機器人機構(gòu)學 參考答案匯總 電子 第1-9章 緒論-移動機器人的運動機構(gòu)

緒論一、如何區(qū)分現(xiàn)代機械系統(tǒng)和傳統(tǒng)機械系統(tǒng)？舉例說明。傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)相對簡單，只包含三部分，即原動機(電機、液壓泵、氣泵等)、傳動機和工作機。普通車床、磨米機、攪拌機和電葫蘆等均為傳統(tǒng)機械系統(tǒng)。它們一般只能完成確定的工作，任務(wù)需求的任何改變對其而言都是極其困難的。進入20世紀80年代，微電子技術(shù)得到快速發(fā)展，計算機功能越來越強，開始向傳統(tǒng)機械系統(tǒng)滲透、融合，機電一體化技術(shù)逐步成熟，形成了具有革命性變化的現(xiàn)代機械系統(tǒng)，也稱為機器人。數(shù)控機床就是機器人的一種，因為有了人機接口程序，它的工作軌跡、進給速度等參數(shù)隨時可以按需調(diào)整。機電一體化技術(shù)為核心的現(xiàn)代機械系統(tǒng)的組成，主要包括機構(gòu)子系統(tǒng)、驅(qū)動子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、傳感子系統(tǒng)以及信息處理子系統(tǒng)。這里的機構(gòu)子系統(tǒng)主要對應(yīng)于傳統(tǒng)機械系統(tǒng)的傳動機和工作機，但是驅(qū)動子系統(tǒng)并不限于原動機，如對于電機，還包括功率放大器件等。機構(gòu)子系統(tǒng)、驅(qū)動子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)和傳感子系統(tǒng)共同構(gòu)成了現(xiàn)代機械系統(tǒng)的閉環(huán)反饋回路，而信息處理子系統(tǒng)是其調(diào)度中心。二、機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)學研究的首要問題是什么？如何實現(xiàn)機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計？機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)學的首要問題是研究機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，即機構(gòu)的連接方式和傳動方式。這是因為機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)直接決定了機器人的運動能力、精度、可靠性等性能。實現(xiàn)機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計可以通過以下步驟來進行：1、分析需求：明確機器人的應(yīng)用需求和性能指標，包括需要實現(xiàn)的運動類型、精度要求、負載能力等。2、研究現(xiàn)有機構(gòu)：對已有的機構(gòu)進行調(diào)研和分析，了解其優(yōu)勢和局限性。3、創(chuàng)新思維：根據(jù)需求和現(xiàn)有機構(gòu)的分析，進行創(chuàng)新思維，挖掘新的機構(gòu)連接方式和傳動方式?？梢越梃b自然界的結(jié)構(gòu)、數(shù)學模型或其他機械原理，尋找靈感和切入點。4、模擬和仿真：利用計算機輔助設(shè)計軟件，進行機構(gòu)的建模、動力學分析和運動仿真，評估方案的可行性和性能。5、原型制作與測試：根據(jù)仿真結(jié)果選擇最有潛力的方案，進行物理原型的制作，并進行實驗和測試，驗證設(shè)計的正確性和可行性。6、優(yōu)化與改進：根據(jù)實驗和測試結(jié)果，對機構(gòu)進行優(yōu)化和改進，提升性能、減小成本或改善可靠性。7、驗證與應(yīng)用：將改進后的機構(gòu)應(yīng)用到具體的機器人系統(tǒng)中，并進行驗證和應(yīng)用實踐。需要注意的是，機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計不僅包括連接方式和傳動方式的改變，還可以涉及材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面。同時，設(shè)計過程中需要綜合考慮機械原理、材料力學、傳動理論等相關(guān)知識，在實際應(yīng)用中也要考慮到制造工藝、成本等因素。三、說明串聯(lián)機器人、并聯(lián)機器人以及移動機器人的區(qū)別與聯(lián)系。串聯(lián)機器人、并聯(lián)機器人以及移動機器人是三種常見的機器人結(jié)構(gòu)，它們之間存在一些區(qū)別和聯(lián)系，具體如下：串聯(lián)機器人：由多個運動自由度的機構(gòu)鏈接而成，每個機構(gòu)都有自己的電機、減速器和傳感器等控制單元，常見的例子是工業(yè)上使用的多關(guān)節(jié)機械臂。串聯(lián)機器人的特點是結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、可實現(xiàn)較大的工作空間。但由于機構(gòu)數(shù)目較多，所以其精度和穩(wěn)定性相對較低。并聯(lián)機器人：由多個支撐平臺和運動單元組成，即多個機構(gòu)同時連接于同一個工作平面上，這些機構(gòu)共享同一電機和傳感器等控制單元。并聯(lián)機器人常用于需要高精度、高負載和高速度工作的場合，例如飛行模擬器、車輛測試臺等。其優(yōu)點在于精度高、剛度大、可靠性好。但空間局限性較大，且操作范圍受限于平臺大小。移動機器人：可移動式機器人，其中包括無人機、智能小車、機器人手持設(shè)備和空中機器人等，常用于需要靈活機動，并需要在不同的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)或收集數(shù)據(jù)的場合，例如偵察、勘探、安全監(jiān)測等。移動機器人的優(yōu)點在于具備高度的靈活性和通用性，但面臨的挑戰(zhàn)包括對環(huán)境的適應(yīng)、能耗管理、導航控制、安全性等方面。總體來說，串聯(lián)機器人、并聯(lián)機器人以及移動機器人都是基于不同的機構(gòu)設(shè)計理念和應(yīng)用場景而產(chǎn)生的，它們的區(qū)別在于機構(gòu)連接方式、動力學特性和應(yīng)用范圍等方面。同時，這三種機器人的研究和應(yīng)用也彼此交叉，相互促進發(fā)展。第二章螺旋理論基礎(chǔ)一、直線的矢量方程內(nèi)含三個標量方程[見式(2-13)]，這是否與高等數(shù)學中給定的空間直線方程(兩個標量方程)相矛盾？不矛盾。若給定直線方向，直線在空間的位置可通過直線上某點的矢量r1給定。根據(jù)圖22，由A、B兩點所確定的直線矢量方程可以寫為進一步可寫作式中，S0為直線的位置矢量r1與矢量S的叉積，即。式中，S0稱為矢量S對原點的線矩。線矩也是矢量，其大小及方向由矢量S和直線上任意一點的矢徑r1確定。顯然，矢量S與其對原點的線矩是正交的，即。若S是單位矢量，即，則線矩S0的模表示直線到原點的距離。S是方向矢量，沒有單位，S0卻具有長度單位。當矢量S過原點時，其線矩為零矢量，S0=0。當S及S0給定后，直線在空間的方向及位置均被確定。由此，決定直線的矢量方程主要包含兩個參數(shù)S及S0，將這兩個三維矢量組合成六維矢量(S;S0)，該矢量就表示了直線在空間的位置及方向。(S;S0)稱為直線的Plücker坐標，或Plücker線坐標?？臻g直線與其Plücker坐標(S;S0)是相對應(yīng)的，如果以不為零的標量構(gòu)成Plücker坐標(S;S0)，將其代入式(2-9)，仍滿足該方程，所以表示的仍是同一條直線，即(S;S0)和(S;S0)是一致的，但是二者的有向線段長度有所不同。兩個矢量S和S0如此結(jié)合也稱對偶矢量，S為對偶矢量的原部(realunit)，也稱為原級矢量；S0為對偶矢量的對偶部(dualunit)，也稱為次級矢量。二、對于下面所給出的直線Plücker坐標，試說明直線與坐標軸和坐標平面的關(guān)系。1) 2) 3) 4)5) 6) 7) 8)略。三、寫出下面螺旋的4個要素，并說明該螺旋的特點。1) 2) 3)略。已知剛體某瞬時含有兩個運動螺旋，分別為=(4,

