Regelungstechnik in der Robotik: Online-Quiz für Mechatronik-Studierende

Question 1

Welche der aufgeführten Größen wird bei der Kraftregelung typischerweise nicht gemessen?

Accepted Answer

Die Position des Roboters, die angibt, wo er sich im Raum befindet.

Answer

Die Geschwindigkeit des Roboters, die angibt, wie schnell er sich bewegt.

Answer

Die Kraft, die auf den Roboter ausgeübt wird, die für die Steuerung der Bewegung unerlässlich ist.

Answer

Das Drehmoment, das auf den Motor ausgeübt wird, das für die Erzeugung von Bewegung erforderlich ist.

Question 2

Welchen Hauptvorteil bieten Zustandsbeobachter in der Regelungstechnik?

Accepted Answer

Die Schätzung nicht direkt messbarer Zustände, wodurch eine bessere Regelung ermöglicht wird.

Answer

Die Reduzierung der Anzahl der benötigten Sensoren, was Kosten und Komplexität des Systems senkt.

Answer

Die Vereinfachung der Implementierung der Regelung, indem komplexe mathematische Modelle vermieden werden.

Answer

Die Erhöhung der Rechenzeit der Regelung, wodurch eine schnellere Reaktion auf Änderungen ermöglicht wird.

Question 3

Welches ist das vorrangige Ziel der Bewegungsplanung?

Accepted Answer

Die Berechnung eines Pfades, der Hindernisse vermeidet und eine reibungslose Bewegung gewährleistet.

Answer

Die Optimierung der Bewegungsdauer, um die Effizienz zu maximieren.

Answer

Die Minimierung des Energieverbrauchs, um die Betriebskosten zu senken.

Answer

Die Maximierung der Präzision, um Fehler zu minimieren.

Question 4

Welche Technik wird in der Regelungstechnik häufig zur Kompensation der Auswirkungen von Reibung eingesetzt?

Accepted Answer

Smith-Prädiktor, der ein Modell der Reibung verwendet, um deren Auswirkungen vorherzusagen und zu kompensieren.

Answer

Luenberger-Beobachter, die Zustände schätzen, die nicht direkt gemessen werden können.

Answer

Sliding-Mode-Regler, die ein nichtlineares Regelungsgesetz verwenden, um das System in einen gewünschten Zustand zu zwingen.

Answer

Adaptive Filter, die sich online an die sich ändernden Bedingungen anpassen, einschließlich Reibungseffekten.

Question 5

Worin besteht der grundlegende Unterschied zwischen einem offenen und einem geschlossenen Regelkreis?

Accepted Answer

In einem geschlossenen Regelkreis wird die Regelgröße direkt gemessen und zur Regelung verwendet.

Answer

In einem offenen Regelkreis wird die Ausgangsgröße nicht gemessen und zur Regelung verwendet.

Answer

In einem offenen Regelkreis wird die Regelgröße über einen Beobachter geschätzt und zur Regelung verwendet.

Answer

In einem geschlossenen Regelkreis wird die Stellgröße nicht gemessen und zur Regelung verwendet.

Question 6

Welche Aussage über die Stabilität von Regelsystemen ist korrekt?

Accepted Answer

Ein System ist stabil, wenn sich seine Pollage im linken Halbraum der komplexen Ebene befindet.

Answer

Ein System ist stabil, wenn seine Polstellen außerhalb des Einheitskreises liegen.

Answer

Ein System ist stabil, wenn sein Phasenrand positiv ist.

Answer

Ein System ist stabil, wenn seine Verstärkung kleiner als 1 ist.

Question 7

In welchen Bereichen der Robotik findet die Regelungstechnik typischerweise Anwendung?

Accepted Answer

In allen oben genannten Bereichen.

Answer

In Industrierobotern, die in Fertigungsanlagen eingesetzt werden.

Answer

In medizinischen Robotern, die bei Operationen und Rehabilitationen eingesetzt werden.

Answer

In Servicerobotern, die Aufgaben wie Reinigung und Lieferung erledigen.

Question 8

Welche der folgenden Aussagen zur Regelungstechnik in der Robotik ist richtig?

Accepted Answer

Regelungsalgorithmen werden in der Robotik oft online berechnet, um auf sich ändernde Bedingungen zu reagieren.

Accepted Answer

Bewegungssteuerung in der Robotik umfasst die Planung und Steuerung der Bewegung von Roboterarmen.

Answer

Kraftregelung in der Robotik wird nur zur Regelung der Kraft auf ein einzelnes Gelenk eingesetzt.

