工業(yè)機器人技術(shù)課后題答案

1、第一章課后習題：3、說明工業(yè)機器人的基本組成及各部分之間的關(guān)系。答：工業(yè)機器人由三大部分六個子系統(tǒng)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(tǒng)是驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系 統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系 統(tǒng)。各部分之間的關(guān)系可由下圖表明：4、簡述工業(yè)機器人各參數(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：自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，不應(yīng)包括手爪（末端操作器）的開合自由度。重復(fù)定位精度是指機器人重復(fù)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(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的 密集度（即重復(fù)度）。工作范圍是指機器人手臂

2、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。工作速度一般指工作時的最大穩(wěn)定速度。承載能力是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)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(zhì)量。第二章課后習題：1、 答：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 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。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)（R

3、oll）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慶節(jié)。具有俯仰、偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運動,即RPY運動。5、答：行走機構(gòu)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(yīng)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。第三章課后習題：1、點矢量v為10.00 20.00 30.00 T，相對參考系作如下齊次坐標0.8660.50010.000-0.500 0.000 11.0變換：0.

4、8660.000 -3.00.0001.0009.00 0 0 1寫出變換后點矢量v的表達式，并說明是什么性質(zhì)的變換， 寫出旋轉(zhuǎn)算子Rot及平移算子Trans解：v，=Av=0.5000.8660.000 -3.020.0019.320.0000.0001.0009.030.0039.Q001 一1 一1 一11.010.009.66-0.5000.0000.866屬于復(fù)合變換:旋轉(zhuǎn)算子Rot(乙-0.866-0.5001)=0.50.866000010-0001一平移算子Trans( 11.0,-10011.0 =3.0，9.0)=010-3.00019.00001 一2、有一旋轉(zhuǎn)變換，先繞

5、固定坐標系Zq軸轉(zhuǎn)，再繞其Xq軸轉(zhuǎn)，最后繞其YQ軸轉(zhuǎn) ，試求該齊次坐標變換矩陣。)Rot(Z，)解：齊次坐標變換矩陣 R=Rot(Y )Rot( X，_ 0.500.8660100QTQ.7Q7-0.707001010000.866-0.500.7070.70700-0.86600.5000.50.86600010-0001 一001 一-0001 一_ 0.660-0.0470.750010.6120.612-0.501-0.436-0.4360.4330.0001 一3、坐標系B起初與固定坐標系0相重合，現(xiàn)坐標系B繞Zb旋 轉(zhuǎn) ，然后繞旋轉(zhuǎn)后的動坐標系的 XB軸旋轉(zhuǎn) ，試寫出該坐標 系B的

6、起始矩陣表達式和最后矩陣表達式。10 0 0解：起始矩陣：B=O= 0 1 0 00 0 10.0 0 0 1一-0.866-0.353001最后矩陣：B'=Rot(乙)Rot (X,)=0.50.612-0.612000.7070.7070100014、如題圖所示的二自由度平面機械手，關(guān)節(jié)1為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)變量為6 1;關(guān)節(jié)2為移動關(guān)節(jié)， 關(guān)節(jié)變量為d2。試：(1) 建立關(guān)節(jié)坐標系，并寫出該機械手的運動方程式。(2) 按下列關(guān)節(jié)變量參數(shù)求出手部中心的位置值。6 10306090d 2/m0.500.801.000.70解：建立如圖所示的坐標系Y2參數(shù)和關(guān)節(jié)變量連桿連桿轉(zhuǎn)角e連桿扭角a

7、連桿長度a連桿距離d16 1000200d20tosd-si nd00_100d2si n qcod000100A =Rot(Z,q)=0010A =Tra ns(d2,0,0)= °010-0001 一001 一機械手的運動方程式:0 dzcoscosS00 d2 sin®1 0當 B 1=0 , d2=0.5 時:手部中心位置值-1001000.5 10B =00100001 一當 6 1=30 , d2=0.8 時-0.866-0.500.4330.50.86600.4B =00100001 一手部中心位置值當 6 1=60 , d2=1.0 時手部中心位置值0-0.

8、86600.5 10.500.8660100010.5才866當 6 1=90 , d2=0.7 時0手部中心位置值8= 10-10000 00 0.71 00 16、題6圖所示為一個二自由度的機械手，兩連桿長度均為1m,試建立各桿件坐標系，求出A1，A2及該機械手的運動學(xué)逆解解：建立如圖所示的坐標系對于關(guān)節(jié)1： 1系相對于0系X0軸平移1m然后繞Z0軸旋轉(zhuǎn)對于關(guān)節(jié)2: 2系相對于1系X1軸平移1m然后繞Z1軸旋轉(zhuǎn)2T2 二 AA2，其中該二自由度機械手運動學(xué)方程式為:A =Rot(Z0,ft|)Tra ns(1,0,0)A = Rot(Z1/2)Tra ns(1,0,0)所以，該二自由度機械手運動學(xué)方程式為:C哥cr2 -Ssr2-Ci S- 2 - S- iC："2 C3SV2-s哥sv2 eye®0 1 000 0 1根據(jù)該運動學(xué)方程為:nxnynz7sq0-0OxOyOz0C弓-sq'00S100axayaz00010PxPyPz1S1茁00-AA?001