI THI HP ĐIỀU KHIỂN ROBOT

Gói câu hỏi 1 (mỗi câu 2 điểm)

Câu 1

Bài toán quan trọng trong nghiên cứu Rôbốt là giải các phương trình động học ngược của Rô bốt để tìm các giá trị biến trục

Với Rô bốt Stanford ( 06 bậc tự do, đã đề cập trong chương trình học), ta đã có ma trận vị trí tay nắm ( khớp 6) so với gốc Rôbốt, quan hệ khớp 1 so với gốc Rô bốt

và ma trận quan hệ giữa bàn kẹp (tay nắm ) với khớp 1 tính bằng:

1

2 4 5 6 4 6 2 5 6 2 4 5 6 4 6 2 5 6 2 4 5 2 5 2 3

2 4 5 6 4 6 2 5 6 2 4 5 6 4 6 2 5 6 2 4 5

1

6

R

H

C C C C S S S S C C C C C S S S S S C C S S C S d

S C C C S S C S S S C C S S C C S S S C S C

T

−

−

Hãy giải bài toán động học vị trí Rôbốt để tìm biến trục đầu tiên θ 1=? Là hàm của

n, o, a, p ?

Câu 2

Cho ba khung toạ độ A, B, C nằm trong cùng hệ quy chiếu với quan hệ như sau:

B

−

Hãy xác định ma trận mô tả khung toạ độ C xét trong hệ quy chiếu là A ?

Câu 3:

Hãy trình bày phương pháp điều khiển các khớp trục bằng momen tính τi?

Câu 4

Một Rô bốt có bàn kẹp ở vị trí xác định bằng ma trận trong hệ quy chiếu gốc:

1 0 0 3

0 0 1 5

0 1 0 1

0 0 0 1

A

=

Để làm nhiệm vụ, bàn kẹp phải lần lượt thực hiện các biến đổi so với hệ gốc như sau:

1- Quay xung quanh trục z một góc bằng -900, sau đó

2- Quay xung quanh trục y một góc bằng 450, sau đó

3- Tịnh tiến một khoảng bằng [ 4 7 5 ]

Hãy xác định ma trận mô tả từng vị trí trên của bàn kẹp?

Câu 5

- Hai khung toạ độ 1 và 2 có tư thế (vị trí và hướng) mô tả bằng ma trận sau:

;

−

Thực hiện một phép biến đổi T đối với khung tọa độ 1 thì kết quả là khung

tọa độ 2 Hãy xác định phép T= ?

- Trình bày phương pháp điều khiển Robot trong không gian Đề Các

- Trình bày ưu, nhược điểm của phương pháp

Câu 6

- Tính kết quả của phép Lăn, Hất, Lệch: RPY(600,900, -900) = ?

- Thực hiện phép biến đổi này với một bàn kẹp có vị trí xác định bằng ma trận:

1 0 0 2

0 0 1 3

0 1 0 4

0 0 0 1

H

=

Hãy xác định vị trí mới của bàn kẹp?

Câu 7

- Tính kết quả của phép biến đổi: Cyl (α,r,h) = Cyl(600,1 ,5)= ?

- Áp dụng phép biến đổi này đối với một bàn kẹp của Rô bốt đang ở vị trí xác định bằng ma trận A:

0 0 1 1

0 1 0 0

1 0 0 6

0 0 0 1

A

−

=

Hãy xác định vị trí mới của bàn kẹp?

Câu 8

- Tính kết quả của phép biến đổi: Euler (0, -600, 900) = ?

- Áp dụng phép biến đổi này đối với một bàn kẹp của Rô bốt đang ở vị trí xác định bằng ma trận A:

0 0 1 2

0 1 0 2

1 0 0 1

0 0 0 1

A

−

=

Hãy xác định vị trí mới của bàn kẹp?

Câu 9

Cho bàn kẹp Robot có vị trí xác định bởi ma trận:

























1 0 0 0

2 1 0 0

1 0 1 0

2 0 0 1

Thực hiện phép biến đổi theo hệ tọa độ cầu Sph (900,600,3) đưa bàn kẹp đến vị trí

mới Hãy tính toán vị trí mới này?

Câu 10

- Tính kết quả của phép biến đổi: Cyl (α,r,h) = Cyl(600,2,6)= ?

- Áp dụng phép biến đổi này đối với một bàn kẹp của Rô bốt đang ở vị trí xác định

bằng ma trận A:

0 0 1 1

0 1 0 0

1 0 0 6

0 0 0 1

A

=

Hãy xác định vị trí mới của bàn kẹp?

Gói câu hỏi 2 (mỗi câu 3 điểm)

Câu 1

Cho hai khung toạ độ A và B nằm trong cùng hệ quy chiếu gốc mô tả bằng

ma trận :

;

−

Giả sử có lực và mô men tính trong hệ toạ độ A mô tả bằng véc tơ lực tổng quát:

A

F = [0 0 1000 1000 0 500]T

Hãy xác định véc tơ lực trên với hệ quy chiếu là khung toạ độ B ?