Answer

Regelungstechnik in der Robotik spielt keine Rolle bei der Interaktion mit der Umgebung.

Question 9

Welche Methode zur Pfadplanung für Roboter nutzt mathematische Optimierungstechniken?

Accepted Answer

Lagrangesche Optimierung

Answer

Neuronale Netze

Answer

Fuzzy-Logik

Answer

Zufällige Baumsuche

Question 10

Welche Methode ermöglicht es Robotern, ihr Verhalten flexibel an veränderliche Umgebungsbedingungen anzupassen?

Accepted Answer

Adaptive Steuerung

Answer

Lineare Optimierung

Answer

Nichtlineare Steuerung

Answer

Optimale Steuerung

Question 11

Welche Eigenschaft beschreibt die Fähigkeit eines Regelsystems, Störungen effektiv zu kompensieren?

Accepted Answer

Störunterdrückung

Answer

Robustheit

Answer

Anpassungsfähigkeit

Answer

Stabilität

Question 12

Welcher Regleralgorithmus basiert auf der Prognose des zukünftigen Systemverhaltens?

Accepted Answer

Modellprädiktive Regelung

Answer

Lineare quadratisch-gaußsche Regelung

Answer

Robuste Regelung

Answer

Fuzzy-Regelung

Question 13

In welchem Anwendungsbereich ist eine hochpräzise Kraftregelung besonders wichtig?

Accepted Answer

Roboterchirurgie

Answer

Industrierobotik

Answer

Mobile Robotik

Answer

Servicerobotik

Question 14

Welcher Reglertyp wird in der Robotik häufig eingesetzt, um sowohl statische als auch dynamische Systemfehler zu kompensieren?

Accepted Answer

PID-Regler

Answer

P-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

Zweipunktregler

Question 15

Welche Aufgabe erfüllt ein Kalman-Filter in der Robotik?

Accepted Answer

Schätzen des Zustands eines Robotersystems unter Berücksichtigung von Messrauschen

Answer

Bereitstellen optimaler Steuersignale für Roboterantriebe

Answer

Entwerfen von Regelalgorithmen für nichtlineare Robotersysteme

Answer

Planen von Kollisionsfreien Roboterpfaden

Question 16

Was versteht man unter einem nichtlinearen System in der Robotik?

Accepted Answer

Ein System, dessen Eingangs-Ausgangs-Beziehung nicht durch lineare Gleichungen beschrieben werden kann

Answer

Ein System, dessen Eingangs-Ausgangs-Beziehung durch lineare Gleichungen beschrieben werden kann

Answer

Ein System, das nur bei einer begrenzten Anzahl von Eingangswerten funktioniert

Answer

Ein System, das nicht auf externe Störungen reagiert

Question 17

Welche Modellierungsmethode ist für komplexe Robotersysteme, die nichtlineare und zeitvariante Verhaltensweisen aufweisen, am besten geeignet?

Accepted Answer

Nichtlineare Modelle

Answer

Lineare Approximationen

Answer

Inverse Kinematik

Answer

Kräftegleichgewicht

Question 18

Welcher Sensor spielt eine entscheidende Rolle bei der autonomen Navigation von Robotern?

Accepted Answer

Lidar

Answer

Beschleunigungssensor

Answer

Gyroskop

Answer

Kamera

Question 19

Definieren Sie einen manipulativen Roboter.

Accepted Answer

Ein Roboter, der Objekte präzise greifen und bewegen kann

Answer

Ein Roboter, der sich unabhängig von menschlicher Steuerung bewegen kann

Answer

Ein Roboter, der Aufgaben unter extremen Bedingungen wie Weltraum oder Wasser ausführt

Answer

Ein Roboter, der in der medizinischen Praxis zur Durchführung von Operationen eingesetzt wird

Question 20

Welche Eigenschaften sind am wichtigsten bei der Auswahl von Sensoren und Aktoren für Roboter-Regelsysteme?

Accepted Answer

Messbereich, Genauigkeit, Dynamik, Größe, Gewicht, Energieverbrauch

Answer

Kosten, Verfügbarkeit, Größe

Answer

Messbereich, Gewicht, Energieverbrauch

Question 21

Die inverse Kinematik eines Roboters berechnet:

Accepted Answer

Gelenkwinkel aus einer gegebenen Position und Orientierung

Answer

Die Bewegungsbahn des Roboters

Answer

Positions- und Orientierungsdaten aus Gelenkwinkeln

Question 22

Die PID-Regelung ist eine:

Accepted Answer

Lineare Regelung

Answer

Adaptive Regelung

Answer

Zustandsregelung

Answer

Nichtlineare Regelung

Question 23

Für welche Roboteranwendung ist eine hohe Bahngenauigkeit am wichtigsten?

