工业机器人技术课后题问题详解

1、实用文档第一章课后习题：3、说明工业机器人的根本组成及各局部之间的关系.答：工业机器人由三大局部六个子系统组成.三大局部是机械部 分、传感局部和限制局部.六个子系统是驱动系统、机械结构系 统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统和限制系 统.各局部之间的关系可由以下图说明：4、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作围、工作速度、承载水平.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.工作围是指机器人

2、手臂末端或手腕中央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.承载水平是指机器人在工作围的任何位姿上所能承受的最大质 量.承载水平不仅指负载,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Roll关节.B关节是一种折曲Bend关 节.Y关节是一种偏转Yaw

3、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拟方便,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 30.007 ,相对参考系作如下齐次坐标变换：0.866-0.5000.00011.00.5000.8660.000-3.00.0000.0001.0009.00001写出变换后点矢量V的表达式,并说明是什么性质的变

4、换,写出 旋转算子Rot及平移算子Transo"0.866-0.5000.000 11.010.009.66解:V'二Av二0.5000.8660.000 一 3.020.0019.320.0000.0001.0009.030.0039_ 000 111属于复合变换：0.866-0.500旋转算子Rot Z, 30口二0.500.86600100_ 000'10011.0平移算子 Trans (11.0, -3.0, 9.0)=010-3.00019.000012、有一旋转变换,先绕固定坐标系Z.轴转45口,再绕其X.轴 转30口,最后绕其Y.轴转60,试求该齐次坐标

5、变换矩阵.解:齐次坐标变换矩阵 R=Rot Y, 60D Rot X, 30口Rot Z, 45口'0.500.866o''100o''0.707-0.70700_010000.866-0.500.7070.70700-0.86600.5000.50.866000100001000100010.660-0.0470.75000.6120.612-0.50-0.436 -0.436 0.433 00 0 0 13、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口,然后绕旋转后的动坐标系的沧轴旋转45,试写出该坐标系B的起始矩阵表达式和最后矩阵表

6、达式.解：起始矩阵:B=0=10 0 00 10 00 0 100 0 0 1最后矩阵：=Rot Z ,30口 Rot X ,45口0.866 -0.3530.50.61200.707000-0.6120.7070oo014、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)按以下关节变量参数求出手部中央的位置值.6ion30 60口90口d2/m0.500.801.000. 70解：建立如下图的坐标系参数和关节变量连杆连杆转角e连杆扭角a连杆长度a连杆距离d19!000200d20cos.

7、_sinq0o''100厶sin 0.cosQ000100= RotZ、q=i00104 =AO=001000010001机械手的运动方程式:0 d2 cossin0cos 0 d2 sin01 0当 01=00 ,d2=0. 5 时:1 0 0手部中央位置值吐鳥;0 0 00.500当 0 1=300 ,手部中央位置值当 6 1=600 ,d2=0. 8 时'0.866-0.500.433'0.50.86600.40010.0001 _d2=1.0 时0.5-0.86600.5手部中央位置值3 =0.86600.50010.8660_ 0001 当 6 f90

8、Q , d2二0.7时_0 -100 _手部中央位置值3 =1 00 0010.700 0016、题6图所示为一个二自由度的机械手,两连杆长度均为伽,试建立各杆件坐标系,求出儿,仏及该机械手的运动学逆解.解：建立如下图的坐标系对于关节1： 1系相对于0系X0轴平移1m,然后绕Z0轴旋转61；对于关节2： 2系相对于1系X1轴平移伽,然后绕Z1轴旋转62;该二自由度机械手运动学方程式为：t2 = aa2 ,其中州=/?(Z(),&)77w2s(1QO)A2 =/?o/(Z,q)7k2$(lQO)所以,该二自由度机械手运动学方程式为：C0C02 -S0S02 +C0s8、c 比 +c&$0 +sO01c8CB、一s8s8、sOxcO2 +"*&00一c&Sa 一 s8C&-sOs02 +cOxc02000010根据该运动学方程为:0O.Y4Px°y 5 Py =AA°ZazPz'2001000 0用 A；1 =0 -1;J左乘上式,即0 1c0s&