工业机器人技术第三版课后答案郭洪红主编.pdf

第一章课后习题、工业机器人定义工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。、工业机器人应用场合及其特点工业机器人应用场合及其特点：恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随柔性自动化出现扮演更重要角色）、说明工业机器人的基本组成工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人环境交互系统、人机交互系统和控制系统。关系由右图表明：、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。重复定位精度重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。工作范围工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。工作速度工作速度一般指工作时的最大稳定速度。承载能力承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质量。、按坐标形式分类坐标形式分类及特点：直角坐标型直角坐标型（这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的运动方程可独立处理且方程是线性的因此很容易通过计算机控制实现它可以两端支撑对于给定的结构长度刚性最大它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化容易达到高精度。但它的操作范围小手臂收缩的同时又向相反的方向伸出即妨碍工作且占地面积大运动速度低密封性不好。工作范围是立方体型立方体型）圆柱坐标型圆柱坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转一个角工作范围可以扩大且计算简单直线部分可采用液压驱动可输出较大的动力能够伸入型腔式机器内部。但它的手臂可以到达的空间受到限制不能到达近立柱或近地面的空间直线驱动部分难以密封、防尘后臂工作时手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。工作范围是圆柱形圆柱形）球坐标型球坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转中心支架附近的工作范围大两个转动驱动装置容易密封覆盖工作空间较大。但该坐标复杂难于控制且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。工作范围是球缺形球缺形）关节坐标型关节坐标型（关节机器人的关节全都是旋转的类似于人的手臂是工业机器人中最常见的结构。工作范围较复杂）平面关节型平面关节型（这种机器人可看做是关节坐标式机器人的特例它只有平行的肩关节和肘关节关节轴线共面。）、机器人机器人：在平面上的运动有较大的柔性而沿z轴有很强的刚性所以它具有选择性的柔性。用于装配作业。、运动副分类运动副分类：转动副移动副螺旋副圆柱副球面副平面副万向铰第二章课后习题、工业机器人的手部特点及分类工业机器人的手部特点及分类：工业上的机器人的手一般称之为末端操作器，它是机器人直用于抓取和握紧（吸附)专用工具（如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。分类分类：(1)夹钳式取料手；（2)吸附式取料手；（3)专用操作器及转换器；（4)仿生多指灵巧手。、磁力吸盘原理磁力吸盘原理：电磁铁工作原理如图2.16(a)所示。当线圈1通电后，在铁心2内外产生磁场，磁力线穿过铁心，空气隙和衔铁3被磁化并形成回路，衔铁受到电磁吸力的作用被牢牢吸住。实际使用时，往往采用如图2.16(b)所示的盘式电磁铁，衔铁是固定的，衔铁内用隔磁材料将磁力线切断，当衔铁接触磁铁物体零件时，零件被磁化形成磁力线回路，并受到电磁吸力而被吸住。、真空吸盘真空吸盘分类：1真空吸盘。负压的真空吸盘控制系统，真空的采用，能保证吸盘内持续产生负压，所以这种吸盘比其它形式吸盘吸力大。2、气流负压吸盘。压缩空气进入喷嘴后，利用伯努利效应使橡胶皮腕内产生负压。3、挤气负压吸盘。当吸盘压向工件表面时，将吸盘内空气挤出松开时，去除压力，吸盘恢复弹性变形使吸盘内腔形成负压，将工件牢牢吸住，机械手即可进行工代搬运到达自标位置后，或用碰撞力P或用电磁力使压盖动作破坏吸盘腔内的负压，释放工件。、R、B、Y关节，RPY运动R、B、Y关节，RPY运动：R关节是一种翻转（Roll)关节。B关节是一种折曲（Bend)关节。Y关节是一种偏转（Yaw）关节。具有俯仰、偏转和翻转运动，即RPY运动。、行走机构及特点行走机构及特点：行走机构分为固定轨迹式和无固定轨迹式。无固定轨迹式又分为与地面连续接触（包括轮式和履带式）和与地面间断接触（步行式）。轮式在平地上行驶比较方便，履带式可以在泥泞道路上和沙漠中行驶。步行式有很大的适应性，尤其在有障碍物的通道(如管道、台阶或楼梯）上或很难接近的工作场地更有优越性。、驱动方式驱动方式及其特点：一、液压：一、液压：高压油为介质，抓取能力大液压力可达，传动平稳，密封性要求高（优点优点：(1)液压容易达到较高的单位面积压力，体积较小，可以获得较大的推力或转矩。(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度。(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制。液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可提高机械效率，使用寿命长。缺点缺点：(1)油液的粘度随温度变化而变化，这将影响工作性能。高温容易引起燃烧、爆炸等危险。(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高。(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则会引起故障。）气压：气压：结构简单，动作迅速，价格低，工作速度慢，稳定性差气压一般为.，抓取力小（优点优点：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速(1ms)。(2)利用工厂集中的空气压缩机站供气，不必添加动力设备。(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业。(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。缺点缺点：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa若要获得较大的压力，其结构就要相对增大。(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难。(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致机器人失灵。此外，排气还会造成噪声污染。）电动：电动：直流伺服电机产生力矩大，精度高，加速迅速，可靠性高运动平滑，有位置控制功能二、直线驱动二、直线驱动（齿轮齿条装置：回差较大；普通丝杠：摩擦力大，效率低、惯性大，低速时爬行现象，精度低，回差大；滚珠丝杠：摩擦力小，运动响应速度快，传动效率高消除爬行现象，装配时的预紧力可消除回差）旋转驱动旋转驱动（齿轮链、同步皮带、谐波齿轮）、新型驱动方式新型驱动方式：磁致伸缩驱动形状记忆金属静电驱动器超声波电机第三章课后习题第四章课后习题1、视觉系统组成：图像输入、图像处理、图像输出2、触觉：接触觉、接近觉、压觉、滑觉、力觉3、位置位移传感器：电位器式位移传感器、电容式位移传感器、电感式、光电式、霍尔元件、磁栅式、机械式4、多感觉传感系统组成：末端执行器、CCD视觉传感器、超声波传感器、柔性腕力传感器、相应信号处理单元第五章课后习题1、机器人控制系统特点控制系统特点：与机构运动学及动力学紧密相关自由度较多且须协调组成多变量控制系统是计算机控制系统描述状态和运动的是非线性模型，参数变化且变量耦合，故使用多种反馈控制方法建有信息库，自动选择最佳控制规律2、控制系统功能控制系统功能：示教再现功能运动控制功能3、示教编程分类示教编程分类及特点：手把手示教编程4、控制方式控制方式（按作业任务分）：点位控制（PTP）、连续轨迹控制（CP）、力力矩控制、智能控制第六章课后习题1、编程方式编程方式：顺序控制编程（灵活性小、成本低、利于控制和操作）示教方式编程（只需简单设备和控制装置即可进行，操作简单，易于掌握且示教再现过程快，示教后即可应用，适用于大批量生产的简单作业）示教盒示教（一般用于大型机器人