工业机器人技术基础李峰课后参考答案

1一、选择题。1.请选出下列不是美国工业机器人协会（U.S.RIA）的定义中工业机器人主要的搬运物品种类（D）。A.材料B.零件C.工具D.机床2.1952年，在美国麻省理工学院成功研发出世界上首台数控机床中不具备下列哪项基本部件。（B）A.控制面板B.传感器C.控制器D.伺服驱动3.下列不属于我国工业机器人发展成果的是（A）。A.工业机器人PUMAB.焊接机器人C.搬运机器人D.潜水器“海极一号”4.下列不属于工业机器人六个子系统的是（D）。A.机械结构B.驱动系统C.机器人—环境交互系统D.传动结构系统5.智能传感器的使用提高了机器人的机动性、（B）和智能化的水准。A.综合性B.适应性C.灵敏性D.稳定性6.下列不属于关节指符号的是：（A）。A.B.C.D.7.下列不属于直角坐标型机器人特点的是:（B）。A.结构简单B.成本高昂C.运动直观强D.定位精度高8.并联机器人的优点中不包括下面那种选项：（B）。A.不易产生动态误差B.经济适用C.机器刚性高D.精度较高9.六自由度并联机器人是并联机器人机构中的一大类，以下未涉及到的领域是（D）。A.六维力与力矩传感器B.飞行模拟器C.并联机床D.发动机10.通常，工作载荷不仅指负载质量，也包括机器人（A）的质量。A.末端执行器B.腕部C.臂部D.机座11.下列哪个工业机器人是球坐标型机器人（C）。A.B.C.D.二、填空题1.国际标准化组织（ISO）在1987年对工业机器人给出的定义中，工业机器人有哪些功能借助于可编程序操作来处理各种材料，零件，工具和专用装置,以执行种种任务。2.50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用___伺服机构______和_____自动控制____等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人。3.上世纪80年代，中国在“七·五”科技攻关计划中将工业机器人列入了发展计划，由当时的机械工业部牵头组织了_点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人攻关，形成了中国工业机器人第一次高潮。4.驱动系统可以是___电气驱动______、气动传动、_液压驱动________，或者是几种系统结合起来应用的综合系统。5.工作空间的_____形状和_大小___是十分重要的，机器人在执行某作业时可能会因存在手部不能到达的盲区而不能完成任务。6.机器人的控制方式也被称为控制轴的方式，主要是用来控制机器人运动轨迹，一般来说，控制方式有两种：一种是_连续轨迹控制_，另一种是__点位控制。21.求点P(1,2,3)T绕固定坐标系X轴旋转45。后相对固定坐标系的坐标。解：求点P(1,2,3)T绕固定坐标系X轴旋转45。后相对固定坐标系的坐标为：12.有一个运动坐标系{B}，其上有一点P(3,5,6)T。起始状态，运动坐标系{B}与固定坐标系{O}重合。经过一段时间,坐标系{B}相对固定坐标系{O}做如下变换：（1）首先绕固定坐标系{O}的X轴旋转了90。；（2）再沿着固定坐标系{O}的Y轴平移了10个单位，沿着Z轴平移了8个单位；（3）最后绕着固定坐标系的{O}Z轴旋转了90。。求经过一系列变化后，该点在固定坐标系的{O}下的坐标。解：经过上述变化后该点在固定坐标系下的齐次坐标为：所以经过上述变化后该点在固定坐标系下的坐标为。3.有一个运动坐标系{B}，其上有一点P(3,5,6)T。起始状态，运动坐标系{B}与固定坐标系{O}重合。经过一段时间,坐标系{B}相对固定坐标系{O}做如下变换：1）首先绕固定坐标系{O}的X轴旋转了90。；2）再沿着1）中变化后的形成的新坐标系的Y轴平移了10个单位，沿着Z轴平移了8个单位；3）最后绕着2）中变化后的形成的新坐标系Z轴旋转了90。。求经过一系列变化后，该点在固定坐标系的{O}下的坐标。解:经过一系列变化后，该点在固定坐标系的{O}下的齐次坐标为：所以经过上述变化后该点在固定坐标系下的坐标为。4.比较第2题和第3题的计算结果，你有什么结论？解：第2题和第3题的结果是不同，因为动坐标系变化的类型不一样。尽管2个题中均是先绕X轴旋转90°，再沿着Y轴平移10个单位，沿着Z轴平移8个单位，最后绕着Z轴旋转90°。第2题中动坐标系始终是沿着固定坐标系的，每次变化产生一个位姿矩阵，最先变化的位姿矩阵放到最后相乘，第二个变化的矩阵放在倒数第二的位置相乘，依次类推，所以最后变化的位姿矩阵是放到最前面。