華南農業(yè)大學工程學院機器人作業(yè)答案

1、R-作業(yè)作業(yè)（機類專業(yè)）1、工業(yè)機器人和智能機器人的定義分別是什么？工業(yè)機器人是一種能夠執(zhí)行與人的上至類似動作的的多功能機器。智能機器人是一種具有感覺和識別能力，并能夠控制自身行為的機器。2、智能機器人的含義是什么？智能機器人是指一個獨特的進行自我控制的“活物”。3、什么是機器人的自由度？試舉出一種或兩種你知道的機器人的自由度數(shù)，并說明為什么需要這個數(shù)目。機器人的自由度是機器人末端所具有的獨立運動的數(shù)目。例如：要對某一個旋轉鉆頭進行定位與定向，就需要五個自由度，這鉆頭可表示為某個繞著它的主軸旋轉的圓柱體。4、什么是“機器人三守則”？它的重要意義是什么？（1）機器人不傷害人（機器人必須不危害人類

2、，也不允許它眼看人將受害而袖手旁觀）；（2）機器人服從與原則（1）不矛盾的指令（機器人必須絕對服從于人類，除非這種服從有害于人類）；（3）機器人在原則（1）和（2）不矛盾的情況下，維護自身的存在（機器人必須保持自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出犧牲）。意義：機器人三守則，給機器人社會賦以新的倫理性，并使機器人概念通俗化，更易于為人類社會所接受。為機器人研究人員、設計制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導方針。5、工業(yè)機器人常用的驅動器有那些類型，并簡要說明其特點。按照控制方式可把機器人分為非伺服機器人和伺服控制機器人兩種。特點：（1）非伺服機器人工作能力比較有限，它們往往涉及那

3、些叫做“終點”、“抓放”或“開關”式機器人，尤其是“有限順序”機器人。這種機器人按照預先編好的程序順序進行工作，使用終端限位開關、制動器、插銷板和定序器來控制機器人機械手的運動。（2）伺服機器人有更強的工作能力，伺服系統(tǒng)的被控制量可為機器人端部執(zhí)行裝置的位置、速度、加速度和力等，通過反饋傳感器取得的反饋信號與來自給定裝置的綜合信號，用比較器加以比較后，得到誤差信號，經(jīng)過放大后用以激發(fā)機器人的驅動裝置，進而帶動末端執(zhí)行裝置以一定規(guī)律運動，達到規(guī)定的位置或速度等。6、常用的工業(yè)機器人的傳動系統(tǒng)有那些？1.液壓缸伺服傳動系統(tǒng)，2.電-液壓伺服控制系統(tǒng)，3.滑閥控制液壓傳動系統(tǒng)。7、機器人雅可比矩陣的

4、含義是什么？機械手的操作速度與關節(jié)速度的線性變換定義為機械手的雅可比矩陣，可視它為從關節(jié)空間向操作空間運動速度的傳動比。8、在機器人系統(tǒng)中為什么往往需要一個傳動（減速）系統(tǒng)？因為現(xiàn)在的電機一般速度較高，力矩較小，需要通過傳動系統(tǒng)降低轉速、提高力矩。9、分析一個空間激光切割機械手需要多少自由度？要求能使激光束的焦點定位，并可切割任意曲面。三個自由度，因為是激光切割，所以沒有轉頭的旋轉自由度，所以只需要三個自由度，就可以實現(xiàn)空間中的任意點線切割。10、什么是機器人的奇異狀態(tài)？機器人的奇異狀態(tài)是指它在該狀態(tài)下失去了一些運動自由，就像我們的手一樣，如果我們手臂完全伸直，這就是一個奇異狀態(tài)，因為這時我們

5、不能讓我們的手再伸向手臂所指的方向。而沒有伸直時，我們的手是可以往各個方向運動的。11、 機器人的靈活度、自由度的概念及其相互關系是什么？若機器人完成某一任務時，可以以多種末桿姿態(tài)去實現(xiàn)，則將每種可行的機構位形稱為一條可行路徑，對于工作點P，所有可行路徑的包絡空間稱之為P點的可能碰撞區(qū)，意思指在該區(qū)內的障礙有可能碰撞，令其體積為V，則機器人在P點的靈活度定義為式中為機器人桿臂的長度。由上式可知靈活度的大小反應了機器人手臂達到工作點P的避障能力，也反應了手臂在改點的柔性程度。而機器人的自由度能夠對坐標系進行獨立運動的數(shù)目稱為自由度。靈活度反應的是機器人的避障哪能力和柔性程度，而自由度由反應機器人