0,

0;4,

0,

0)，=(0,

0,

0;0,

3,

2)，求該剛體合成運動螺旋的軸向移動速度以及與原點重合點的切向速度。略。對剛體施加兩個力螺旋，分別為=(2,

0,

0;1,

0,

0)，=(1,

0,

0;2,

0,

1)，求該剛體所作用的合力螺旋軸線方程。略。如果用運動螺旋表示剛體由螺旋副所導致的螺旋運動，求運動螺旋的節(jié)距與螺旋副導程的關(guān)系。剛體的空間運動可用運動螺旋來表示，螺旋副是一種產(chǎn)生兩個運動螺旋的機械裝置，其節(jié)距與導程的關(guān)系為：設(shè)剛體做了一個繞z軸的角速度為ω的旋轉(zhuǎn)，其線速度為v，則運動螺旋為(h,k,ω)，其中：h為螺旋的方向向量，等于旋轉(zhuǎn)軸的單位向量，即h=[0,0,1]；k為螺旋的直線速度矢量，等于線速度v除以角速度ω，即k=v/ω。而在螺旋副中，當螺旋副中的螺紋軸繞著其自身旋轉(zhuǎn)一個周期時，螺紋軸所沿著的線性距離稱作導程，導程等于螺紋的圓周長，即導程=P×π×d，其中P為螺旋副的螺距，d為螺紋的直徑。因此，螺旋副導程L等于一個周期內(nèi)螺旋副中螺紋軸的旋轉(zhuǎn)角度Δθ所對應(yīng)線性距離的長度，即L=Δθ/(2π)×P×π×d，其中Δθ=2π。帶入式中得到：L=P×d所以，螺旋副導程與運動螺旋的節(jié)距之間的關(guān)系為：L=P×d=2π×k=2πv/ω即：v/ω=L/(2π)這個公式表明，剛體的線速度和角速度的比值等于螺旋副的導程除以2π。如何理解螺旋運動是剛體最一般的運動形式？螺旋運動是剛體最一般的運動形式是指，在剛體運動的各種形式中，螺旋運動可以包含并描述其他類型的運動。一個剛體的運動可以由平動（沿直線運動）和轉(zhuǎn)動（繞某個軸旋轉(zhuǎn)）組成。而螺旋運動則是同時具有平動和轉(zhuǎn)動的運動形式，它將直線運動和旋轉(zhuǎn)運動相結(jié)合，以螺旋軌跡展示了剛體在空間中的運動狀態(tài)。螺旋運動的特點是剛體繞某條軸進行旋轉(zhuǎn)的同時，沿著該軸方向做勻速直線運動。具體來說，螺旋運動由兩個獨立的分量組成：一個是沿著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，另一個是圍繞旋轉(zhuǎn)軸作直線運動的線性運動。這兩個運動相互垂直，但又緊密耦合在一起，共同構(gòu)成了螺旋運動。因為螺旋運動包含了平動和旋轉(zhuǎn)，所以它可以描述更加復雜和多樣化的剛體運動情況。比如，當一個物體同時沿著直線移動和繞某個軸旋轉(zhuǎn)時，我們可以用螺旋運動來描述它的運動狀態(tài)。類似地，許多實際運動，如行星繞太陽的運動、直升機的升降和飛行等，都可以通過螺旋運動進行描述。因此，螺旋運動被認為是剛體最一般的運動形式，它在幾何形狀和運動方式上具有廣泛的適用性，能夠很好地描述和分析各種復雜的運動問題。第三章螺旋的相關(guān)性和相逆性一、如果空間有4個螺旋$1、$2、$3和$4，其中，前3個螺旋是節(jié)距為零的線矢量，且它們共面，第4個螺旋是節(jié)距為無窮大的偶量，而且與前3個螺旋軸線所在的平面相垂直，試分析這4個螺旋所組成螺旋系的相關(guān)性。根據(jù)描述，這四個螺旋可以組成一個螺旋系，它們之間存在以下相關(guān)性：前三個螺旋共面：由于前三個螺旋具有零節(jié)距的線矢量，并且共面，說明它們在同一個平面上運動。這意味著這三個螺旋的運動軸線在同一個平面內(nèi)，它們的線性運動方向也是相同的。第四個螺旋垂直于前三個螺旋所在平面：第四個螺旋的軸線與前三個螺旋所在的平面相垂直，這意味著它的旋轉(zhuǎn)軸與前三個螺旋的軸線垂直。綜上所述，這四個螺旋組成的螺旋系具有以下特點：前三個螺旋共面，在同一個平面內(nèi)進行平移運動；第四個螺旋垂直于前三個螺旋所在平面，進行垂直旋轉(zhuǎn)運動。這種結(jié)構(gòu)的螺旋系在實際應(yīng)用中可能具有特殊用途，具體用途需要根據(jù)實際情況來確定。二、對于表31所示的4c類型線簇，試證明該線簇秩為4。機器人對于表3-1所示的4C類型線簇，要證明其秩為4，我們可以使用線性代數(shù)的方法來進行證明。首先，我們需要知道線簇的秩是由其基向量的個數(shù)決定的。根據(jù)表3-1，我們可以看到該線簇有四個線性無關(guān)的基向量，分別記作a?，a?，a?，a?。為了證明這四個基向量是線性無關(guān)的，我們可以假設(shè)存在一個非零向量x滿足以下條件：x=c?a?+c?a?+c?a?+c?a?其中c?，c?，c?，c?為常數(shù)?，F(xiàn)在我們需要證明，如果x=0，則c?，c?，c?，c?必定為零。我們可以將等式右側(cè)展開：x=c?a?+c?a?+c?a?+c?a?=c?(1,0,0,0)+c?(0,1,0,0)+c?(0,0,1,0)+c?(0,0,0,1)=(c?,c?,c?,c?)如果x=0，則有：(c?,c?,c?,c?)=(0,0,0,0)從而得到c?，c?，c?，c?必須為零。由此可見，如果x=0，則c?，c?，c?，c?必定為零，證明了基向量a?，a?，a?，a?是線性無關(guān)的。因此，根據(jù)線性代數(shù)中秩的定義，我們可以得出結(jié)論：該4C類型線簇的秩為4。三、兩個螺旋軸線相交，軸線之間的扭向角為40，其互易積為0，其中第一個螺旋的節(jié)距為3，試求第二個螺旋的節(jié)距。兩個螺旋軸線相交，即它們共享一個點。軸線之間的扭向角為40度，這表示兩個螺旋在相交點處的旋轉(zhuǎn)方向之間存在一個夾角，夾角大小為40度。兩個螺旋的互易積為0，這意味著它們之間存在一種特殊的關(guān)系，使得它們的運動是相互抵消的。假設(shè)第一個螺旋的節(jié)距為3，我們需要求解第二個螺旋的節(jié)距。在兩個螺旋相交的點處，它們的旋轉(zhuǎn)方向相反，且旋轉(zhuǎn)角度之差為40度。由于節(jié)距定義為螺旋上相鄰兩圈之間的距離，我們可以得出以下關(guān)系：節(jié)距1/節(jié)距2=360度/40度即3/節(jié)距2=9解方程得到節(jié)距2=1/3因此，根據(jù)題目信息，第二個螺旋的節(jié)距為1/3。四、如果螺旋三系的3個螺旋均為線矢量，且其中兩個線矢量平行，另一個線矢量與它們異面，試分析該螺旋三系的反螺旋系。由題目描述可知，螺旋三系的3個螺旋均為線矢量，且其中兩個線矢量平行，另一個線矢量與它們異面。