Accepted Answer

Montage von Präzisionskomponenten

Answer

Palettierung

Answer

Schweißen

Answer

Materialtransport

Question 24

Welche Komponente ist kein Bestandteil eines Regelkreises in der Robotik?

Accepted Answer

Antrieb

Answer

Regler

Answer

Messwertgeber (Sensor)

Answer

Stellglied (Aktor)

Question 25

Welche Funktion erfüllt ein Kalman-Filter in der Robotik?

Accepted Answer

Schätzung des Systemzustands bei verrauschten und unsicheren Messungen

Answer

Modellierung der Roboterdynamik

Answer

Berechnung der Steuersignale

Answer

Überwachung von Sensordaten

Question 26

Welcher Vorteil zeichnet die PID-Regelung besonders aus?

Accepted Answer

Robustheit gegenüber Modellungenauigkeiten

Answer

Schnelles Ansprechverhalten

Answer

Geringer Regelaufwand

Answer

Automatische Anpassung an Systemänderungen

Question 27

Welches Ziel verfolgt eine optimale Trajektorienplanung?

Accepted Answer

Minimierung der gesamten Bewegungskosten

Answer

Minimierung der Beschleunigungen

Answer

Minimierung des Energieverbrauchs

Answer

Maximierung der Robotergeschwindigkeit

Question 28

Welche Technik wird zur Modellierung der Dynamik eines Roboters verwendet?

Accepted Answer

Newtonsche Mechanik

Answer

Thermodynamik

Answer

Relativitätstheorie

Answer

Quantenmechanik

Question 29

Welche Komponente ist für die Steuerung eines Roboters verantwortlich?

Accepted Answer

Steuerungssystem

Answer

Antriebssystem

Answer

Regelsystem

Answer

Sensorsystem

Question 30

Welches System beschreibt die Dynamik eines Roboters am treffendsten?

Accepted Answer

Nichtlineares dynamisches System

Answer

Lineares statisches System

Answer

Nichtlineares statisches System

Answer

Lineares dynamisches System

Question 31

Welche Art von Sensor ist für die kontinuierliche Messung der Gelenkwinkel eines Roboters am besten geeignet und bietet eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit?

Accepted Answer

Inkrementalgeber

Answer

Ultraschallsensor

Answer

Dehnungsmessstreifen

Answer

Temperatursensor

Question 32

Welcher Algorithmus garantiert eine optimale Pfadplanung für einen Roboter unter Berücksichtigung von Hindernissen und anderen Einschränkungen im Arbeitsbereich?

Accepted Answer

A*-Algorithmus

Answer

Bellman-Ford-Algorithmus

Answer

Dijkstra-Algorithmus

Answer

Floyd-Warshall-Algorithmus

Question 33

Welcher Robotertyp wird in der Regel in Fertigungs- und Montagelinien eingesetzt und zeichnet sich durch hohe Präzision, Wiederholbarkeit und Tragfähigkeit aus?

Accepted Answer

Industrieroboter

Answer

Serviceroboter

Answer

Unterwasserroboter

Answer

Medizinroboter

Question 34

Welche Art von Regelung wird verwendet, um die Kraft, die ein Roboterarm auf ein Objekt ausübt, präzise zu steuern und zu regeln?

Accepted Answer

Kraftregelung

Answer

Momentenregelung

Answer

Positionsregelung

Answer

Geschwindigkeitsregelung

Question 35

Welches Kommunikationsprotokoll stellt eine Echtzeit- und deterministische Datenübertragung zwischen einem Roboter und seiner Steuerung sicher und ermöglicht eine hohe Leistungsfähigkeit?

Accepted Answer

EtherCAT

Answer

CAN-Bus

Answer

RS-232

Question 36

Welche Art von Lernalgorithmus wird eingesetzt, um Robotern die Fähigkeit zu verleihen, aus ihren Interaktionen mit der Umgebung zu lernen und ihr Verhalten ohne explizite Programmierung anzupassen?

Accepted Answer

Verstärkungslernen

Answer

Überwachtes Lernen

Answer

Nicht überwachtes Lernen

Question 37

Welche der folgenden Regelungsarten wird typischerweise für die Positionsregelung von Robotergelenken verwendet?

