機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、0.1簡述工業(yè)機(jī)器人的定義，說明機(jī)器人的主要特征。答：機(jī)器人是一種用于移動各種材料、零件、工具、或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程動作來執(zhí)行種種任務(wù)并具有編程能力的多功能機(jī)械手。1 .機(jī)器人的動作結(jié)構(gòu)具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能。2 .機(jī)器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變。3 .機(jī)器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等。4 .機(jī)器人具有獨立性，完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。0.2工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床有什么區(qū)別？答：1.機(jī)器人的運(yùn)動為開式運(yùn)動鏈而數(shù)控機(jī)床為閉式運(yùn)動鏈；2 .工業(yè)機(jī)器人一般具有多關(guān)節(jié)，數(shù)控機(jī)床一般無關(guān)節(jié)且均為直角坐標(biāo)系統(tǒng)

2、；3 .工業(yè)機(jī)器人是用于工業(yè)中各種作業(yè)的自動化機(jī)器而數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于冷加工。4 .機(jī)器人靈活性好，數(shù)控機(jī)床靈活性差。0.5簡述下面幾個術(shù)語的含義：自有度、重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是機(jī)器人所具有的獨立坐標(biāo)運(yùn)動的數(shù)目，不包括手爪（末端執(zhí)行器）的開合自由度。重復(fù)定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，指機(jī)器人重復(fù)到達(dá)某一確定位置準(zhǔn)確的概率，是重復(fù)同一位置的范圍，可以用各次不同位置平均值的偏差來表示。工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點的集合，也叫工作區(qū)域。工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的穩(wěn)定速度，也可以定義為手臂末端最大的合成速度（通常在技術(shù)參數(shù)中

3、加以說明）。承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。0.6什么叫冗余自由度機(jī)器人？答：從運(yùn)動學(xué)的觀點看，完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機(jī)器人稱為冗余自由度機(jī)器人。0.7題0.7圖所示為二自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械手，圖中L1=2L2,關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍是&0K180,-90&0248516=21.25如果選工42算出過渡時間ta1ta1=2,42242-44285=0.594s242計算過渡域終了時的關(guān)節(jié)位置19al和關(guān)節(jié)速度號,得10=2.4%=一5(420.5942)2.*工=qta1=(420.594s)s=24.95.s4.11 機(jī)器人本體主要包括哪幾部分？以關(guān)節(jié)

4、型機(jī)器人為例說明機(jī)器人本體的基本結(jié)構(gòu)和主要特點。答：機(jī)器人本體：（1）傳動部件（2）機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)（3）機(jī)身及行走機(jī)構(gòu)（4）腕部（5）手部基本結(jié)構(gòu)：機(jī)座結(jié)構(gòu)、腰部關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動裝置、大臂結(jié)構(gòu)、大臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動裝置、小臂結(jié)構(gòu)、小臂關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動裝置、手腕結(jié)構(gòu)、手腕關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動裝置、末端執(zhí)行器。主要特點：（1）一般可以簡化成各連桿首尾相接、末端無約束的開式連桿系，連桿系末端自由且無支承，這決定了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛度不高，并隨連桿系在空間位姿的變化而變化。（2）開式連桿系中的每根連桿都具有獨立的驅(qū)動器，屬于主動連桿系，連桿的運(yùn)動各自獨立，不同連桿的運(yùn)動之間沒有依從關(guān)系，運(yùn)動靈活。（3）連桿驅(qū)動扭矩的瞬態(tài)過程在時域中的變化非

5、常復(fù)雜，且和執(zhí)行器反饋信號有關(guān)。連桿的驅(qū)動屬于伺服控制型，因而對機(jī)械傳動系統(tǒng)的剛度、間隙和運(yùn)動精度都有較高的要求。（4）連桿系的受力狀態(tài)、剛度條件和動態(tài)性能都是隨位姿的變化而變化的，因此，極容易發(fā)生振動或出現(xiàn)其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。4.12 如何選擇機(jī)器人本體的材料，常用的機(jī)器人本體材料有哪些？答：需滿足五點基本要求：1.強(qiáng)度大2.彈性模量大3.重量輕4.阻尼小5.材料經(jīng)濟(jì)性常用材料：1.碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼2.鋁、鋁合金及其他輕合金材料3.纖維增強(qiáng)合金4.陶瓷5.纖維增強(qiáng)復(fù)合材料6.粘彈性大阻尼材料7 何謂材料的E/P?為提高構(gòu)件剛度選用材料E/P大些還是小些好，為什么？答：即材料的彈性模量與密度的比

