工业机器人技术课后题答案

品 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、机器人一环境交互系统、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 光晶桐谊 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（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。第二章课后习题:

-fj£曲谊 1、点矢量v为[10.0020.0030.00]t,相对参考系作如下齐次坐标变换：0.8660.5000.00011.0A=0.5000.8660.0003.00.0000.0001.0009.00001写出变换后点矢量V的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot及平移算子Trans。0.8660.5000.00011.010.009.66解：v，=Av=0.5000.8660.0003.020.00 =19.320.0000.0001.0009.030.0039000111属于复合变换：0.8660.50 0旋转算子Rot（Z，30?)=0.50.8660 0001 0000 110011.0平移算子Trans（11.0，-3.0，9.0)=0103.00019.000012、有一旋转变换，先绕固定坐标系 Z0轴转45?，再绕其X0轴转0轴转60?，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?）0.500.866010000.7070.70700010000.8660.500.7070.707000.86600.5000.50.86600010000100010001

4品却M 0.6600.0470.75000.6120.6120.500.4360.4360.433000013、坐标系｛B起初与固定坐标系｛O相重合，现坐标系｛B饶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后矩阵表达式。1000解：起始矩阵：B=O=°]00001000010.8660.353 00最后矩阵：B，=Rot(Z，30?)Rot(X,45?)=0.50.612 0.612000.707 0.707000 014、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0u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。010306090d2/m0.500.801.000.70解：建立如图所示的坐标系

碧品协H 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d101000200d20cos1sinsinicos000010010d200A\Rot(Z,i)i10A2Trans(d2,0,0)010001000010001机械手的运动方程式:cos1sin10d2cos1sincos10dosin2 1T2A1?A2110000001当0户0,d=0.5时:121000.50100手部中心位置值B00100001

碧昂杨谊 当0WO, d2=0.8时0.8660.500.4330.50.86600.4 B手部中心位置值 00100001当01=60, d2=1.0时0.50.86600.5手部中心位置值 Bo.8660.500.86600100001当0=90,d=0.7时1 2010 0100 0.7手部中心位置值 b001 0000 16、题6图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为 1m,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X2X2对于关节1:｛1｝系相对于｛0｝系X0轴平移1m，然后绕Z0轴旋转01；

然后绕Z1轴旋转对于关节2:｛2｝系相对于｛1｝系X1然后绕Z1轴旋转92;该二自由度机械手运动学方程式为： t2A1A2其中A1Rot(Z0,1)Trans(1,0,0)A2 Rot(Z1,2)Trans(1,0,0)所以，该二自由度机械手运动学方程式为:c1c2s1c2Tc1c2s1c2T2s1s2c1s200c1ss1S2200c1c10c0s10c1c1s1s2c1s201c1s1根据该运动学方程为:T2nxnynz0OxoyOz0axayaz0PxpyPz1A1A2c1s10 1用A1PPx2Py2c1100左乘上式，即001 0000 1c1s101nx ox axPxs1c100ny oy ay Py