工業(yè)機器人答案

1、機器人發(fā)展的階段或分類第一代是示教再現(xiàn)型機器人，能在人的“示教”和編程下從事簡單的重復(fù)勞動.第二代是有感覺的機器人，包括力覺、觸覺、視覺、接近覺等，能夠根據(jù)不同的作業(yè)任務(wù)適應(yīng)作業(yè)需 要。第三代是智能機器人，是以感覺為基礎(chǔ)，以人工智能為特征，具有邏輯判斷和局部自主功能的機器人。機器人設(shè)計的主要內(nèi)容機器人設(shè)計包括機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，檢測傳感系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計3工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)：自由度、定位精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等阿西莫夫機器人三原則第一：機器人不能傷害人類，也不能眼見人類受到傷害而袖手旁觀；第二：機器人必須絕對服從人類，除非人類的命令與第一條相違背；第三：機器人

2、必須保護自身不受傷害，除非與上兩條相違背H變換矩陣H變換矩陣描述了一個坐標(biāo)系繞原參考坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和對參考坐標(biāo)系平移的三個軸的方向和原點的位坐標(biāo)系的相對變換（1）相對于參考系的相對變化相對變換，始終相對于機器人動力學(xué)方程及其正逆問題動力方程：用與描述機器人運動與關(guān)節(jié)力間的動態(tài)關(guān)系的微分方程，成為機器人的動力學(xué)方程。 動力學(xué)正問題是一一根據(jù)關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩或力，計算機器人的運動（關(guān)節(jié)位移、速度和加速度）； 動力學(xué)逆問題是一一已知軌跡對應(yīng)的關(guān)節(jié)位移、速度和加速度，求出所需要的關(guān)節(jié)力矩或力。機器人軌跡控制主要內(nèi)容1、目標(biāo)軌跡的給定方法，2、如何控制手臂，使之高精度得跟蹤目標(biāo)軌跡。圓柱坐標(biāo)機器人機械手位置變幻

3、時的坐標(biāo)變換矩陣的計算答案P38光滑函數(shù)的計算 例：設(shè)機械手的某個關(guān)節(jié)的起始關(guān)節(jié)角9 0 = 150，并且機械手原來是靜止的。要求在3秒鐘內(nèi)平滑地運動到9 f=750時停下來（即要求在終端時速度為零）。規(guī)劃出滿足上述條件的平滑運動的軌跡，并畫出關(guān)節(jié)角位置、角速度及角加速度隨時間變化的曲線。解：根據(jù)所給約束條件，直接代入式（4-4），可得:a0=15， a1=0， a2=20， a3=-4.44所求關(guān)節(jié)角的位置函數(shù)為9（Z ）=15+20t 2 - 4.44t 3a0ai對上式求導(dǎo)，可以得到角速度和角加速度9（t）= 40 t - 13.33 120 （t） = 40 - 26.66 ta2a3

4、3 (q / f2 (7Tk q ff根據(jù)式（4-5）（4-7）可畫出它們隨時間的變化曲線如下圖所示。由圖看出，速度曲線為一拋物線，加速 度則為一直線。何為自然約束，人為約束，兩者的關(guān)系如何？自然約束：它是指機器人手爪或工具與環(huán)境接觸時，環(huán)境的幾何特性構(gòu)成對作業(yè)的約束。 認(rèn)為約束：人為給定的約束，用來描述機器人預(yù)期的運動或施加的力。認(rèn)為約束和自然約束一起規(guī)定出希望的運動或作用力，每當(dāng)指定的一個需要的位置軌跡或力時，就要 定義一組認(rèn)為約束條件。人為約束也定義在廣義曲面的法線和切線方向上，但人為力約束在法線方向 上，人為位置約束在切線方向上，以保證與自然約束相容。什么是機器人？機器人是一種自動的，

5、位置可控的，具有編程能力的多功能機械手，這種手具有幾個軸，能夠借助于 可編程操作來處理各種材料，零件工具和專用裝置，以執(zhí)行多種任務(wù)。分類：按幾何結(jié)構(gòu)-柱面坐標(biāo)機器人、直角坐標(biāo)機器人、極坐標(biāo)機器人、關(guān)節(jié)式機器人按控制方式-非伺服機器人、伺服控制機器人13何為腕力傳感器？作用在一點的負載，包含里的三個分量，能夠同時檢測出這六個分量的傳感器的六軸力覺傳感器。機 器人的力控制主要控制機器人手抓的任意方向的負載分量，因此需要六軸力覺傳感器。六軸力覺傳感 器一般安裝在機器人手腕上，因此也稱腕力傳感器。拉格朗日動力學(xué)方程？計算任一連桿上任一點的速度。（2）計算各個連桿的動能和機器人的總動能（3）計算各連桿的

6、位能和機器人的總位能。（4）建立機器人的拉格朗日函數(shù)（5）對拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到動力學(xué)方程。坐標(biāo)前乘變換和后乘變換的相對變換意義？前乘變換：得到的TC是C始終相對于統(tǒng)一參考系的變換，變換的動作有T的最后因子開始，以最前 的因子結(jié)束后乘變換：得到的TC是C相對于不同當(dāng)前坐標(biāo)系的變換，變換的動作順序有T的最前因子開始，以 最后的因子結(jié)束其變換簡述機器人運動學(xué)的基本任務(wù)？機器人的末端執(zhí)行器在空間運動的軌跡是由機器人工作任務(wù)決定的，軌跡上的各點對應(yīng)他們所要求q, 解出這些q去控制各執(zhí)行機構(gòu)的運動，從而實現(xiàn)所規(guī)劃的跟蹤，就是機器人運動學(xué)的基本任務(wù)。論述機器人控制系統(tǒng)的特點1）機器人有若干個關(guān)節(jié)，典型工