因此，這是一個較常見的類型，我們可以將其稱作α-β-γ型螺旋三系。對于該螺旋三系的反螺旋系，我們需要明確以下幾點：1.反螺旋系的線矢量方向與原始螺旋系相反。2.反螺旋系的鎖定和滑移方向與原始螺旋系相反。3.反螺旋系的旋轉(zhuǎn)方向與原始螺旋系相反。由于α-β-γ型螺旋三系中的兩個線矢量平行，它們定義了一個共面的平面，第三個線矢量異面于這個共面。因此，對于反螺旋系中的三個線矢量，它們必須滿足以下幾點：1.第一個線矢量必須垂直于原始螺旋系中與平行線矢量所在平面垂直的方向，即第三個線矢量所在的方向。2.第二個線矢量必須平行于原始螺旋系中的另一個平行線矢量，與第一個線矢量垂直。3.第三個線矢量必須垂直于第一個和第二個線矢量所定義的平面。這樣，我們就可以得到反螺旋系的三個線矢量。同時，根據(jù)反螺旋系的定義，我們還需要考慮它們的旋轉(zhuǎn)方向和鎖定滑移方向。旋轉(zhuǎn)方向是指反螺旋系中線矢量相對于原始螺旋系的旋轉(zhuǎn)方向，而鎖定滑移方向則是指沿著反螺旋系中的某一線矢量鎖定位置時，其它線矢量所發(fā)生的相對位移方向。根據(jù)以上分析，我們可以得知α-β-γ型螺旋三系的反螺旋系的特點如下：1.旋轉(zhuǎn)方向與原始螺旋系相反。2.鎖定滑移方向與原始螺旋系相反。3.第一個線矢量垂直于原始螺旋系中與平行線矢量所在平面垂直的方向，即第三個線矢量所在的方向。4.第二個線矢量平行于原始螺旋系中的另一個平行線矢量，與第一個線矢量垂直。5.第三個線矢量必須垂直于第一個和第二個線矢量所定義的平面。需要注意的是，反螺旋系的具體構(gòu)型取決于原始螺旋系中線矢量的方向和排列方式。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體情況進行分析和確定，以得到正確的反螺旋系構(gòu)型。五、題3-5圖為由3個軸線平行的轉(zhuǎn)動副組成的平面串聯(lián)機械手，試分析其運動螺旋系和約束螺旋系。略。六、試討論分析剛體在約束力偶作用下所存在的特殊轉(zhuǎn)動。串聯(lián)當一個剛體受到一個約束力偶的作用時，它將會發(fā)生特殊的轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動被稱為力偶轉(zhuǎn)動。在力偶的作用下，剛體將繞一個固定軸進行平衡旋轉(zhuǎn)，而不發(fā)生平移運動。力偶由一對大小相等、方向相反而作用線相同的力組成。這對力的作用線構(gòu)成了一個軸，被稱為力偶軸。力偶軸可以位于剛體內(nèi)部或外部，但必須通過剛體的質(zhì)心。剛體在力偶作用下的轉(zhuǎn)動特點如下：1.平衡：在力偶作用下，剛體保持平衡，即總力和總力矩均為零。力偶產(chǎn)生的力矩與其大小和作用線的距離成正比，但方向相反，因此它們互相抵消，使得剛體不發(fā)生平移運動。2.旋轉(zhuǎn)軸：剛體圍繞力偶軸進行旋轉(zhuǎn)。力偶軸可以通過剛體的質(zhì)心，也可以位于剛體內(nèi)部或外部。旋轉(zhuǎn)軸的位置取決于力偶的作用點和力偶大小的分布情況。3.轉(zhuǎn)動慣量：力偶轉(zhuǎn)動的速度取決于剛體的轉(zhuǎn)動慣量。轉(zhuǎn)動慣量表示了剛體對旋轉(zhuǎn)運動的惰性程度，它與剛體的質(zhì)量分布和幾何形狀有關(guān)。轉(zhuǎn)動慣量越大，剛體旋轉(zhuǎn)的速度越慢。4.角加速度：力偶作用下，剛體的角加速度與力偶的大小成正比，與剛體的轉(zhuǎn)動慣量成反比。即轉(zhuǎn)動慣量越大，剛體的角加速度越小。需要注意的是，力偶轉(zhuǎn)動是一種理想情況下的模型，在實際情況中會存在其他因素的影響，如摩擦力、空氣阻力等。因此，在實際問題中需要綜合考慮這些因素，并進行更為詳細的分析和計算。第四章串聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合一、何謂尺度型機構(gòu)？何謂冗余度串聯(lián)機器人機構(gòu)？尺度型機構(gòu)是指具有相似性質(zhì)的機構(gòu)族，其中每個成員都在其關(guān)鍵特征尺度范圍內(nèi)操作，這些特征尺度包括長度、寬度、高度、質(zhì)量、力矩等。尺度型機構(gòu)通過調(diào)整這些特征尺度，可以實現(xiàn)各種不同的任務(wù)或應(yīng)用需求。尺度型機構(gòu)的優(yōu)點在于設(shè)計和制造過程中可以利用成熟的技術(shù)和工藝，同時可以進行多樣化的定制，以滿足不同的應(yīng)用需求。例如，生物學家可以使用尺度型機構(gòu)來研究不同大小和形狀的生物體，在機器人領(lǐng)域中可以使用尺度型機構(gòu)來開發(fā)適用于不同環(huán)境的機器人平臺、傳感器和執(zhí)行器等。冗余度串聯(lián)機器人機構(gòu)是一種具有額外自由度或關(guān)節(jié)的機器人機構(gòu)，其目的是為了改善機器人系統(tǒng)的運動精度、魯棒性和可靠性等。冗余度是指機器人的自由度數(shù)比實際需要的最小自由度數(shù)更多的情況。在冗余度串聯(lián)機器人中，機器人的冗余自由度通常通過增加一個或多個關(guān)節(jié)實現(xiàn)。冗余度串聯(lián)機器人的優(yōu)點在于可以增強機器人的運動能力和適應(yīng)性，例如提高姿態(tài)控制的精度和機器人末端執(zhí)行器的靈活性等。同時，冗余度還可以提高系統(tǒng)的容錯性，例如在某些關(guān)節(jié)發(fā)生故障的情況下，機器人仍然可以實現(xiàn)任務(wù)目標。需要注意的是，冗余度串聯(lián)機器人的設(shè)計與控制相對較復雜，需要綜合考慮多種因素，如系統(tǒng)的動力學、軌跡規(guī)劃、控制策略等，因此需要大量的理論分析和實驗驗證。二、何謂相關(guān)性對應(yīng)原理？它有什么意義？機器人相關(guān)性對應(yīng)原理是指在機器學習和數(shù)據(jù)分析中，通過比較不同數(shù)據(jù)集之間的相似性或相關(guān)性來建立它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。該原理基于一個假設(shè)：如果兩個數(shù)據(jù)集之間存在著一定的關(guān)聯(lián)或相關(guān)性，那么它們在特征空間中的對應(yīng)樣本點也應(yīng)該具有相似的特征。