工業(yè)機器人技術第三版課后答案郭洪紅主編.pdf

第一章課后習題、工業(yè)機器人定義工業(yè)機器人定義：是機器人的一種，由操作機、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間內完成各種作業(yè)的機電一體化的自動化生產設備。、工業(yè)機器人應用場合及其特點工業(yè)機器人應用場合及其特點：惡劣工作環(huán)境及危險工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去從事的作業(yè)）特殊作業(yè)場合和極限作業(yè)（對人類力所不及的作業(yè)）自動化生產領域（早期工業(yè)機器人再生產主要用于上下料、點焊和噴漆，隨柔性自動化出現扮演更重要角色）、說明工業(yè)機器人的基本組成工業(yè)機器人的基本組成及各部分之間的關系。答：工業(yè)機器人由三大部分六個子系統組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。六個子系統是驅動系統、機械結構系統、感受系統、機器人環(huán)境交互系統、人機交互系統和控制系統。關系由右圖表明：、簡述工業(yè)機器人各參數的定義：自由度、重復定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數目，不應包括手爪（末端操作器）的開合自由度。重復定位精度重復定位精度是指機器人重復定位其手部于同一目標位置的能力，可以用標準偏差這個統計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度（即重復度）。工作范圍工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫工作區(qū)域。工作速度工作速度一般指工作時的最大穩(wěn)定速度。承載能力承載能力是指機器人在工作范圍內的任何位姿上所能承受的最大質量。承載能力不僅指負載，而且還包括了機器人末端操作器的質量。、按坐標形式分類坐標形式分類及特點：直角坐標型直角坐標型（這種機器人在x、y、z軸上的運動是獨立的運動方程可獨立處理且方程是線性的因此很容易通過計算機控制實現它可以兩端支撐對于給定的結構長度剛性最大它的精度和位置分辨率不隨工作場合而變化容易達到高精度。但它的操作范圍小手臂收縮的同時又向相反的方向伸出即妨礙工作且占地面積大運動速度低密封性不好。工作范圍是立方體型立方體型）圓柱坐標型圓柱坐標型（這種機器人可以繞中心軸旋轉一個角工作范圍可以擴大且計算簡單直線部分可采用液壓驅動可輸出較大的動力能夠伸入型腔式機器內部。但它的手臂可以到達的空間受到限制不能到達近立柱或近地面的空間直線驅動部分難以密封、防塵后臂工作時手臂后端會碰到工作范圍內的其它物體。工作范圍是圓柱形圓柱形）球坐標型球坐標型（這種機器人可以繞中心軸旋轉中心支架附近的工作范圍大兩個轉動驅動裝置容易密封覆蓋工作空間較大。但該坐標復雜難于控制且直線驅動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。工作范圍是球缺形球缺形）關節(jié)坐標型關節(jié)坐標型（關節(jié)機器人的關節(jié)全都是旋轉的類似于人的手臂是工業(yè)機器人中最常見的結構。工作范圍較復雜）平面關節(jié)型平面關節(jié)型（這種機器人可看做是關節(jié)坐標式機器人的特例它只有平行的肩關節(jié)和肘關節(jié)關節(jié)軸線共面。）、機器人機器人：在平面上的運動有較大的柔性而沿z軸有很強的剛性所以它具有選擇性的柔性。用于裝配作業(yè)。、運動副分類運動副分類：轉動副移動副螺旋副圓柱副球面副平面副萬向鉸第二章課后習題、工業(yè)機器人的手部特點及分類工業(yè)機器人的手部特點及分類：工業(yè)上的機器人的手一般稱之為末端操作器，它是機器人直用于抓取和握緊（吸附)專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等)進行操作的部件。具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。分類分類：(1)夾鉗式取料手；（2)吸附式取料手；（3)專用操作器及轉換器；（4)仿生多指靈巧手。、磁力吸盤原理磁力吸盤原理：電磁鐵工作原理如圖2.16(a)所示。當線圈1通電后，在鐵心2內外產生磁場，磁力線穿過鐵心，空氣隙和銜鐵3被磁化并形成回路，銜鐵受到電磁吸力的作用被牢牢吸住。