工业机器人复习重点

1、学习好资料欢迎下载题型：填空名词解释简答计算第一章1.1简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程序动作来 执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。特征：1）机器人的动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能2）机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活多变。3）机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。4）机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。1.2工业机器人与数控机床有什么区别？1）机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链2）工业机器人一般具有多

2、关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统3）工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工；4）机器人灵活性好，数控机床灵活性差。1.4说明工业机器人的基本组成及三大部分之间的关系。答：工业机器人由三个部分，六个子系统组成，这三个部分分别是机械部分、传感部分、 控制部分；六个子系统分别是驱动系统、机械系统、感知系统、控制系统、机器人-环 境交互系统和人机交互系统等。他们的关系如下图所示：1.5简述下面几个术语的含义：自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度、承 载能力。次 鬥市度是机器人所m有的独立坐标运动的数目，不包括于爪末端执厅器的开育白由 度“至复定位精度是关于精

3、度的统计数据，指机器人車冥到达茅一确定位置椎确的概率， 足巫蔑同位置的范南#可以用各次不同位宜平均值的偏垦來衣示工作范围是指机器人丁骨末端或乎腕中心所能到达的所有点的俠舍，也叫工柞区域。作速度一般拎昂大T.柞速度.同以是描Pl由度上最大的稳过速度+也可以宣义为手臂木瑞瑕人的合成速度（遹常召技木参数中加以说职儿承我能力是捋机器人在匸作范用内的任何位室上所能承受的愎大顶吊“1.6 什么叫冗余自由度机器人？从运动学的观点看，完成一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器 人。1.9工业机器人怎样按控制方式来分类？点位控制连续轨迹控制补充: 按机器人的结构形式分类1、按坐标形式分类直角坐标型

4、机器人、圆柱坐标型机器人球坐标型机器人、关节坐标型机器人2、按控制方式来分类点位控制连续轨迹控制3、按驱动方式分类气力驱动式、液力驱动式、电力驱动式、新型驱动式工业机器人的机械系统由机身、手臂、末端执行器三大件组成 控制分辨率是位置反馈回路能够检测到的最小位移量。_ 0-1033.5ill =0017-I0090001 01Q.r3.6j/=0017-100g00J1第四章4.2简述用拉格朗日方程建立机器人动力学方程的步骤。对于任何机械系统，拉格朗日函数 L的定义为系统总的动能Ek与总的势能Ep之差，即 L=EkEp由拉格朗日函数L所描述的系统动力学状态的拉格朗日方程（简称 L-E方程，Ek和

5、Ep 可以用任何方便的坐标系来表示）为SL式中，Fi是n个关节的驱动力或力矩矢量。考虑式中不显含 q,上式可写成:dcP蓟= 7 J亠_dr cq dq- 8旺采用齐次变换的方法，用拉格朗日方程建立机器人连杆系统动力学方程，对机器人连杆系统位姿和运动状态进行描述。用拉格朗日方法建立机器人动力学方程的步骤为：（1）计算任一连杆上任一点的速度；（2）计算各连杆的动能和机器人的总动能；（3）计算各连杆的势能和机器人的总势能；（4）建立机器人系统的拉格朗日函数；（5）对拉格朗日函数求导，得到动力学方程式4.3动力学方程的简化条件有哪些？对于复杂一些的多自由度机器人，动力学方程庞杂，推导过程更为复杂，且

6、对机器人实 时控制也更为困难。通常对动力学方程进行如下简化：（1）当杆件质量不很长、重量轻时，动力学方程中的重力矩项也可以省略；（2）当机器人不是高速机器人，关节速度不很大时，含有速度一阶微分的二次项可省 略；（3）当关节加速度不很大，即关节升降速不是很突然时，加速度的一阶微分项可省略。 4.4简述空间分辨率的概念。空间分辨率是描述机器人工具末端运动所达到的最小运动增量， 是机器人控制系统 的一个重要特性指标，是描述机器人工具末端运动的一个重要因素。（背不完写第一段就好）空间分辨率由机械偏差和控制分辨率构成。为了确定空间分辨率，机器人各关节的 工作范围由控制增量数来区分，通常用各控制部件的分辨