相關(guān)性對應(yīng)原理的意義在于可以幫助我們在不同數(shù)據(jù)集之間建立聯(lián)系，并進行跨數(shù)據(jù)集的分析和預測。具體來說，相關(guān)性對應(yīng)原理可以用于以下幾個方面：數(shù)據(jù)對齊與匹配：通過尋找相關(guān)性，可以將不同數(shù)據(jù)集中的相似樣本進行對齊和匹配，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和共享。這對于跨領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析和集成具有重要意義。特征選擇與降維：通過比較數(shù)據(jù)集的相關(guān)性，可以識別出與目標變量高度相關(guān)的特征，從而進行特征選擇和降維，提高模型的效率和準確性。預測與推斷：基于相關(guān)性對應(yīng)原理，我們可以利用已有數(shù)據(jù)集的特征和標簽，預測和推斷另一個數(shù)據(jù)集中的未知標簽或特征。這對于缺少標注數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)獲取困難的情況下，能夠提供一種有效的解決方案。異常檢測與異常值修正：通過發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集之間的關(guān)聯(lián)性，我們可以識別出異常數(shù)據(jù)樣本，并進行異常值修正。這對于清洗和預處理數(shù)據(jù)具有重要作用，可以提高后續(xù)分析和建模的可靠性?？傊?，相關(guān)性對應(yīng)原理為我們研究不同數(shù)據(jù)集之間的關(guān)聯(lián)提供了一種有效的方法和工具，幫助我們進行數(shù)據(jù)分析、特征提取、模型構(gòu)建和預測等任務(wù)，具有廣泛的應(yīng)用價值。三、題4-3圖所示的單自由度轉(zhuǎn)動機構(gòu)末端在xOy面的法線方向有轉(zhuǎn)動輸出，在x方向和y方向均有衍生平移輸出，試說明該機構(gòu)末端最多只有一個獨立轉(zhuǎn)動輸出或獨立平移輸出。注：末端到旋轉(zhuǎn)中心的距離為l。題4-3圖略。四、題4-4圖所示的6R串聯(lián)機器人機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為，依次標定各運動副輸出特征矩陣的獨立輸出，由此確定該串聯(lián)機器人機構(gòu)的位移輸出特征矩陣MS，并給出該機構(gòu)的秩。題4-4圖略。五、題4-5圖所示的6H串聯(lián)機器人機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為，依次標定各運動副輸出特征矩陣的獨立輸出，由此確定該串聯(lián)機器人機構(gòu)的位移輸出特征矩陣MS，并給出該機構(gòu)的秩，說明該機構(gòu)是否存在無標定矩陣。題4-5圖略。六、對于活動度為4、5、6和7的單開鏈，試分別給出一種冗余度為2且不含冗余子單開鏈的機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式。對于活動度為4的單開鏈，可以使用兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來實現(xiàn)冗余度為2的機構(gòu)結(jié)構(gòu)。一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接第1和第2桿，另一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接第3和第4桿。這樣一來，冗余自由度可以通過額外的兩個關(guān)節(jié)進行控制。對于活動度為5的單開鏈，可以使用一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個平移關(guān)節(jié)來實現(xiàn)冗余度為2的機構(gòu)結(jié)構(gòu)。一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接第1和第2桿，而平移關(guān)節(jié)連接第3和第4桿。通過控制這兩個關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)冗余自由度。對于活動度為6的單開鏈，可以使用兩個平移關(guān)節(jié)來實現(xiàn)冗余度為2的機構(gòu)結(jié)構(gòu)。一個平移關(guān)節(jié)連接第1和第2桿，另一個平移關(guān)節(jié)連接第5和第6桿。這樣一來，冗余自由度可以通過這兩個關(guān)節(jié)進行控制。對于活動度為7的單開鏈，可以使用一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個球關(guān)節(jié)來實現(xiàn)冗余度為2的機構(gòu)結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接第1和第2桿，球關(guān)節(jié)連接第3、第4和第5桿。通過控制這兩個關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)冗余自由度。需要注意的是，以上列舉的機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式僅為示例，實際設(shè)計中可能需要考慮更多的因素，如負載要求、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、運動范圍等。設(shè)計具體的冗余度為2且不含冗余子單開鏈的機構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求進行詳細分析和優(yōu)化設(shè)計。七、對具有表42中第3行B列、第3行D列、第4行B列以及第4行D列所示位移輸出特征矩陣類型的串聯(lián)機器人機構(gòu)進行拓撲結(jié)構(gòu)綜合，并用動力學仿真軟件給出仿真結(jié)果。略。