6、值；大些好，彈性模量E越大，變形量越小，剛度走越大；且密度P越小，構(gòu)件質(zhì)量越小，則構(gòu)件的慣性力越小，剛度越大。所以E/P大些好。7 機(jī)身設(shè)計應(yīng)注意哪些問題？答：（1）剛度和強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好。（2）運(yùn)動靈活，導(dǎo)套不宜過短，避免卡死。（3）驅(qū)動方式適宜。（4）結(jié)構(gòu)布置合理。7 何謂升降立柱下降不卡死條件？立柱導(dǎo)套為什么要有一定的長度？解：（1）當(dāng)升降立柱的偏重力矩過大時，如果依靠自重下降，立柱可能卡死在導(dǎo)套內(nèi)；當(dāng)h2fL時立柱依靠自重下降就不會引起卡死現(xiàn)象。（2）要使升降立柱在導(dǎo)套內(nèi)下降自由，臂部總重量W必須大于導(dǎo)套與立柱之間的摩擦力Fm1及Fm2,因此升降立柱依靠自重下降而不引起卡死的條件為WF

7、m1Fm2=2Fn1f=2LWfh即h2fL式中：h為導(dǎo)套的長度（m）;f為導(dǎo)套與立柱之間的摩擦系數(shù)，f=0.0150.1,一般取較大值；L為偏重力臂（m）。機(jī)器人手爪有哪些種類，各有什么特點？答：1.機(jī)械手爪：依靠傳動機(jī)構(gòu)來抓持工件；.磁力吸盤：通過磁場吸力抓持鐵磁類工件，要求工件表面清潔、平整、干燥，以保證可靠地吸附，不適宜高溫條件；.真空式吸盤：利用真空原理來抓持工件，要求工件表面平整光滑、干燥清潔，同時氣密性要好。何謂自適應(yīng)吸盤及異形吸盤？答：自適應(yīng)吸盤：真空吸盤的一種新設(shè)計，增加了一個球關(guān)節(jié)，吸盤能傾斜自如，適應(yīng)工件表面傾角的變化。異形吸盤：真空吸盤的一種新設(shè)計，可以用于吸附雞蛋、錐

8、頸瓶等非平整工件。傳動件消隙常有哪幾種方法，各有什么特點？答：1）消隙齒輪：相嚙合的兩齒輪中有一為兩個薄齒輪的組合件，能過兩個薄齒輪的組合來消隙；2）柔性齒輪消隙：對具有彈性的柔性齒輪加一預(yù)載力來保證無側(cè)隙嚙合；3)對稱傳動消隙：一個傳動系統(tǒng)設(shè)置兩個對稱的分支傳動，并且其中有一個具有回彈能力。4)偏心機(jī)構(gòu)消隙：當(dāng)有齒輪磨損等原因造成傳動間隙增加時，利用中心距調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整中心距。5)齒廓彈性覆層消隙：齒廓表面覆有薄薄一層彈性很好的橡膠層或?qū)訅翰牧希ㄟ^對相嚙合的一對齒輪加以預(yù)載，來完全消除嚙合側(cè)隙。簡述機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的基本形式和特點。答：基本形式：固定軌跡式和無固定軌跡式(步行式、輪式和履帶

