工业机器人技术课后题答案

1、第一章课后习题：3、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系 统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系 统。各部分之间的关系可由下图表明：4、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的 密集度（即重复度）。工作范围是指机器人手臂

2、末端或手腕中心所能到达的所有点的 集合，也叫工作区域。工作速度一般指工作时的最大稳定速度。承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最 大质量。承载能力不仅指负载 , 而且还包括了机器人末端操作器 的质量。第二章课后习题：1、答：工业上的机器人的手一般称之为末端操作器 , 它是机器人直 接用于抓取和握紧 (吸附)专用工具 (如喷枪、扳手、 焊具、 喷头 等)进行操作的部件。 具有模仿人手动作的功能 , 并安装于机器人 手臂的前端。 大致可分为以下几类 : (1) 夹钳式取料手； (2) 吸附 式取料手； (3) 专用操作器及转换器； (4) 仿生多指灵巧手。4、答：R关节是一种翻转(

3、Roll)关节。B关节是一种折曲(Bend)关 节。 Y 关节是一种偏转 (Yaw) 关节。 具有俯仰、 偏转和翻转运动 , 即 RPY 运动。5、答：行走机构分为固定轨迹式和无固定轨迹式。 无固定轨迹式又 分为与地面连续接触 (包括轮式和履带式) 和与地面间断接触 (步 行式)。轮式在平地上行驶比较方便，履带式可以在泥泞道路上 和沙漠中行驶。 步行式有很大的适应性 , 尤其在有障碍物的通 道(如管道、 台阶或楼梯 )上或很难接近的工作场地更有优越性。第三章课后习题:1、点矢量V为10.00 20.00 30.00 T，相对参考系作如下齐次坐标变换:A=0.8660.5000.0000-0.5

4、000.8660.00000.0000.0001.000011.0-3.09.01写出变换后点矢量v的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot及平移算子Trans解: v，=Av=0.866-0.5000.00011.0 一10.009.66 |0.5000.8660.000-3.020.0019.320.0000.0001.0009.030.0039.0001 _11 11O属于复合变换:旋转算子Rot（乙30）=0.8660.500-0.50.8660000100001平移算子 Trans （ 11.0，-3.0，9.0）_1|o0卫0100001011.0-3.09.012、有

5、一旋转变换，先绕固定坐标系Ze轴转45，再绕其Xg轴转30，最后绕其Yo轴转60，试求该齐次坐标变换矩阵。解：齐次坐标变换矩阵 R=Rot（Y，60）Rot（ X，30）Rot（Z，45）-0.500.8660_1000_-0.707-0.70700_010000.866-0.500.7070.70700-0.86600.5000.50.86600010-0001_-0001 一-0001 一 0.660-0.0470.75000.6120.612-0.50-0.436-0.4360.4330.0001 一3、坐标系B起初与固定坐标系0相重合，现坐标系B绕Zb 旋转30 ,然后绕旋转后的动坐标

6、系的 Xb轴旋转45，试写出该坐标系B的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式0.866-0.35300最后矩阵：B 丄Rot(Z ,30) Rot (X ,45)=0.612 -0.612 00.7070.70700.50-10010000B=O=00100001解：起始矩阵:4、如题图所示的二自由度平面机械手，关节1为转动关节，关节变量为6 1;关节2为移动关节， 关节变量为d2。试:(1 )建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。(2)按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。610306090d2/m0.500.801.000.70解：建立如图所示的坐标系Y2参数和关节变量连杆连杆转角0连杆

7、扭角a连杆长度a连杆距离d101000200d200010010010100100cosK sin q0I 0-sin RCOS“100A 二 Rot(Zj)二机械手的运动方程式:T2 = A A2 二cossi n q0I 0-s incos000010A =T r a nds,0,0)=d2 cos d2 si nd01当 01=0 ,d2=0.5时:手部中心位置值B100卫010000100.5 I0010010d2001当 6i=30 ,d2=0.8 时0.8 6 6 -0.50 0.4 3 30.50.8 6 6 00.4B =手部中心位置值0010.0 0 0 1 一当 01=60

8、 ,d2=1.0 时-0.5-10.86600.5 1手部中心位置值B =0.86600.50010.86600001当 01=90 ,d2=0.7时-0 -100 _手部中心位置值B =1 00 0010.700 001 一1m，6、题6图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为试建立各杆件坐标系，求出 A，a2及该机械手的运动学逆解解：建立如图所示的坐标系对于关节1: 1系相对于0系X0轴平移1m，然后绕Z0轴旋转ei；对于关节2: 2系相对于1系X1轴平移1m，然后绕Z1轴旋T2二AA，其中转e2；该二自由度机械手运动学方程式为:A =Rot(Z0,K)Tra ns(1,0,0)A = Rot(Z1 /2)Tra ns(1,0,0)所以，该二自由度机械手运动学方程式为:C 二2 - S =1C =2T2-srs v2 c “cv200 10 0 1根据该运动学方程为:T2 二nynzOxOyOz0axayaz0PxPyPz1 A1A2Cm0010-1001左乘上式，-s00010-1 Tnxnynz.0OxO