第五章單回路機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合一、單開鏈的秩與一般過約束單閉鏈的秩之間的聯(lián)系與區(qū)別。尺單開鏈和一般過約束單閉鏈都是機構(gòu)中常見的鏈結(jié)構(gòu)，它們在秩和結(jié)構(gòu)特性上有一些聯(lián)系和區(qū)別。聯(lián)系：1.都是機構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)：單開鏈和一般過約束單閉鏈都是由連桿和關(guān)節(jié)組成的機構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)。它們通過關(guān)節(jié)連接各個連桿，并形成一個閉合的鏈路。2.均具有運動自由度：單開鏈和一般過約束單閉鏈都能夠?qū)崿F(xiàn)一定的運動自由度，其運動自由度取決于鏈條中關(guān)節(jié)的個數(shù)以及關(guān)節(jié)類型。區(qū)別：1.秩的定義不同：單開鏈的秩定義為鏈中連桿的數(shù)量減去關(guān)節(jié)的數(shù)量，而一般過約束單閉鏈的秩定義為鏈中連桿的數(shù)量減去自由度約束的數(shù)量。2.自由度約束的存在：一般過約束單閉鏈中存在自由度約束，即鏈中的某些連桿自由度被限制，無法獨立運動。而單開鏈中沒有這種自由度約束。3.鏈中連桿和關(guān)節(jié)的個數(shù)不同：一般過約束單閉鏈中的連桿和關(guān)節(jié)數(shù)量可能不相等，因為存在過約束條件。而單開鏈中的連桿和關(guān)節(jié)數(shù)量相等。4.可能具有不同的拓撲結(jié)構(gòu)：一般過約束單閉鏈可能具有多種不同的拓撲結(jié)構(gòu)，而單開鏈只有一種特定的拓撲結(jié)構(gòu)?？偟膩碚f，單開鏈和一般過約束單閉鏈都是機構(gòu)中常見的鏈結(jié)構(gòu)，但在秩的定義、自由度約束、連桿和關(guān)節(jié)的個數(shù)以及拓撲結(jié)構(gòu)等方面存在一些區(qū)別。這些區(qū)別使得它們在機構(gòu)設(shè)計和運動分析中具有不同的應(yīng)用和特性。二、試分析題5-2圖所示的兩種單閉鏈機構(gòu)的活動度。題5-2圖略。三、題5-3圖所示的單閉鏈結(jié)構(gòu)組成為，試計算其秩和活動度，并根據(jù)消極運動副判定準則分析該機構(gòu)是否具有消極運動副(或消極自由度)。題5-3圖略。四、題5-4圖所示的單閉鏈的結(jié)構(gòu)組成為，試計算其秩和活動度，并根據(jù)主動副判定準則分析R5和R6是否可同時為主動副。題5-4圖略。五、對只由R副和P副組成，F(xiàn)=2，且L=5(LR=2，LP=3)的一般過約束回路結(jié)構(gòu)類型進行綜合，并用動力學仿真軟件給出仿真結(jié)果。其中，O1到O5為連桿，表示由R副構(gòu)成；O1到O3和O4到O5之間的關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)副（R副），O3到O4之間的關(guān)節(jié)為平移副（P副）。O6和O7之間的關(guān)節(jié)為旋轉(zhuǎn)副（R副）。接下來，我們使用動力學仿真軟件對該回路結(jié)構(gòu)進行仿真。在仿真過程中，我們假設(shè)機構(gòu)中各個零件均為剛性體，忽略摩擦阻力和非線性效應(yīng)。根據(jù)題目給出的參數(shù)，我們可以設(shè)置連桿的長度為5，即O1O2、O2O3、O3O4、O4O5的長度均為5。在仿真過程中，我們可以通過施加外部力或位移，觀察機構(gòu)的響應(yīng)。由于題目沒有具體說明需要施加的力或位移條件，我們選擇將O1和O7兩點固定，并施加一個在水平方向上的力（F=10N）在O5點上。經(jīng)過動力學仿真，我們可以得到該機構(gòu)在施加力后的運動狀態(tài)和受力情況。具體的仿真結(jié)果根據(jù)軟件不同而有所差異，但一般會獲得各個連桿的位移、速度和加速度等數(shù)據(jù)，以及各個關(guān)節(jié)的受力情況。請注意，動力學仿真的結(jié)果可能受到初始條件和仿真精度的影響，在實際設(shè)計和制造中還需要進行更詳細的分析和優(yōu)化。第六章并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合一、說明單回路機器人機構(gòu)與并聯(lián)機器人機構(gòu)的區(qū)別與聯(lián)系。并聯(lián)機器人機構(gòu)的分析方法能否應(yīng)用于單回路機器人機構(gòu)？單回路機器人機構(gòu)和并聯(lián)機器人機構(gòu)是兩種常見的機器人機構(gòu)類型，它們在結(jié)構(gòu)和運動特性上存在一些區(qū)別和聯(lián)系。區(qū)別：1.結(jié)構(gòu)特點：單回路機器人機構(gòu)由一條連續(xù)的鏈構(gòu)成，形成一個封閉的回路。而并聯(lián)機器人機構(gòu)由多個平行連接的子鏈組成，其中每個子鏈都有自己的執(zhí)行器。2.運動方式：單回路機器人機構(gòu)的末端執(zhí)行器在運動時，其路徑一般為閉合曲線。而并聯(lián)機器人機構(gòu)中的各個子鏈可以獨立運動，末端執(zhí)行器的路徑通常為開放曲線。3.工作范圍：單回路機器人機構(gòu)的工作范圍一般受限于鏈結(jié)構(gòu)本身的形態(tài)和長度。而并聯(lián)機器人機構(gòu)由于具有多個子鏈的特點，可以擴展工作范圍和靈活性。聯(lián)系：1.機械分析方法：并聯(lián)機器人機構(gòu)的分析方法可以應(yīng)用于單回路機器人機構(gòu)。例如，運動學分析、動力學分析和優(yōu)化設(shè)計等方法都可以在兩種機構(gòu)中使用。這是因為它們都是基于連桿和關(guān)節(jié)之間的運動約束進行分析和計算的。2.控制策略：一些控制策略可以在單回路機器人機構(gòu)和并聯(lián)機器人機構(gòu)中共享。例如，反饋控制、軌跡規(guī)劃和力控制等方法都可以用于兩種機構(gòu)來實現(xiàn)精確的運動和力/力矩控制。雖然單回路機器人機構(gòu)和并聯(lián)機器人機構(gòu)有一些區(qū)別，但它們也有一些共同之處。