7、業(yè)業(yè)機器人有5至6個關(guān)節(jié)。每個關(guān)節(jié)由一個伺服系統(tǒng)控制，多個關(guān) 節(jié)的運動要求各個伺服系統(tǒng)協(xié)同工作。2）機器人的工作任務(wù)是要求操作機的末端執(zhí)行器進行空間點位運動或軌跡運動。對機器人運動的控制， 需要進行復(fù)雜的坐標(biāo)變換運算，以及矩陣函數(shù)的逆運算。3）機器人的數(shù)學(xué)模型是一個多變量、非線性和變參數(shù)的復(fù)雜模型，各變量之間還存在著耦合，因此機 器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補償、解耦、自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。4）較高級的機器人要求對環(huán)境條件、控制指令進行測定和分析，采用計算機建立龐大的信息庫，用人 工智能的方法進行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求自動選擇最佳控制規(guī)律什么是機器人規(guī)劃？論述機器人的過程？機器人

8、根據(jù)自身的任務(wù)，求的完成這一任務(wù)解決方案的過程。規(guī)劃的全過程：通過規(guī)劃，將要求的任務(wù)變?yōu)槠谕倪\動和力，由控制環(huán)節(jié)根據(jù)期望的運動和力的信 號產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，以使機器人輸出實際的運動和力，從而完成期望的任務(wù)。規(guī)劃的分層：任務(wù)規(guī)劃，動作規(guī)劃、軌跡規(guī)劃、運動規(guī)劃、力的規(guī)劃。論述機器人語言的編程要求a能夠建立世界模型：建立一個能夠描述機器人運動的參考坐標(biāo)系，建立當(dāng)前坐標(biāo)系，當(dāng)前坐標(biāo)系與 參考坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系b）能夠描述機器人的作業(yè)：機器人作業(yè)的描述與環(huán)境相關(guān)c）能夠描述機器人的運動：描述機器人需要進行的運動是機器人編程語言的基本功能之一。d）允許用戶規(guī)定執(zhí)行流程：用復(fù)雜的并行執(zhí)行結(jié)構(gòu)實現(xiàn)執(zhí)行流程的

9、規(guī)定。e）要有良好的編程環(huán)境：好的編程環(huán)境有助于提高程序的工作效率。f）需要人機接口和綜合傳感信號：其功能是便于人與機器人之間進行信息交換，出現(xiàn)故障能夠及時處 理。機器人編程系統(tǒng)的三種狀態(tài)1.監(jiān)控狀態(tài)2.編輯狀態(tài)3.執(zhí)行狀態(tài)論述示教再現(xiàn)型機器人的示教過程示教人員將機器人作業(yè)任務(wù)中要求手的運動預(yù)先教給機器人，在示教的過程中，機器人控制系統(tǒng)就 將關(guān)節(jié)運動狀態(tài)參數(shù)記憶存儲在存儲器中。當(dāng)需要機器人工作時，機器人的控制系統(tǒng)就調(diào)用存儲器中 存儲的各項數(shù)據(jù)，驅(qū)動關(guān)節(jié)運動，使機器人再現(xiàn)示教過的手的運動，由此完成要求的作業(yè)任務(wù)。何為機器人運動學(xué)方程，簡述其分類和作用描述一個連桿與下一個連桿之間關(guān)系的齊次變換稱A

10、矩陣。A矩陣是描述連桿坐標(biāo)系之間的相對平移 和旋轉(zhuǎn)的齊次變換。連續(xù)變換的若干A矩陣的積稱為T矩陣，對于一個六連桿（六自由度）機械手有T6 = A1 A2 A3 A4 A5 A6點面在機器人控制系統(tǒng)的表示方法及其位置和相互關(guān)系的計算1點在面上；2點不在面上。球坐標(biāo)機器人機械手位置變換時坐標(biāo)矩陣的計答案P38機器人控制方式的分類，編程系統(tǒng)的核心問題機器人的控制方式主要有以下兩種分類：1、按機器人手部在空間的運動方式分：（1）點位控制方式PTP（2）連續(xù)軌跡控制方式CP2、按機器人控制是否帶反饋分：（1）非伺服型控制方式（2）伺服型控制方式編程系統(tǒng)的核心問題是機器人操作運動控制問題。牛頓-歐拉方程與拉格朗日方程的比較牛頓一歐拉運動學(xué)方程是基于牛頓第二定律和歐拉方程，利用達朗伯原理，將動力學(xué)問題變成靜力學(xué) 問題求解。該方法計算快。拉格朗日動力學(xué)則是基于系統(tǒng)能量的概念，以簡單的形式求得非常復(fù)雜的 系統(tǒng)動力學(xué)方程，并具有顯式結(jié)構(gòu)，物理意義比較明確拉格朗日動力學(xué)方程基于能量平衡方程，對于簡單地情況，運用該方法比用牛頓歐拉方程更繁瑣，然 而隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，運用拉格朗日動力學(xué)方程將變得相對簡單。所以拉格朗日動力學(xué)方程相對于牛頓歐拉方程更適合分析相互約束下的多個連桿運動機構(gòu)自由度計算一 一P=3n-2L-Hn:器件個數(shù)，L低副，H高