因此，动坐标系最终的位姿矩阵是三次变化的位姿矩阵相乘，只不过，相应的矩阵的顺序是和坐标系变化的顺序相反。第3题中，动坐标系的变化都是沿着上一次变化得到的坐标系进行的。因此，只需把每一次变化得到的位姿矩阵顺序相乘即可得到最终的动坐标系相对固定坐标系的位姿矩阵。因此，可以看到第2题和第3题中，矩阵相乘的顺序不同，又有线型代数基础可知，矩阵乘法不满足交换律，所以，两者最后得到的答案也是不同的。31.履带行走机构由履带板、驱动轮、履带架、托链轮、张紧装置和导向轮组成。2.滚动轴承由外圈、内圈、滚动体和保持架四个主要部件组成。3.工业机器人末端执行器根据其用途和结构的不同可以分为机械式夹持器、吸附式末端执行器和专用的工具三类。41.工业机器人的驱动系统包括液压、气动、电动三种。2.根据结构和工作原理不同，步进电机可分为永磁式、反应式、混合式。3.简述步进电机工作原理。以三相反应式步进电机为例。电动机的定子上有6个均匀分布的磁极，其夹角是60°，各磁极上套有绕组，按如图REF_Ref531877776\h4-9所示的绕法连成A、B、C三相绕组，转子上均匀分布40个小齿轮。因此，每个齿的齿距为θE=360°∕40=9°，而定子每个磁极的极弧上也有5个小齿，且定子和转子的齿距和齿宽均相同。51.位置传感器的检测方式有___接触式_和接近式两种。2.在位置传感器接触式中常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。3.通常又把接近传感器称为接近开关，接近开关又分为光电式接近开关、涡流式接近开关、电容式接近开关、霍尔式接近开关。4.位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量5.角速度传感器也称为陀螺仪。6.什么是编码器？编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。7.什么是接近传感器？接近传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器。能将检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。61.一个简单来的机器人至少有3至6个自由度。3.工业\t"/2015-06/_blank"\o"机器人"机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其记忆功能包括存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。4.\t"/2017-08/_blank"\o"工业机器人"工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置。5.点动控制方式的控制特点是？点动控制方式的特点是只控制工业机器人末端执行器在工作空间中某些规定的离散点上的位姿。控制时只要求工业机器人快速、准确地实现相邻各点之间的运动，然而达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种控制方式的主要技术指标是定位精度和运动所需的时间。由于其控制方式易于实现、定位精度要求不高的特点，因而常被应用在上下料、搬运、电焊和在电路板上安装等只要求目标点处保持末端执行器位姿准确的作业中。一般来说，这种方式比较简单，但是，要达到微米的定位精度是相当困难的。6.连续轨迹控制方式的特点是？连续轨迹控制方式的特点是连续地控制工业机器人末端执行器，在作业空间中的位姿，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成作业任务。工业机器人各关节拦蓄、同步地进行相应的运动，其末端执行器即可形成连续的轨迹。这种控制方式的主要技术指标是工业机器人末端执行器位姿的轨迹跟踪精度及平稳性。通常弧焊、喷漆、去毛边和检测作业机器人都采用这种控制方式。71.示教编程方式可以通过示教器示教和引导式示教两种途径实现。2.自主编程方式分为基于激光结构的自主编程、基于双目视觉的自主编程和多传感器融合的自主编程。3.增强现实技术源于虚拟现实技术，是一种实时地计算摄像机影像的位置、角度和相应图像的技术4.工业机器人国外的仿真软件主要有(ABB)RobotStu