通過對它們的結(jié)構(gòu)、運動和控制進行分析，我們可以更好地理解它們的特點和應(yīng)用，并且可以將一些分析方法和控制策略從一個機構(gòu)類型應(yīng)用到另一個機構(gòu)類型中。本章采用兩種不同機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的方式(見6.1節(jié)和6.4節(jié))研究并聯(lián)機器人機構(gòu)有何目的？在本章中，采用兩種不同機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的方式進行并聯(lián)機器人機構(gòu)的研究有以下目的：1.探索不同的機構(gòu)結(jié)構(gòu)：通過采用兩種不同的機構(gòu)結(jié)構(gòu)，即6.1節(jié)和6.4節(jié)所介紹的方式，可以對比和研究它們在性能和特點上的差異。這有助于深入了解不同機構(gòu)結(jié)構(gòu)對機器人的運動學、動力學和控制等方面的影響。2.分析并驗證機構(gòu)設(shè)計的可行性：通過研究不同的機構(gòu)結(jié)構(gòu)，可以評估它們在特定任務(wù)和應(yīng)用中的可行性和適用性。這對于設(shè)計和選擇最佳的并聯(lián)機器人機構(gòu)來說非常重要，以滿足實際需求并提高機器人系統(tǒng)的性能。3.提供設(shè)計指導和啟示：通過在兩種不同機構(gòu)結(jié)構(gòu)上的研究，可以得到關(guān)于并聯(lián)機器人機構(gòu)設(shè)計的指導和啟示。這有助于工程師和研究人員在設(shè)計新型機構(gòu)或優(yōu)化現(xiàn)有機構(gòu)時更好地理解設(shè)計原則和方法?？傊?，采用兩種不同機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的方式進行并聯(lián)機器人機構(gòu)的研究旨在深入了解機構(gòu)結(jié)構(gòu)的特點和性能，評估其可行性，并為設(shè)計提供指導和啟示。這有助于推動并聯(lián)機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。三、為什么本章沒有按照定義直接確定虛約束數(shù)量，而是先確定活動度，再根據(jù)活動度公式計算虛約束？本章中沒有直接按照定義來確定虛約束的數(shù)量，而是先確定活動度，再根據(jù)活動度公式計算虛約束的原因有以下幾點：1.簡化分析：活動度是機構(gòu)運動自由度的度量指標，通過確定活動度可以簡化對機構(gòu)的分析和建模。直接確定虛約束的數(shù)量可能存在復雜的推導和計算過程，而活動度公式提供了一種更直接、便捷的方法來計算機構(gòu)的自由度。2.統(tǒng)一性：活動度是一種通用的指標，可以適用于各種類型的機構(gòu)。不同類型的機構(gòu)可能具有不同的虛約束數(shù)量和約束特性，但它們的活動度可以統(tǒng)一表示并進行比較。因此，通過計算活動度可以實現(xiàn)對不同機構(gòu)的統(tǒng)一分析和比較。3.可控性：確定活動度后，我們可以通過控制虛約束的數(shù)量來實現(xiàn)對機構(gòu)的控制和調(diào)節(jié)。增加或減少虛約束的數(shù)量可以改變機構(gòu)的運動性能和特性，從而滿足特定的任務(wù)需求或優(yōu)化設(shè)計?？傊ㄟ^先確定活動度再計算虛約束的數(shù)量，可以簡化分析過程、統(tǒng)一各種機構(gòu)的比較和分析，并且具有更好的可控性。這種方法在研究和設(shè)計機構(gòu)時提供了一種便捷而有效的工具。題6-4圖所示的三支路并聯(lián)機器人機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成為SOC1{-P1R2R3-}，SOC2{-P4-S5-S6-}，SOC3{-P7-S8-S9-}，且{FB}:P1//P4//P7，試分析該機構(gòu)的活動度，判斷P1、P4和P7能否同時為主動副，并根據(jù)并聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征方程，確定其運動輸出特征矩陣MPa。題6-4圖題6-5圖略。五、題6-5圖所示的多回路機構(gòu)(P2、R7、R9和P13為主動副)，R1(P2)//R3，R4//R5，試計算該機構(gòu)的耦合度，劃分基本運動鏈，畫出簡圖，并分析該機構(gòu)是否控制解耦。略。六、機構(gòu)活動度的三種類型與控制解耦有何聯(lián)系？完全活動度是否意味著強耦合？其中機構(gòu)活動度的三種類型（完全活動度、欠驅(qū)動和過驅(qū)動）與控制解耦有緊密聯(lián)系。以下是它們之間的關(guān)系：完全活動度（FullyActuated）：當機構(gòu)的活動度等于其自由度時，稱為完全活動度。這表示機構(gòu)的每個自由度都可以通過單獨的激勵輸入來實現(xiàn)，因此完全活動的機構(gòu)具有良好的控制解耦性。在這種情況下，機構(gòu)的運動和力/力矩在各個自由度上可以獨立地控制，從而降低了運動控制和力/力矩分配的復雜性。欠驅(qū)動（Underactuated）：當機構(gòu)的活動度小于其自由度時，稱為欠驅(qū)動。這意味著機構(gòu)中存在一些自由度無法通過單獨的激勵輸入來實現(xiàn)。在這種情況下，機構(gòu)的控制是耦合的，即通過某些關(guān)聯(lián)的自由度來間接控制其他自由度。欠驅(qū)動機構(gòu)的控制通常需要考慮運動和力/力矩之間的相互影響，以實現(xiàn)所需的任務(wù)。過驅(qū)動（Overactuated）：當機構(gòu)的活動度大于其自由度時，稱為過驅(qū)動。這表示機構(gòu)中存在比自由度多的激勵輸入。過驅(qū)動機構(gòu)可以提供冗余的控制能力，使得在實現(xiàn)所需任務(wù)時，可以選擇不同的控制策略來優(yōu)化性能。但是，也需要考慮如何合理分配激勵輸入以避免不必要的冗余和復雜性。完全活動度并不意味著強耦合。盡管完全活動的機構(gòu)具有較好的控制解耦性，但它們?nèi)匀豢赡艽嬖谝恍詈闲?yīng)，特別是當機構(gòu)的運動和力/力矩之間存在非線性關(guān)系時。此外，其他因素如傳感器噪聲、動力學耦合等也可能對控制解耦性產(chǎn)生影響。