實際使用時，往往采用如圖2.16(b)所示的盤式電磁鐵，銜鐵是固定的，銜鐵內用隔磁材料將磁力線切斷，當銜鐵接觸磁鐵物體零件時，零件被磁化形成磁力線回路，并受到電磁吸力而被吸住。、真空吸盤真空吸盤分類：1真空吸盤。負壓的真空吸盤控制系統，真空的采用，能保證吸盤內持續(xù)產生負壓，所以這種吸盤比其它形式吸盤吸力大。2、氣流負壓吸盤。壓縮空氣進入噴嘴后，利用伯努利效應使橡膠皮腕內產生負壓。3、擠氣負壓吸盤。當吸盤壓向工件表面時，將吸盤內空氣擠出松開時，去除壓力，吸盤恢復彈性變形使吸盤內腔形成負壓，將工件牢牢吸住，機械手即可進行工代搬運到達自標位置后，或用碰撞力P或用電磁力使壓蓋動作破壞吸盤腔內的負壓，釋放工件。、R、B、Y關節(jié)，RPY運動R、B、Y關節(jié)，RPY運動：R關節(jié)是一種翻轉（Roll)關節(jié)。B關節(jié)是一種折曲（Bend)關節(jié)。Y關節(jié)是一種偏轉（Yaw）關節(jié)。具有俯仰、偏轉和翻轉運動，即RPY運動。、行走機構及特點行走機構及特點：行走機構分為固定軌跡式和無固定軌跡式。無固定軌跡式又分為與地面連續(xù)接觸（包括輪式和履帶式）和與地面間斷接觸（步行式）。輪式在平地上行駛比較方便，履帶式可以在泥濘道路上和沙漠中行駛。步行式有很大的適應性，尤其在有障礙物的通道(如管道、臺階或樓梯）上或很難接近的工作場地更有優(yōu)越性。、驅動方式驅動方式及其特點：一、液壓：一、液壓：高壓油為介質，抓取能力大液壓力可達，傳動平穩(wěn)，密封性要求高（優(yōu)點優(yōu)點：(1)液壓容易達到較高的單位面積壓力，體積較小，可以獲得較大的推力或轉矩。(2)液壓系統介質的可壓縮性小，工作平穩(wěn)可靠，并可得到較高的位置精度。(3)液壓傳動中，力、速度和方向比較容易實現自動控制。液壓系統采用油液作介質，具有防銹性和自潤滑性能，可提高機械效率，使用壽命長。缺點缺點：(1)油液的粘度隨溫度變化而變化，這將影響工作性能。高溫容易引起燃燒、爆炸等危險。(2)液體的泄漏難于克服，要求液壓元件有較高的精度和質量，故造價較高。(3)需要相應的供油系統，尤其是電液伺服系統要求嚴格的濾油裝置，否則會引起故障。）氣壓：氣壓：結構簡單，動作迅速，價格低，工作速度慢，穩(wěn)定性差氣壓一般為.，抓取力小（優(yōu)點優(yōu)點：(1)壓縮空氣粘度小，容易達到高速(1ms)。(2)利用工廠集中的空氣壓縮機站供氣，不必添加動力設備。(3)空氣介質對環(huán)境無污染，使用安全，可直接應用于高溫作業(yè)。(4)氣動元件工作壓力低，故制造要求也比液壓元件低。缺點缺點：(1)壓縮空氣常用壓力為0.40.6MPa若要獲得較大的壓力，其結構就要相對增大。(2)空氣壓縮性大，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要達到準確的位置控制很困難。(3)壓縮空氣的除水問題是一個很重要的問題，處理不當會使鋼類零件生銹，導致機器人失靈。此外，排氣還會造成噪聲污染。）電動：電動：直流伺服電機產生力矩大，精度高，加速迅速，可靠性高運動平滑，有位置控制功能二、直線驅動二、直線驅動（齒輪齒條裝置：回差較大；普通絲杠：摩擦力大，效率低、慣性大，低速時爬行現象，精度低，回差大；滾珠絲杠：摩擦力小，運動響應速度快，傳動效率高消除爬行現象，裝配時的預緊力可消除回差）旋轉驅動旋轉驅動（齒輪鏈、同步皮帶、諧波齒輪）、新型驅動方式新型驅動方式：磁致伸縮驅動形狀記憶金屬靜電驅動器超聲波電機第三章課后習題第四章課后習題1、視覺系統組成：圖像輸入、圖像處理、圖像輸出2、觸覺：接觸覺、接近覺、壓覺、滑覺、力覺3、位置位移傳感器：電位器式位移傳感器、電容式位移傳感器、電感式、光電式、霍爾元件、磁柵式、機械式4、多感覺傳感系統組成：末端執(zhí)行器、CCD視覺傳感器、超聲波傳感器、柔性腕力傳感器、相應信號處理單元第五章課后習題1、機器人控制系統特點控制系統特點：與機構運動學及動力學緊密相關自由度較多且須協調組成多變量控制系統是計算機控制系統描述狀態(tài)和運動的是非線性模型，參數變化且變量耦合，故使用多種反饋控制方法建有信息庫，自動選擇最佳控制規(guī)律2、控制系統功能控制系統功能：示教再現功能運動控制功能3、示教編程分類示教編程分類及特點：手把手示教編程4、控制方式控制方式（按作業(yè)任務分）：點位控制（PTP）、連續(xù)軌跡控制（CP）、力力矩控制、智能控制第六章課后習題1、編程方式編程方式：順序控制編程（靈活性小、成本低、利于控制和操作）示教方式編程（只需簡單設備和控制裝置即可進行，操作簡單，易于掌握且示教再現過程快，示教后即可應用，適用于大批量生產的簡單作業(yè)）示教盒示教（一般用于大型機器人