6、在各個方位獨立運動的性能，它是機器人的機構決定的，并直接影響到機器人的機動性和靈活度。12、通過機器人課程的學習，試述你對機械人及其技術的認識和印象，收獲是什么？對課程的學習有什么建議？通過學習機器人的課程，我了解到工業(yè)機器人的起源和發(fā)展歷程、機器人的定義、特點、構成和分類。經(jīng)過一段時間的學習，我領悟了機器人在工業(yè)生產中的重要性和決定性作用，還有學到了機器人的運動學的基本原理。通過老師播放的機器人視頻我們可以了解很多現(xiàn)代的先進機器人技術，這也讓我們對學習機器人產生了濃厚的興趣。但是如果通過一個實際的簡單的機器人例子，讓同學們親自完成它的設計及控制，這樣可以更深刻的學到知識。13、為了將圓柱形的

7、零件放在平板上，機器人應具有幾個自由度？ 為了將圓柱形的零件放在平板上，機器人需要有五個自由度。14、機器人的精度、重復精度及空間分辨度的含義及其區(qū)別？精度是指各控制部件的分辨度，各機械部件的偏差，某個任意的從未接近的固定位置。重復精度：多次重復動作后，由于機械干擾，機器的動作將會有誤差，這時就要通過控制系統(tǒng)進行調節(jié)，而重復精度就是指機器人多次重復動作后，實現(xiàn)相同動作的精度?？臻g分辨度是描述機器人工具末端運動的一個重要因素。分辨度是設計機器人控制系統(tǒng)的特性，它指明系統(tǒng)能夠區(qū)別工作空間所需要的最小運動增量。分辨度可以是控制系統(tǒng)能夠控制的最小位置增量的函數(shù)，或者是控制測量系統(tǒng)能夠辨別的最小位置增量

8、?？臻g分辨度與機械偏差一起構成控制分辨度。15、查閱參考資料說明什么是機器人的奇異狀態(tài)。機器人的奇異狀態(tài)是指它在該狀態(tài)下失去了一些運動自由，就像我們的手一樣，如果我們手臂完全伸直，這就是一個奇異狀態(tài)，因為這時我們不能讓我們的手再伸向手臂所指的方向。而沒有伸直時，我們的手是可以往各個方向運動的。16、機器人運動分析的一般過程是什么？為什么要進行機器人的動力學分析？動力學分析也就是建立動力學模型，動力學模型可以在動力學分析軟件中做運動仿真。機器人動力學分析是建立動力模型的基礎，在admas軟件中可以做動力學仿真。機器人手臂的力學性能直接影響機器人的應用水平，引起機器人手臂動態(tài)特性變壞的原因不僅與現(xiàn)

9、場的工藝條件有關，而且還與機器人系統(tǒng)的動力學特性有關。因此，對機器人系統(tǒng)開展力學方面的研究是必要的。17、方向余弦矩陣的特點都有那些？對兩個沒有相對旋轉的坐標系，由于主對角線元素均為1，而其余元素均為零，這時的方向余弦矩陣然成為單位矩陣方向余弦矩陣為正交矩陣，其中每列或每行中各元素平方之和為一，而兩個不同列或不同行中對應元素的乘積之和則為零。方向余弦矩陣中每一元素都等于其代數(shù)余子式方向余弦矩陣C的轉置矩陣CT既是轉置矩陣也是逆矩陣。 18、矩陣代表齊次坐標變換，求其中的未知元素值(第一列元素)。 19、寫出齊次變換矩陣，它表示相對固定坐標系A作以下變換：（a）繞zA軸轉900； （b）再繞xA

10、軸轉900； （c）最后作移動(3,7,9)T。; 20、寫出齊次變換矩陣，它表示相對運動坐標系B作以下變換：（a）移動(3,7,9)T； （b）再繞xB軸轉900； （c）繞zB軸轉900。 21、求下面齊次變換的逆變換T-1。 22、已知某一坐標變換矩陣則構造兩種上述矩陣代表的坐標變換過程。相對固定坐標系A作以下變換：（a）繞xA軸轉900； （b）再繞yA軸轉900； （c）最后作移動(-1,2,2)T。相對固定坐標系A作以下變換：（a） 繞zA軸轉-900； （b）再繞xA軸轉900； （c）最后作移動(-1,2,2)T。23、矢量Ap軸繞ZA軸旋轉300角，然后繞XA軸旋轉450角。試給出依次按上述次序完成旋轉的旋轉矩陣。；24、坐標系B的位置變化如下：初始時，坐標系A與B重合，讓坐標系B繞ZB軸旋轉300角；然后再繞XB軸旋轉450角。給出把對矢量Bp的描述變?yōu)閷p描述的旋轉矩陣。 題23圖 三連桿非平面機械手 27、如圖1所示為一臺三自由度機械手的機構。已知桿1的長度為L1，質量為m1；桿2的長度為L2，質量為m2；桿3的長度為L3，質量為m3； 試完成：（1）進行機器人運動學分析的步驟有那些？結合如圖所示的三自由度機械手，通過建立坐標系及坐標變換矩陣0T1，1T2，2