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末

2、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1*,* 一.v tftF1 VyiOSHr- w * * * * * *, * - - - * * -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

3、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）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换：,相对参考系作如下齐次坐标变0.8660.5000.00011.0A

4、= 0.5000.000 00.8660.00000.0001.00003.09.01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Trans0.866解：v=Av= 0.5000.00000.5000.8660.00000.0000.0001.000011.03.09.0110.0020.0030.0019.6619.32391属于复合变换:0.8660.5旋转算子Rot (Z,30?)0.5000.86600平移算子Trans(11.0 , -3.0 ,9.0)11.02、有一旋转变换，先绕固定坐标系3.09.01Z0轴转45?,再绕其X0轴转0轴转60

5、?,试求该齐次坐标变换矩阵。30?,最后绕其 Y解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y,60?)Rot (X,30?) Rot(Z, 45?)0.500.866000.86600.50.7070.7070.7070.7070.86600.500.500.8660- * * *i g At7二JS9HIHS * * * - - - - -, * *0.6600.047 0.750 00.6120.6120.5 00.4360.436 0.433 000013、坐标系B起初与固定坐标系 O相重合，现坐标系B绕Zb旋转30?,然后绕旋转后的动坐标系的Xb轴旋转45?,试写出该坐标系B的起始矩阵表达式和最

6、后矩阵表达式10 0 0解：起始矩阵：B=O= 0 1 0 00 0 100 0 0 1最后矩阵：B =Rot(Z, 30?) Rot (X, 45?)0.8660.353000.50.6120.612 000.7070.707000014、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8 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。0 1030609 0d 2/m0.500.801.000.70解：建立如图所示的坐标系参数和关节变量连杆连杆转角9连杆扭角a连杆长度a连杆距离d10 10

7、00200d20cosisin i oosin1cos 100Ai Rot (Z , 1 )00100001100d20100A2Trans(d 2 ,0,0)00100001机械手的运动方程式：cos 1sin 1 0d2cos1sin 1cos 10 d2sin1T2 A1 ?A200100001当 0 1=0)d2=0.5 时:10 00.50100手部中心位置值当 0 1=30 ,d2=0.80.8660.50.50.8660 0.4330.4手部中心位置值当 0 1=60 ) d2=1.0手部中心位置值B0.50.8660.8660.50.50.866当 0 1=90 ,d2=0.7

8、00.7手部中心位置值B1m,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A1 , A2及该机械手的运动学逆解。解：建立如图所示的坐标系Y1X0对于关节1 : 1系相对于0系X0轴平移1m ,然后绕Z0轴旋转0 1；一一一 tftZ1-* W * * * ,* J .-对于关节2: 2系相对于1系X1轴平移1m,然后绕Z1轴旋转 0 2;该二自由度机械手运动学方程式为:T2A1A2,其中Ai Rot(Z o , i)Trans (1,0,0)A2Rot (Z i , 2 )Trans (1,0,0)所以，该二自由度机械手运动学方程式为:c 1C 2C 1SS 1S 2S 1C 2C 1S 2S 1S1CC 1S 2T2根据该运动学方程为:nxoxaxpxnyOyayPyT2A1 A2nzozazpzc 1用A1 1S 000001S 1011c 100左乘上式，即01000101 n