Accepted Answer

PID-Regelung

Answer

Adaptive Regelung

Answer

Fuzzy-Regelung

Answer

Zustandsregelung

Question 38

Was ist das Ziel der Trajektorienplanung in der Roboterregelung?

Accepted Answer

Erzeugung einer glatten und effizienten Bewegungsbahn

Answer

Ermittlung der optimalen Gelenkwinkel

Answer

Berechnung der Antriebskräfte

Question 39

Welche der folgenden Sensoren wird häufig für die Positionsrückmeldung bei Robotergelenken verwendet?

Accepted Answer

Inkrementalgeber

Answer

Beschleunigungssensor

Answer

Temperatursensor

Answer

Drucksensor

Question 40

Was ist das Ziel der adaptiven Regelung in der Roboterregelung?

Accepted Answer

Kompensation unbekannter oder sich ändernder Systemparameter

Answer

Reduzierung der Störeinflüsse

Answer

Verbesserung der Regelgenauigkeit

Question 41

Welche der folgenden Aussagen zur Modellierung von Robotersystemen ist korrekt?

Accepted Answer

Die dynamischen Gleichungen sind in der Regel hochgradig nichtlinear.

Answer

Lineare Modelle sind für alle Robotersysteme geeignet.

Answer

Die Parameter des Robotermodells sind immer genau bekannt.

Question 42

Welche Regelungsstrategie wird häufig verwendet, um Roboter präzise entlang einer vorgegebenen Trajektorie zu bewegen?

Accepted Answer

Trajektorienfolgeregelung

Answer

On-Off-Regelung

Answer

Kaskadenregelung

Answer

Zustandsregelung

Question 43

Ein Roboterarm soll ein Objekt greifen. Welcher Sensor wäre am besten geeignet, um die Greifkraft zu regeln?

Accepted Answer

Kraftsensor

Answer

Lichtschranke

Answer

Ultraschallsensor

Answer

Positionssensor

Question 44

Was ist der Hauptvorteil der Verwendung einer Kaskadenregelung in der Robotik?

Accepted Answer

Verbessertes Störverhalten

Answer

Geringerer Rechenaufwand

Answer

Reduzierte Anzahl an Sensoren

Answer

Vereinfachte Systemmodellierung

Question 45

Welche Größe wird bei der Lageregelung eines Robotergelenks typischerweise geregelt?

Accepted Answer

Winkelposition

Answer

Drehmoment

Answer

Drehzahl

Answer

Beschleunigung

Question 46

Was ist der Zweck der inversen Kinematik in der Roboterregelung?

Accepted Answer

Berechnung der Gelenkwinkel aus der gewünschten Endeffektorposition

Answer

Planung einer kollisionsfreien Bahn

Answer

Regelung der Greifkraft des Roboters

Question 47

Welches Problem kann bei der Regelung von elastischen Robotergelenken auftreten?

Accepted Answer

Schwingungen

Answer

Erhöhter Energieverbrauch

Answer

Reduzierte Lebensdauer

Answer

Ungenaue Positionierung

Question 48

Was ist ein Vorteil der Verwendung von simulationsbasierten Verfahren in der Roboterregelung?

Accepted Answer

Testen von Regelungsalgorithmen ohne Risiko für reale Hardware

Answer

Geringerer Zeitaufwand für die Entwicklung von Regelungsalgorithmen

Answer

Eliminierung der Notwendigkeit von Sensoren in realen Systemen

Question 49

Welche Rolle spielt die Beschleunigungskompensation bei der Regelung von Roboterbewegungen?

Accepted Answer

Reduzierung von dynamischen Fehlern

Answer

Vereinfachung der Systemmodellierung

Answer

Vermeidung von Kollisionen

Answer

Optimierung des Energieverbrauchs

Question 50

Was ist der Unterschied zwischen einer offenen und einer geschlossenen Wirkungskette in der Regelungstechnik?

Accepted Answer

Eine geschlossene Wirkungskette nutzt die Rückführung des Systemzustands.

Answer

Eine offene Wirkungskette ist robuster gegenüber Störungen.

Answer

Eine geschlossene Wirkungskette benötigt keine Sensoren.

Question 51

Welche Aussage über die Regelung von mobilen Robotern ist korrekt?

Accepted Answer

Die Navigation in unbekannten Umgebungen stellt besondere Herausforderungen.

Answer

Mobile Roboter benötigen keine Sensoren zur Positionsbestimmung.

Answer

Die Regelung mobiler Roboter ist einfacher als die von stationären Robotern.