工業(yè)機(jī)器人-復(fù)習(xí)題

習(xí)題11簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人的定義。“工業(yè)機(jī)器人是一種可以反復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不一樣的任務(wù)而具有可變化的和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)”。機(jī)器人是指替代本來(lái)由人直接或間接作業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械。什么是自由度？答:人們把構(gòu)建相對(duì)于參照系具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目稱為自由度。機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有哪些？各參數(shù)的意義是什么？答:機(jī)器人技術(shù)參數(shù)有:自由度、精度、工作范圍、速度、承載能力

1）自由度：是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸的數(shù)目，不包括手爪（末端操作器）的開(kāi)合自由度。在三維空間里描述一種物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度。不過(guò)，工業(yè)機(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計(jì)的，也也許不不小于六個(gè)自由度，也也許不小于六個(gè)自由度。

2）精度：工業(yè)機(jī)器人的精度是指定位精度和反復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實(shí)際抵達(dá)位置與目的位置之間的差異。反復(fù)定位精度是指機(jī)器人反復(fù)定位其手部于同一目的位置的能力，可以用原則偏差這個(gè)記錄量來(lái)表達(dá)，它是衡量一列誤差值的密集度（即反復(fù)度）。

3）工作范圍：是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能抵達(dá)的所有點(diǎn)的集合，也叫工作區(qū)域。

4）速度；速度和加速度是表明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的重要指標(biāo)。

5)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。承載能力不僅取決于負(fù)載的質(zhì)量，并且還與機(jī)器人運(yùn)行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見(jiàn)，承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運(yùn)行時(shí)的承載能力。一般，承載能力不僅指負(fù)載，并且還包括機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量6.

何謂軌跡規(guī)劃？簡(jiǎn)述軌跡規(guī)劃的措施并闡明其特點(diǎn)。答：機(jī)器人的軌跡泛指工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)軌跡，即運(yùn)動(dòng)點(diǎn)位移，速度和加速度。

軌跡的生成一般是先給定軌跡上的若干個(gè)點(diǎn)，將其經(jīng)運(yùn)動(dòng)學(xué)反解映射到關(guān)節(jié)空間，對(duì)關(guān)節(jié)空間中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)建立運(yùn)動(dòng)方程，然后按這些運(yùn)動(dòng)方程對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行插值，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)空間的運(yùn)動(dòng)規(guī)定，這一過(guò)程一般稱為軌跡規(guī)劃.（1）示教—再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)由人手把手示教機(jī)器人，定期記錄各關(guān)節(jié)變量，得到沿途徑運(yùn)動(dòng)時(shí)各關(guān)節(jié)的位移時(shí)間函數(shù)q(t)；再現(xiàn)時(shí)，按內(nèi)存中記錄的各點(diǎn)的值產(chǎn)生序列動(dòng)作。

（2）關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)直接在關(guān)節(jié)空間里進(jìn)行。由于動(dòng)力學(xué)參數(shù)及其極限值直接在關(guān)節(jié)空間里描述，因此用這種方式求最短時(shí)間運(yùn)動(dòng)很以便.（3）空間直線運(yùn)動(dòng)。這是一種直角空間里的運(yùn)動(dòng)，它便于描述空間操作，計(jì)算量小，合適簡(jiǎn)樸的作業(yè)。

（4）空間曲線運(yùn)動(dòng)。這是一種在描述空間中用明確的函數(shù)體現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。2.機(jī)器人常用的機(jī)身和臂部的配置型式有哪些？

答：目前常用的有如下幾種形式：(1)

橫梁式。機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，具有占地面積小，能有效地運(yùn)用空間，直觀等長(zhǎng)處。(2)

立柱式。多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)型式，一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小而工作范圍大的特點(diǎn)。(3)

機(jī)座式?？梢允仟?dú)立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可隨意安放和搬動(dòng)。也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。(4)

屈伸式。臂部由大小臂構(gòu)成，大小臂間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為屈伸臂，可以實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，也可以作空間運(yùn)動(dòng)。4.機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本單元有哪些？

答;構(gòu)成機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要素包括：

(1)

電動(dòng)機(jī)，提供驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。(2)

減速器，為了增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力矩、減少運(yùn)動(dòng)速度。(3)

驅(qū)動(dòng)電路，由于直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)的流經(jīng)電流較大，機(jī)器人常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。(4)

運(yùn)動(dòng)特性檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的位置、速度、加速度等參數(shù)。(5)

控制系統(tǒng)的硬件，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，采用協(xié)調(diào)級(jí)與執(zhí)行級(jí)的二級(jí)構(gòu)造。(6)

控制系統(tǒng)的軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的計(jì)算、機(jī)器人的智能控制和機(jī)器人與人的信息互換等功能。1.2機(jī)器人應(yīng)具有哪三大特性？1、擬人功能2可編程3、通用性6.

機(jī)器人手腕有幾種？試述每種手腕構(gòu)造。

答：機(jī)器人的手臂按構(gòu)造形式分可分為單臂式，雙臂式及懸掛式按手臂的運(yùn)動(dòng)形式辨別，手臂有直線運(yùn)動(dòng)的。如手臂的伸縮，升降及橫向移動(dòng)，有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的如手臂的左右回轉(zhuǎn)上下擺動(dòng)有復(fù)合運(yùn)動(dòng)如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。2直線運(yùn)動(dòng)的組合2回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組合。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片是回轉(zhuǎn)缸，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，鏈輪傳動(dòng)和連桿機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般采用活塞油（氣）缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多數(shù)用于動(dòng)作程度固定不變的專用機(jī)器人。并聯(lián)機(jī)器人特點(diǎn)：1.6直角坐標(biāo)式機(jī)器人特點(diǎn)？其長(zhǎng)處是剛度好，多做成龍門式或框架式構(gòu)造，位置精度高、運(yùn)動(dòng)學(xué)求解簡(jiǎn)樸、控制無(wú)耦合、控制簡(jiǎn)樸。但其構(gòu)造較龐大，動(dòng)作范圍小、運(yùn)動(dòng)靈活性較差且占地面積較大。1.2工業(yè)機(jī)器人四大部分？機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)。1.4人的手臂（包括肩、肘、腕）有幾種自由度？人的手臂(大臂、小臂、手腕)共有七個(gè)自由度2.機(jī)器人學(xué)重要包括哪些研究?jī)?nèi)容？機(jī)器人研究的基礎(chǔ)內(nèi)容有如下幾方面：(1)

空間機(jī)構(gòu)學(xué)；(2)

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)；(3)

機(jī)器人靜力學(xué)；(4)

機(jī)器人動(dòng)力學(xué)；(5)

機(jī)器人控制技術(shù)；(6)

機(jī)器人傳感器；(7)

機(jī)器人語(yǔ)言。工業(yè)機(jī)器人對(duì)臂部設(shè)計(jì)有什么基本規(guī)定？

答：（1）手臂應(yīng)具有足夠的承載能力和剛度。

（2）導(dǎo)向性要好。

（3）重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量