7、率、各机械部件的偏差和某个 任意的从未接近的固定位置（目标）三个指标来综合描述机器人的精度。4.74,5 (1)用拉格朗日动力学推导位移X表示系统变量。由于这是一个单自由度系统，所以只要一个方程就可描述系 统的运动.即L 1213E* = WV =粮 XaBE =-kX: L = Et-E =-niX2-kX2F 2r p 三2拉格朗日函数的导数为亠亠辽、 d - 5L.=皿 , =kxdzdX于是求得小车的运动方程为F = mX + kX(2)用牛顿力学推导列出受力方程如下迟F = maFkX ma = F = inci+kX4.8和直蜒运动肓关的导数長运动方程为4.8（賢十训J疋一川jg3

8、5&4.9本题中系统育两个自由度和两个坐标尤和0f因此系统有两个运动方程；一 片描述系统的直线运动，另一个描述摆的角运动系统的动能包括车和摆的动能。雳亜蛙音，摆的速度是小车速度及摆相对车速度的 台成它可恚示为锦二（龙 + 屁os&f + （方 sin &r于是1 “E* = w.A1*8r 1rEt_ = nt2 （T + /cos ff）* + （/Ssin ff】J r4r *t =；血i + 删 J+丄刚;+ 工cosF）同样的，系统的势舖是弾蓄和摆甬势能之和，可表示为f =上計叫或（1Y6 0基准线选择在片0；处，于罡拉格朗日方程为和肓线运动有关的导数及运动方程为耳-（wi +则_用匕

9、3怡d qL1 = t 一爲=!（壮+眄）+三叫（厂羽+丑左cos0）_ ；尢厂_册gf(7tti-nt-)X- fit*i &cas&-mj&2 sin & drN=-WarF = (wtT + m2)J?十粗和geo各8掘/Q2对于施转运切，有现 r .=co?6 d6 = mJ 8LT cos 厲一册衣駁in 台d茁 _*= -m/ sin石t汕决占或ti占c&-i =耐少&十矿ZV cos 6矿：壬白 将以上两个运动程豆成矩降羽式，有一怙十叫mJ cosr0m：Zsinc/了:- kX wrjc&g#他 F _|_0OawJsin &F = （ff7 - n/:. 卄厉bp 6-耐孑取

10、口疗一秋 t =粮$召亠时康co宴臼一厂Zin疔 匸卜4.11简述机器人速度雅克比、力雅克比的概念及其二者之间的关系。M2机器人速雯雅可比J是一个把关节速度向量变換为手爪相对基坐标的广文 速n v的变换矩阵，即v = .v =.机器人力雅可比严是手部端点力f和广义关节力規之逹均咲射线性关系，与手 部端点力F和L文耒节力矩r之同的力传谨有死 即2 厂F 显然，机器人力菲可土 N是珏艮摄可龙/的转置乞脖4.134.14此吕由度机械手末端的坐标対 何= Ac+ l2cn + 応 jF =心4十工二十4*12$ 故此机械手的雅可比距阵为eeerse*妬一厶 _ _.人eg + h C12 + hC12

11、2C0. -/竝3dY故有= JTFr2上酹已知条件代入上式，得 (z/2c2 h-/3c23G1L7.Q78.4巧0M即 rin.dNm； f2 =78.4?-nij f3=C补充：动力学的正问题是根据各关节的驱动力（或力矩），求解机器人的运动（关节位移、 速度和加速度），主要用于机器人的仿真；动力学逆问题是已知机器人关节的位移、速 度和加速度，求解所需要的关节力（或力矩），是实时控制的需要。运动学的正问题：手运劭学正问題亦祢直接间邂是JS对一个翳圮的机徹J 從巴知杆件几何蜃数和益皆站矢戢0,=得仙*叫）*亿 5足自由度数）求得予末端执行料相对予雉苇系的位養中给定末端连杆的位姿计算相应关节变量的过程叫做运动学逆解。机器人的奇异形位分类：边界奇异形位、内部奇异形位。机器人动力学的研究有：牛顿-欧拉法、拉格朗日法、高斯法、凯恩法及罗伯逊-魏登堡法。第五章5.1何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。机器人轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点的位移、速度和加速度轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干点，将其经运动学反解映射到关节空间，对关节 空间中的相应点建立运动方程，然后按这些运动方程对关节进行插值，从而实现作业空 间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划。5.2轨迹的生