工業(yè)機(jī)器人技術(shù)課后題答案

1、第一章課后習(xí)題：3、說(shuō)明工業(yè)機(jī)器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。答：工業(yè)機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。 三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。各部分之間的關(guān)系可由下圖表明：4、簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人各參數(shù)的定義：自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目,不應(yīng)包括手爪 (末端操作器 )的開合自由度。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人重復(fù)定位其手部于同一目標(biāo)位置的能力, 可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差這個(gè)統(tǒng)計(jì)量來(lái)表示 , 它是衡量一列誤差值的密集度 (即重復(fù)度 )。工作范圍是指機(jī)器

2、人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)的所有點(diǎn)的集合 , 也叫工作區(qū)域。工作速度一般指工作時(shí)的最大穩(wěn)定速度。承載能力是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最精選文庫(kù)大質(zhì)量。承載能力不僅指負(fù)載 , 而且還包括了機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。第二章課后習(xí)題：1、答：工業(yè)上的機(jī)器人的手一般稱之為末端操作器, 它是機(jī)器人直接用于抓取和握緊(吸附 )專用工具 (如噴槍、扳手、焊具、 噴頭等)進(jìn)行操作的部件。 具有模仿人手動(dòng)作的功能 , 并安裝于機(jī)器人手臂的前端。大致可分為以下幾類 : (1) 夾鉗式取料手； (2) 吸附式取料手； (3) 專用操作器及轉(zhuǎn)換器； (4) 仿生多指靈巧手。4、答：R 關(guān)節(jié)是一種翻轉(zhuǎn)

3、(Roll)關(guān)節(jié)。 B 關(guān)節(jié)是一種折曲 (Bend)關(guān)節(jié)。 Y 關(guān)節(jié)是一種偏轉(zhuǎn) (Yaw)關(guān)節(jié)。具有俯仰、 偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) , 即RPY運(yùn)動(dòng)。5、答：行走機(jī)構(gòu)分為固定軌跡式和無(wú)固定軌跡式。 無(wú)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(yīng)性, 尤其在有障礙物的通道(如管道、 臺(tái)階或樓梯 )上或很難接近的工作場(chǎng)地更有優(yōu)越性。第三章課后習(xí)題：-2精選文庫(kù)1、點(diǎn)矢量 v 為 10.00 20.00 30.00 T ，相對(duì)參考系作如下齊次坐標(biāo)變換：0.8660.5000.00011.0

4、A= 0.5000.8660.0003.00.0000.0001.0009.00001寫出變換后點(diǎn)矢量v 的表達(dá)式， 并說(shuō)明是什么性質(zhì)的變換，寫出旋轉(zhuǎn)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屬于復(fù)合變換：0.8660.500旋轉(zhuǎn)算子 Rot（Z， 30?） =0.50.866000010000110011.0平移算子 Trans（11.0，-3.0，9.0）= 0103.00019.000012、有一

5、旋轉(zhuǎn)變換，先繞固定坐標(biāo)系Z0軸轉(zhuǎn) 45?，再繞其 X0 軸轉(zhuǎn)30?，最后繞其0 軸轉(zhuǎn) 60?，試求該齊次坐標(biāo)變換矩陣。Y解：齊次坐標(biāo)變換矩陣R=Rot(Y，60?）Rot（X， 30?）Rot(Z，45?）0.500.866010000.7070.70700010000.8660.500.7070.70700=00.5000.50.8660001=0.8660000100010001-3精選文庫(kù)0.6600.0470.75000.6120.6120.500.4360.4360.433000013、坐標(biāo)系 B起初與固定坐標(biāo)系O相重合，現(xiàn)坐標(biāo)系B繞 ZB 旋轉(zhuǎn) 30?，然后繞旋轉(zhuǎn)后的動(dòng)坐標(biāo)系的XB

6、 軸旋轉(zhuǎn) 45?，試寫出該坐標(biāo)系B的起始矩陣表達(dá)式和最后矩陣表達(dá)式。1000解：起始矩陣： B=O= 0100001000010.8660.35300最后矩陣： B=Rot(Z，30?）Rot（X，45?）=0.50.6120.612000.7070.707000014、如題圖所示的二自由度平面機(jī)械手，關(guān)節(jié)1為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)變量為1；關(guān)節(jié)2 為移動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)變量為d2。試：（ 1）建立關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，并寫出該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方程式。（ 2）按下列關(guān)節(jié)變量參數(shù)求出手部中心的位置值。 10306090d 2/m0.500.801.000.70解：建立如圖所示的坐標(biāo)系-4精選文庫(kù)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量連桿連桿轉(zhuǎn)連桿

7、扭角連桿長(zhǎng)連 桿 距角度離 d11000200d02cossinA1Rot (Z , 1 )0011sincos001100100d20001001A2Trans(d2 ,0,0)01000010001機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方程式：cossinT2A1 ?A20011sincos0010d 2 cos1 0 d2 sin100111當(dāng) 1=0， d2=0.5 時(shí)：1000.50100手部中心位置值B00100001-5精選文庫(kù)當(dāng) 1=30， d2=0.8 時(shí)0.8660.500.4330.50.86600.4手部中心位置值B01000001當(dāng) 1=60， d2=1.0 時(shí)0.50.86600.5手部中心

8、位置值0.8660.500.866B01000001當(dāng) 1=90， d2=0.7 時(shí)01001000.7手部中心位置值B001000016、題 6 圖所示為一個(gè)二自由度的機(jī)械手，兩連桿長(zhǎng)度均為1m，試建立各桿件坐標(biāo)系，求出A1 ， A2 及該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。解：建立如圖所示的坐標(biāo)系Y1X1Y2Y0X2X0對(duì)于關(guān)節(jié) 1：1 系相對(duì)于 0 系 X0 軸平移 1m，然后繞 Z0 軸旋轉(zhuǎn)1;-6精選文庫(kù)對(duì)于關(guān)節(jié) 2：2 系相對(duì)于 1 系 X1 軸平移 1m，然后繞 Z1 軸旋轉(zhuǎn)2;該二自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式為：T2A1A2 ，其中A1Rot(Z 0 , 1)Trans (1,0,0)A2Rot (Z1 , 2 )Trans (1,0,0)所以，該二自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)方程式為：c 1c 2s 1 s 2c 1s2s1c20c1c2s 1s 2s 1c 2c 1s 2s 1s2c1c20s1c2c 1s 2T200100001cs11根據(jù)該運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為：nxoxaxpxnyoyaypyT2ozazA1 A2nzpz0001c用 A1 1 s 001s 1011c 100左乘上式，即010001cs001s 101nxoxa