工業(yè)機器人技術(shù)課后題答案

1、第一章課后習(xí)題:3、說明工業(yè)機器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。答：工業(yè)機器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是機械部 分、傳感部分和控制部分。六個子系統(tǒng)是驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系 統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系 統(tǒng)。各部分之間的關(guān)系可由下圖表明：4、簡述工業(yè)機器人各參數(shù)的定義：自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是指機器人所具有的獨立坐標(biāo)軸運動的數(shù)目，不應(yīng)包括手爪（末端操作器）的開合自由度。重復(fù)定位精度是指機器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力，可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個統(tǒng)計量來表示,它是衡量一列誤差值的密集度（即重復(fù)度）。工作范圍是指機器人手臂末

2、端或手腕中心所能到達的所有點的 集合，也叫工作區(qū)域。工作速度一般指工作時的最大穩(wěn)定速度。承載能力是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最1*,* 一.v tftF1 VyiOSHr- w * * * * * *, * - - - * * -大質(zhì)量。承載能力不僅指負載，而且還包括了機器人末端操作器的 質(zhì)量。第二章課后習(xí)題:1、答：工業(yè)上的機器人的手一般稱之為末端操作器，它是機器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進行操作的部件。具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手 臂的前端。大致可分為以下幾類：（1）夾鉗式取料手；（2）吸附式取料手；（3）專用操作器及轉(zhuǎn)換

3、器；（4）仿生多指靈巧手。4、答：R關(guān)節(jié)是一種翻轉(zhuǎn)（Roll）關(guān)節(jié)。B關(guān)節(jié)是一種折曲（Bend）關(guān)節(jié)。Y關(guān)節(jié)是一種偏轉(zhuǎn)（Yaw）關(guān)節(jié)。具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運動，即RPY運動。5、答：行走機構(gòu)分為固定軌跡式和無固定軌跡式。無固定軌跡式又分為與地面連續(xù)接觸（包括輪式和履帶式）和與地面間斷接觸（步行式）。輪式在平地上行駛比較方便，履帶式可以在泥濘道路上和沙漠中行駛。步行式有很大的適應(yīng)性，尤其在有障礙物的通道（如管道、臺階或樓梯）上或很難接近的工作場地更有優(yōu)越性。第三章課后習(xí)題:1、點矢量 V 為10.00 20.00 30.00換：,相對參考系作如下齊次坐標(biāo)變0.8660.5000.00011.0A

4、= 0.5000.000 00.8660.00000.0001.00003.09.01寫出變換后點矢量 v的表達式,并說明是什么性質(zhì)的變換,寫出旋轉(zhuǎn)算子Rot及平移算子Trans0.866解：v=Av= 0.5000.00000.5000.8660.00000.0000.0001.000011.03.09.0110.0020.0030.0019.6619.32391屬于復(fù)合變換:0.8660.5旋轉(zhuǎn)算子Rot (Z,30?)0.5000.86600平移算子Trans(11.0 , -3.0 ,9.0)11.02、有一旋轉(zhuǎn)變換，先繞固定坐標(biāo)系3.09.01Z0軸轉(zhuǎn)45?,再繞其X0軸轉(zhuǎn)0軸轉(zhuǎn)60

5、?,試求該齊次坐標(biāo)變換矩陣。30?,最后繞其 Y解：齊次坐標(biāo)變換矩陣R=Rot(Y,60?)Rot (X,30?) Rot(Z, 45?)0.500.866000.86600.50.7070.7070.7070.7070.86600.500.500.8660- * * *i g At7二JS9HIHS * * * - - - - -, * *0.6600.047 0.750 00.6120.6120.5 00.4360.436 0.433 000013、坐標(biāo)系B起初與固定坐標(biāo)系 O相重合，現(xiàn)坐標(biāo)系B繞Zb旋轉(zhuǎn)30?,然后繞旋轉(zhuǎn)后的動坐標(biāo)系的Xb軸旋轉(zhuǎn)45?,試寫出該坐標(biāo)系B的起始矩陣表達式和最

6、后矩陣表達式10 0 0解：起始矩陣：B=O= 0 1 0 00 0 100 0 0 1最后矩陣：B =Rot(Z, 30?) Rot (X, 45?)0.8660.353000.50.6120.612 000.7070.707000014、如題圖所示的二自由度平面機械手，關(guān)節(jié)1為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)變量為8 1；關(guān)節(jié)2為移動關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)變量為 d2。試:(1)建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，并寫出該機械手的運動方程式(2)按下列關(guān)節(jié)變量參數(shù)求出手部中心的位置值。0 1030609 0d 2/m0.500.801.000.70解：建立如圖所示的坐標(biāo)系參數(shù)和關(guān)節(jié)變量連桿連桿轉(zhuǎn)角9連桿扭角a連桿長度a連桿距離d10 10

7、00200d20cosisin i oosin1cos 100Ai Rot (Z , 1 )00100001100d20100A2Trans(d 2 ,0,0)00100001機械手的運動方程式：cos 1sin 1 0d2cos1sin 1cos 10 d2sin1T2 A1 ?A200100001當(dāng) 0 1=0)d2=0.5 時:10 00.50100手部中心位置值當(dāng) 0 1=30 ,d2=0.80.8660.50.50.8660 0.4330.4手部中心位置值當(dāng) 0 1=60 ) d2=1.0手部中心位置值B0.50.8660.8660.50.50.866當(dāng) 0 1=90 ,d2=0.7

8、00.7手部中心位置值B1m,6、題6圖所示為一個二自由度的機械手，兩連桿長度均為試建立各桿件坐標(biāo)系，求出A1 , A2及該機械手的運動學(xué)逆解。解：建立如圖所示的坐標(biāo)系Y1X0對于關(guān)節(jié)1 : 1系相對于0系X0軸平移1m ,然后繞Z0軸旋轉(zhuǎn)0 1；一一一 tftZ1-* W * * * ,* J .-對于關(guān)節(jié)2: 2系相對于1系X1軸平移1m,然后繞Z1軸旋轉(zhuǎn) 0 2;該二自由度機械手運動學(xué)方程式為:T2A1A2,其中Ai Rot(Z o , i)Trans (1,0,0)A2Rot (Z i , 2 )Trans (1,0,0)所以，該二自由度機械手運動學(xué)方程式為:c 1C 2C 1SS 1S 2S 1C 2C 1S 2S 1S1CC 1S 2T2根據(jù)該運動學(xué)方程為:nxoxaxpxnyOyayPyT2A1 A2nzozazpzc 1用A1 1S 000001S 1011c 100左乘上式，即01000101 n