因此，在實際應(yīng)用中，即使機構(gòu)具有完全活動度，仍需要綜合考慮各種因素來實現(xiàn)有效的控制解耦。第七章3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合與分類一、試構(gòu)造除表71外包含3T的其他支路結(jié)構(gòu)類型。除了表7.1中列舉的支路結(jié)構(gòu)類型，還有以下三種常見的支路結(jié)構(gòu)類型：1.T型支路結(jié)構(gòu)（T-JunctionStructure）：T型支路結(jié)構(gòu)是一種分支出一個額外通路的結(jié)構(gòu)，類似于字母"T"的形狀。它通常用于將一個主線路連接到一個輔助線路或分支線路。T型支路結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)流量的分配、信號的轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)的拓撲調(diào)整。2.多分支支路結(jié)構(gòu)（Multi-BranchStructure）：多分支支路結(jié)構(gòu)是一種具有多個分支路徑的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，一個主線路可以分為多個平行的分支線路，每個分支線路可以有不同的目的地或功能。多分支支路結(jié)構(gòu)常見于電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)分布、交通網(wǎng)絡(luò)中的道路交叉口等場景。3.網(wǎng)狀支路結(jié)構(gòu)（MeshStructure）：網(wǎng)狀支路結(jié)構(gòu)是一種具有多個相互連接的分支和交叉的結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀支路結(jié)構(gòu)中，每個分支都與其他分支相連，形成一個復雜的互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)狀支路結(jié)構(gòu)能夠提供冗余路徑并支持更高的可靠性，因為它們可以通過不同的路徑進行信息傳輸或能量傳遞。這些支路結(jié)構(gòu)類型在不同的領(lǐng)域和應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用，它們可以根據(jù)具體的要求和拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計來滿足特定的功能和性能需求。二、根據(jù)主動副判定準則，試證明圖76(b)、(c)所示機構(gòu)的3個P副均能夠同時為主動副，同一平臺的R4、R8與R12也可同時為主動副。略。三、試對采用如下支路組合方案的3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)進行拓撲結(jié)構(gòu)綜合。1)2-SOC{II-B(1)}SOC{II-D(2)}=2-SOC{-R//R//C-}SOC{-R-S-S-}。2)SOC{II-A(1)}2-SOC{II-D(1)}=SOC{-P-P-P-}2-SOC{-P-S-S-}。3)2-SOC{II-B(1)}SOC{II-C(1)}=2-SOC{-R//R//C-}SOC{-R//R-R//E-P-}。4)SOC{II-B(1)}2-SOC{II-C(1)}=SOC{-R//R//C-}2-SOC{-R//R-R//R-P-}。略。應(yīng)用拓撲結(jié)構(gòu)類型擴展方法，對3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)進行擴展。機器人機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)類型擴展方法可以通過添加、刪除、重復或變換原有的連接件來實現(xiàn)。對于3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)，可以采用以下兩種拓撲結(jié)構(gòu)類型擴展方法：添加支路結(jié)構(gòu)擴展：可以向3T-0R機構(gòu)中添加新的支路結(jié)構(gòu)，例如加入一個新的T型結(jié)構(gòu)，將其連接到原有的某個分支線上，形成4T-0R機構(gòu)。這種擴展方法可以增加機構(gòu)的自由度，改變機構(gòu)的運動軌跡和可達性，并且可以將機構(gòu)的功能擴展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。重復單元擴展：可以通過重復單元來擴展3T-0R機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)，例如將兩個完全相同的3T-0R并聯(lián)機構(gòu)通過一個中間平臺相連，形成6T-0R機構(gòu)。這種擴展方法可以增加機構(gòu)的自由度，同時保持原有機構(gòu)的簡單性和可控性，從而提高機構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性。這些擴展方法可以根據(jù)具體的設(shè)計要求和應(yīng)用場景進行調(diào)整和優(yōu)化，以實現(xiàn)更靈活和高效的機器人機構(gòu)設(shè)計。同時，需要注意的是，在機器人機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)擴展過程中，需要保持機構(gòu)的合理性、可控性和運動精度，并且避免不必要的復雜性和冗余結(jié)構(gòu)，以確保機構(gòu)的優(yōu)秀性能和穩(wěn)定性第八章0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合與分類一、試構(gòu)造除表81外包含0T-3R的其他支路結(jié)構(gòu)類型。尺除了表8.1中列舉的支路結(jié)構(gòu)類型之外，還可以考慮以下兩種包含0T-3R的其他支路結(jié)構(gòu)類型：1.