工业机器人技术课后题x27答案

1、第一章课后习题: 3、说明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。各部分之间的关系可由下图表明： 传eiH 1 - 亠I * 一一 i机|人亠耳母史II叢城I ._ 1 _-. -rt- b f 4r 三 K- IM BP K ! , 1.1 Ml Mi J，二 W 4、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

2、（末端操作器）的开合自由度。 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。 工作速度一般指工作时的最大稳定速度。 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 第二章课后习题： 1、 答：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 接用于抓取和握紧（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

3、机器人 手臂的前端。大致可分为以下几类:（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。 4、 答：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庆节。具有俯仰、 偏转和翻转运动,即 RPY运动。 5、 答：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。 第三章课后习题

4、: 1、点矢量v为10.00 20.00 30.00 T，相对参考系作如下齐次坐标 变换： A= 0.866 0.500 0.000 11.0 0.500 0.866 0.000 3.0 0.000 0.000 1.000 9.0 0 0 0 1 写出变换后点矢量v的表达式， 并说明是什么性质的变换，写出 旋转算子Rot及平移算子Trans 平移算子Trans（ 11.0, 1 0 0 11.0 3.0，9.0): =0 1 0 3.0 0 0 1 9.0 0 0 0 1 0.866 0.500 0.000 11.0 10.00 9.66 0.500 0.866 0.000 3.0 20.00

5、 19.32 解：v =Av= 0.000 0.000 1.000 9.0 30.00 39 0 0 0 1 1 1 属于复合变换： 0.866 0.5 0 0 旋转算子Rot（乙 30?= 0.5 0.866 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2、有一旋转变换，先绕固定坐标系Z0轴转45?再绕其X0轴转 30?最后绕其Y）轴转60?试求该齐次坐标变换矩阵。 解：齐次坐标变换矩阵 R=Rot(Y 60? Rot( X， 30? Rot(Z，45? 0.5 0 0.866 0 1 0 0 0 0.707 0.707 0 0 _ 0 1 0 0 0 0.866 0.5 0 0.707 0.7

6、07 0 0 = 0.866 0 0.5 0 0 0.5 0.866 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0.6120.6120.50 0.4360.4360.433 0 0 0 0 1 3、坐标系B起初与固定坐标系0相重合，现坐标系B绕Zb旋 转30?然后绕旋转后的动坐标系的 Xb轴旋转45?试写出该坐标 系B的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式 1 0 0 0 解：起始矩阵：B=O= 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0.8660.35300 最后矩阵: B=Rot(乙 30? Rot (X, 45?= 0.5 0 0.612 0.707 0.61

7、2 0 0.7070 0 1 4、如题图所示的二自由度平面机械手，关节1为转动关节，关 节变量为B 1；关节2为移动关节， 关节变量为d2。试: (1) 建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。 (2) 按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。 6 1 0 30 6 0 90 d 2/m 0.50 0.80 1.00 0.70 解：建立如图所示的坐标系 X? 参数和关节变量 连杆 连杆转 角B 连杆扭角 a 连杆长 度a 连杆距 离d 1 6 i 0 0 0 2 0 0 d2 0 COS 1 sin i 0 0 i 0 0 d2 sin i COS i 0 0 0 i 0 0 Ai Rot

8、(Z, i) A2 Tran s(d2,0,0) 0 0 i 0 0 0 i 0 0 0 0 i 0 0 0 i 机械手的运动方程式: COS i sin i 0 d2 cos i sin i cos i 0 d2 sin i T2Ai ? A2 0 0 i 0 0 0 0 i 当 6 i=0 , d2=0.5 时: i 0 0 0.5 手部中心位置值B 0 i 0 0 0 0 i 0 0 0 0 i 当 B 1=30 , d2=0.8 时 0.866 0.5 0 0.433 0.5 0.866 0 0.4 手部中心位置值0 0 1 0 0 0 0 1 当 B 1=60 , d2=1.0 时

9、0.5 0.866 0 0.5 手部中心位置值B 0.866 0.5 0 0.866 0 0 1 0 0 0 0 1 当 B 1=90 , d2=0.7 时 0 1 0 0 手部中心位置值B 1 0 0 0.7 0 0 1 0 0 0 0 1 6、题6图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为1m, 试建立各杆件坐标系，求出 A，A2及该机械手的运动学逆解。 解：建立如图所示的坐标系 L X0 Y2 * X2 对于关节1： 1系相对于0系xo轴平移im然后绕zo轴旋转 对于关节2: 2系相对于1系X1轴平移1m然后绕Z1轴旋转 (2； 该二自由度机械手运动学方程式为：T2 AA，其中 A Rot(Z0, JTrans(1,0,0) A2 Rot(Z1, 2)Trans(1,0,0) 所以，该二自由度机械手运动学方程式为: C C 2 S iS 2 C iS 2 S C 2 0 c 1c 2 S S 2 c i S C 2 C S 2 0 S S 2 C C 2 0 s c 2 C S 2 根据该运动学方程为: nx T2ny nz 0 Ox Oy Oz 0 ax ay az 0 Px Py Pz A1A2 用A c s 0 0 S c 0 0 0 0 0 0 0 左乘上式， c S 0 0