Câu 2

Cho hai khung toạ độ A và B nằm trong cùng hệ quy chiếu gốc mô tả tương ứng bằng ma trận :

;

−

Giả sử có phép biến đổi vi sai tính trong hệ toạ độ B với véc tơ vi sai bằng:

BD = [0 0.1 0.1 0 0.1 0]T

Hãy xác định toán tử của phép biến đổi vi sai nói trên với hệ quy chiếu là

khung toạ độ A ?

Câu 3

Cho các KTĐ: 0 ( Xo, Yo, Zo ); 1 ( X1, Y1, Z1); 2 ( X2, Y2, Z2 ); 3 (X3,Y3,Z3) như

hình vẽ sau:

a- Xác định ma trận quan hệ 0T1, 1T0 , 2T0 0T2 ?

b- Xác định ma trận quan hệ 3T0 , 2T3 ?

Câu 4

Thực hiện nhiệm vụ lắp một ốc vào lỗ H, dụng cụ lắp ráp được đặt trong tay nắm

Rô bốt với vị trí so với tay nắm được mô tả bằng ma trận E:

1 0 0 6

0 1 0 7

0 0 1 9

0 0 0 1

E

=

Để đưa ốc vào lỗ, dụng cụ cần tác động một lực và mô men tại khung toạ độ lỗ H

f = 10i + 0j + 5 k đơn vị lực

m = 0i + 10j + 0 k đơn vị mô men

Xác định lực và mô men tương đương trên khung tọa độ T6 ( khung toạ độ tay nắm )

Câu 5

Thực hiện nhiệm vụ lắp một ốc vào lỗ H, dụng cụ lắp ráp được đặt trong tay nắm

Rô bốt với vị trí so với tay nắm được mô tả bằng ma trận E:

1 0 0 1

0 1 0 0

0 0 1 9

0 0 0 1

E

=

Để đưa ốc vào lỗ, dụng cụ cần tác động một lực và mô men tại khung toạ độ lỗ H

f = 0i + 5j + 10 k đơn vị lực

m = 0i + 0j + 10 k đơn vị mô men

Xác định lực và mô men tương đương trên khung tọa độ T6 (khung toạ độ tay nắm)?

Câu 6

Cho hai khung toạ độ A và B nằm trong cùng hệ quy chiếu gốc mô tả tương ứng bằng ma trận :

0 0 1 2 1 0 0 1

;

−

Giả sử có phép biến đổi vi sai tính trong hệ toạ độ A với véc tơ vi sai bằng:

AD = [0 0.1 1.0 0 0.1 0]T

Hãy xác định toán tử của phép biến đổi vi sai nói trên với hệ quy chiếu là khung toạ độ B ?

Câu 7

Trình bày phương pháp điều khiển PD bù gia tốc trọng trường Chứng minh hệ điều khiển theo phương pháp này ổn định theo tiêu chuẩn Lyapunov?

Câu 8

- Giải thích ý nghĩa của các phần tử trong phép biến đổi đồng nhất như là một

khung toạ độ mô tả bằng ma trận T, điều kiện cần và đủ của các phần tử trong ma trận để T là một phép biến đổi đồng nhất ?

T

=

- Chứng minh khi T mô tả một phép biến đổi đồng nhất hoặc một khung tọa độ, ma

trận đảo của T có thể tính nhanh theo công thức:

1

.

x y z

x y z

x y z

T

−

−

−

r ur

r ur

r ur

-Xác định ma trận nào là ma trận mô tả phép biến đổi đồng nhất trong các ma trận sau:

Câu 9

Chứng minh toán tử vi sai của phép biến đổi vi sai tổng quát:

∆ = Trans ( dx, dy , dz) Rot ( k, dθ) - I

có thể được viết thành :

0 0 0

d d d

−

−

∆ =

Với δx ≈k d x θ δ ; y ≈k d y θ δ ; z ≈k d z θ ; là các góc quay vi sai tương đương quanh các trục

x, y, z

Câu 10

Cho hai khung toạ độ A và B nằm trong cùng hệ quy chiếu gốc mô tả bằng ma trận :

;

−

Giả sử có phép biến đổi vi sai tính trong hệ toạ độ A với véc tơ vi sai bằng:

D = [0 0 0.1 0 0.1 0]T

Hãy xác định toán tử của phép biến đổi vi sai nói trên với hệ quy chiếu là khung toạ độ B ?

Gói câu hỏi 3 (mỗi câu 50 điểm)

Câu 1

Cho mô hình máy xúc ( Excavator) 4 bậc tự do trong hình vẽ sau:

Dùng quy tắc Denavit-Hartenherg đặt các khung toạ độ tại các trục chuyển động của máy xúc như trên hình

Hãy điền vào bảng đặc tính sau

OO 1 = H 1

O 1 O 2 = H 2

O 2 O 3 = H 3

O 3 O 4 = H 4

Trên cơ sở đã điền vào bảng đặc tính, hãy xác định các ma trận A1, A2, A3, A4 và tính cột thứ 2 và cột thứ 4 của hàm Jacobi của cơ cấu máy xúc trên

Câu 2

Cho Robot 03 bậc tự do ( Dạng Spherical Arm) có cấu trúc như hình vẽ :

Spherical Arm Robot (RRT)

Dùng Quy tắc Denavit-Hartenberg để đặt các KTĐ tại các khớp trục Rôbốt

- Hãy xác định các thông số còn lại của Rôbốt trong bảng sau và tính các

ma trận A1, A2, A3.