并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)：并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)是一種將多個運動鏈并聯(lián)在一起的結(jié)構(gòu)。對于0T-3R機構(gòu)來說，可以引入多個并行的3R運動鏈，使其共享相同的運動基準面，以實現(xiàn)更高的承載能力和穩(wěn)定性。通過并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)，可以在不增加自由度的情況下增加機構(gòu)的負載能力和工作空間。2.級聯(lián)支路結(jié)構(gòu)：級聯(lián)支路結(jié)構(gòu)是一種將多個運動鏈級聯(lián)在一起的結(jié)構(gòu)。對于0T-3R機構(gòu)來說，可以通過級聯(lián)的方式將多個3R運動鏈依次連接起來，形成一個連續(xù)的運動鏈，從而實現(xiàn)更大的位移和機械靈活性。通過級聯(lián)支路結(jié)構(gòu)，可以擴展機構(gòu)的運動范圍和工作能力。這些支路結(jié)構(gòu)類型的擴展可以根據(jù)具體的設(shè)計要求和應(yīng)用場景進行選擇和優(yōu)化。需要注意的是，在設(shè)計過程中需要考慮機構(gòu)的穩(wěn)定性、可靠性和運動精度，并合理選擇支路結(jié)構(gòu)的數(shù)量和連接方式，以使機構(gòu)能夠滿足預期的性能和功能需求。二、對照表8-1，試對采用如下支路組合方案的0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)進行拓撲結(jié)構(gòu)綜合。1)。2)。3)。4)。略。應(yīng)用拓撲結(jié)構(gòu)類型擴展方法，對0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)進行擴展。對于0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)的擴展，我們可以考慮以下方法來增加其功能和應(yīng)用范圍：1.添加支路結(jié)構(gòu)：在0T-3R機構(gòu)中添加新的支路結(jié)構(gòu)，例如添加一個具有1T-2R運動的分支。這可以通過增加一個平臺或連接桿，使其在第一關(guān)節(jié)上具有旋轉(zhuǎn)自由度，并且在接近末端的兩個關(guān)節(jié)上具有偏移自由度。這種擴展將增加機構(gòu)的自由度，使其能夠執(zhí)行更多種類的任務(wù)。2.并聯(lián)支路結(jié)構(gòu)：通過并聯(lián)多個0T-3R機構(gòu)來增加機構(gòu)的負載能力和穩(wěn)定性。可以將多個0T-3R機構(gòu)的基座相連，并通過一個共享平臺來連接它們的末端執(zhí)行器。這樣可以實現(xiàn)機構(gòu)的并聯(lián)操作，增加負載承載能力，并提高系統(tǒng)的可靠性。3.級聯(lián)支路結(jié)構(gòu)：通過級聯(lián)多個0T-3R機構(gòu)來增加機構(gòu)的位移范圍和工作能力。將多個0T-3R機構(gòu)沿著同一軸線級聯(lián)連接，使得每個機構(gòu)的末端執(zhí)行器成為下一個機構(gòu)的基座。這樣可以實現(xiàn)機構(gòu)的連續(xù)運動，并擴展整體機構(gòu)的工作空間。這些擴展方法都可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求進行調(diào)整和優(yōu)化。在設(shè)計過程中需要考慮機構(gòu)的穩(wěn)定性、運動精度以及額外支路結(jié)構(gòu)引入的復雜度。合理選擇和配置支路結(jié)構(gòu)，可以使0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)更加靈活、多功能，并滿足特定的任務(wù)要求。第九章移動機器人的運動機構(gòu)一、試說明腿式移動機器人和輪式移動機器人的異同點。尺腿式移動機器人和輪式移動機器人是兩種常見的移動機器人類型，它們在移動方式和適應(yīng)環(huán)境等方面存在一些異同點，具體如下：異同點：1.移動方式：腿式移動機器人使用類似動物腿的結(jié)構(gòu)進行移動，通過步態(tài)運動將其身體抬離地面，然后向前或向后推進。而輪式移動機器人則使用輪子作為主要的移動裝置，通過輪子的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)移動。2.穩(wěn)定性：腿式移動機器人在不平坦或復雜地形上的穩(wěn)定性較好，能夠適應(yīng)各種地形，包括樓梯、不規(guī)則地面等。輪式移動機器人在平坦地面上的穩(wěn)定性更好，但在不平坦或障礙物較多的地形上可能會受限。3.操控靈活性：腿式移動機器人由于具有多個自由度，能夠在復雜環(huán)境中進行高度靈活的移動和越障能力。輪式移動機器人的操控相對簡單，可以進行精確的位置和姿態(tài)控制。4.負載承載能力：由于腿式移動機器人的結(jié)構(gòu)較為復雜，通常能夠承載較重的負載。而輪式移動機器人在承載能力上受到輪子和底盤結(jié)構(gòu)的限制，一般承載能力較小。5.能耗：腿式移動機器人由于需要較多的關(guān)節(jié)和執(zhí)行器來驅(qū)動各個腿部，相對而言能耗較大。輪式移動機器人由于采用輪子作為主要移動裝置，能耗較低。6.應(yīng)用場景：腿式移動機器人常用于復雜地形、救援任務(wù)、探測等需要穿越不同地形的應(yīng)用場景。輪式移動機器人適用于平坦地面上的移動，如室內(nèi)導航、倉儲物流、家庭服務(wù)等?？傊仁揭苿訖C器人和輪式移動機器人在移動方式、穩(wěn)定性、操控靈活性、負載承載能力、能耗和應(yīng)用場景等方面存在著明顯的異同點。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇適合的移動機器人類型是很重要的。二、何謂靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性？靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性是描述物體或系統(tǒng)在不同條件下保持平衡的概