9、式)固定軌跡式：機(jī)身底座安裝在一個可移動的拖板座上，靠絲杠螺母驅(qū)動，整個機(jī)器人沿絲杠縱向移動。無固定軌跡式：在行走過程中，步行式為間斷接觸，輪式和履帶式與地面為連續(xù)接觸；前者為類人(或動物)的腿腳式，后兩者的形態(tài)為運(yùn)行車式。運(yùn)行車式行走機(jī)構(gòu)用得比較多，多用于野外作業(yè)，比較成熟。步行式行走機(jī)構(gòu)正在發(fā)展和完善中。試述機(jī)器人示教編程的過程及特點。答：過程：操作者根據(jù)機(jī)器人作業(yè)的需要把機(jī)器人末端執(zhí)行器送到目標(biāo)位置，且處于相應(yīng)的姿態(tài)，然后把這一位置、姿態(tài)所對應(yīng)的關(guān)節(jié)角度信息記錄到存儲器保存。對機(jī)器人作業(yè)空間的各點重復(fù)以上操作，就把整個作業(yè)過程記錄下來，再通過適當(dāng)?shù)能浖到y(tǒng)，自動生成整個作業(yè)過程的程序代碼

10、。優(yōu)點：操作簡單，易于掌握，操作者不需要具備專門知識，不需復(fù)雜的裝置和設(shè)備，軌跡修改方便，再現(xiàn)過程快。缺點：(1)示教相對于再現(xiàn)所需的時間較長；(2)很難示教復(fù)雜的運(yùn)動軌跡及準(zhǔn)確度要求高的直線；(3)示教軌跡的重復(fù)性差；(4)無法接受傳感器信息；(5)難以與其他操作或其他機(jī)器人操作同步。試舉例說明MOTOMANUP6機(jī)器人焊接作業(yè)時的示教編程過程。答：S1.通過示教盒使機(jī)器人處于示教狀態(tài)；.創(chuàng)建新的示教程序，用軸操作鍵將機(jī)器人依次移動到準(zhǔn)備位置、可作業(yè)姿態(tài)、作業(yè)開始位置、作業(yè)結(jié)束位置等位置并輸入相應(yīng)的插補(bǔ)方式及相應(yīng)的操作命令；.示教軌跡的確認(rèn)。6.3按機(jī)器人作業(yè)水平的程度分，機(jī)器人編程語言有哪

11、幾種？各有什么特點？答：1.動作級編程語言：優(yōu)點：比較簡單，編程容易。缺點：功能有限，無法進(jìn)行繁復(fù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，不接受浮點數(shù)和字符串，子程序不含有自變量；不能接受復(fù)雜的傳感器信息，只能接受傳感器開關(guān)信息；與計算機(jī)的通信能力很差。.對象級編程語言：(1)具有動作級編程語言的全部動作功能；(2)有較強(qiáng)的感知能力；(3)具有良好的開放性；(4)數(shù)字計算和數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)；.任務(wù)級編程語言：結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，需要人工智能的理論基礎(chǔ)和大型知識庫、數(shù)據(jù)庫的支持。機(jī)器人離線編程的特點及功能是什么？答：特點：在不接觸實際機(jī)器人及機(jī)器人作業(yè)環(huán)境的情況下，通過圖形技術(shù)，在計算機(jī)上提供一個和機(jī)器人進(jìn)行交互作用的虛擬現(xiàn)實環(huán)境

12、。功能：利用機(jī)器人圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其作業(yè)環(huán)境的模型，再利用一些規(guī)劃算法，通過對圖形的操作和控制，在離線的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃。MOTOMANUP6型機(jī)器人仿真軟件有哪些主要功能？答：編輯、仿真、檢測和示教。機(jī)器人的工業(yè)應(yīng)用可分為哪四個方面？答：材料加工、零件制造、產(chǎn)品檢驗和裝配。完整的焊接機(jī)器人系統(tǒng)一般由哪幾個部分組成？答：機(jī)器人操作機(jī)、變位機(jī)、控制器、焊接系統(tǒng)、焊接傳感器、中央控制計算機(jī)和相應(yīng)的安全設(shè)備等。簡述變位機(jī)在焊接生產(chǎn)線或焊接柔性加工單元中的作用。答：將被焊工件旋轉(zhuǎn)（平移）到最佳的焊接位置。簡述焊接機(jī)器人按用途、結(jié)構(gòu)、受控方式及驅(qū)動方法等進(jìn)行分類的情況。答：按用途：弧焊和點焊；按結(jié)構(gòu)：關(guān)節(jié)型和非關(guān)節(jié)型按受控方式：點位控