Hãy xác định phương trình động học thuận vị trí cho robot 3 bậc tự do ở trên

Hãy tính cột thứ 1và cột thứ 2 của ma trận hàm Jacobi đối với bàn kẹp HJ của cơ cấu Robot ở trên?

Câu 3

Cho Robot với các khung toạ độ được đặt theo quy tắc Denavit - Hartenberg ở hình vẽ sau:

Rôbốt 06 bậc tự do ( Cánh tay người kết hợp với cổ tay hình cầu)

Hãy xác định các tham số của ma trận từ A1 đến A6 trong bảng sau:

A4 θ4

Trên cơ sở đã xác định bảng tham số của Robot 6 bậc tự do ở trên, hãy tính các

ma trận A1, A2, A3, A4, A5, A6 và cột thứ 5, cột thứ 6 của ma trận Jacobi của cơ cấu Robot này

Câu 4

Cho Rô bốt 4 bậc tự do trong hình vẽ sau:

Hãy xác định các tham số của ma trận A1, A2, A3, A4 trong bảng sau

và tính các ma trận này?

2A3 d 3

Với Robot SCARA 4 bậc tự do ở trên, hãy tính các ma trận A1, A2, A3, A4 và cột thứ 2, cột thứ 4 của hàm Jacobi

Câu 5

Cho Rô bốt SCARA 4 bậc tự do trong hình sau:

Rôbốt SCARA (RRTR)

Dùng quy tắc Denavit-Hartenberg đặt các khung toạ độ tại các khớp trục

- Hãy xác định các tham số của ma trận A1, A2, A3, A4 trong bảng sau:

A3 d4

- Từ đó hãy xác định các ma trận A1, A2, A3, A4 ?

Khung tọa độ x4y4z4 gắn với bàn kẹp của Robot Hãy xác định cột thứ 2 và cột thứ

4 của ma trận hàm Jacobi đối với bàn kẹp HJ của cơ cấu này

Câu 6

Cho Rô bốt dạng cánh tay người ( Anthropomorphic arm) mô tả trong hình 1 với các Khung toạ độ đặt tại các khớp trục theo Quy tắc Denavit-Hartenberg:

Authropomorphic arm Robot

- Hãy xác định các tham số của Rôbốt trong bảng sau, Từ đó tính các ma trận A1,A2,A3 ?

KTĐ q n θn d n a n αn sinααn cosααn

-Hãy tính hàm Jacobi của cơ cấu Robot trên?

Câu 7

Cho Robot với các khung toạ độ được đặt theo quy tắc Denavit - Hartenberg ở hình vẽ sau:

Rôbốt 06 bậc tự do ( Cánh tay người kết hợp với cổ tay hình cầu)

Hãy xác định các tham số của ma trận từ A1 đến A6 trong bảng sau:

KTĐ q n θn d n a n αn sinααn cosααn

Trên cơ sở đã xác định bảng tham số của Robot 6 bậc tự do ở trên, hãy tính các ma trận A1, A2, A3, A4, A5, A6 và cột thứ 4 của ma trận Jacobi của cơ cấu Robot này

Câu 8

Cho mô hình máy xúc ( Excavator) 4 bậc tự do trong hình vẽ sau:

OO1 = H 1

O 1 O 2 = H 2

O 2 O 3 = H 3

O 3 O 4 = H 4

Dùng quy tắc Denavit-Hartenherg đặt các khung toạ độ tại các trục chuyển động của máy xúc như trên hình

Hãy điền vào bảng đặc tính sau

Trên cơ sở đã điền vào bảng đặc tính, hãy xác định các ma trận A1, A2, A3, A4 và phương trình động học vị trí của cơ cấu máy xúc trên

Câu 9

Cho Rô bốt 4 bậc tự do trong hình vẽ sau:

Hãy xác định các tham số của ma trận A1, A2, A3, A4 trong bảng sau và tính các ma trận này?

Với Robot SCARA 4 bậc tự do ở trên, hãy tính các ma trận A1, A2, A3, A4 và

phương trình động học vị trí

Câu 10

Cho Rô bốt SCARA 4 bậc tự do trong hình sau:

Rôbốt SCARA (RRTR)

Dùng quy tắc Denavit-Hartenberg đặt các khung toạ độ tại các khớp trục

- Hãy xác định các tham số của ma trận A1, A2, A3, A4 trong bảng sau:

KTĐ q n θn d n a n αn sinααn cosααn

- Từ đó hãy xác định các ma trận A1, A2, A3, A4 ?

Khung tọa độ x4y4z4 gắn với bàn kẹp của Robot Hãy xác định phương trình động học vị trí của cơ cấu này