国内外机器人技术的发展有何特点

习题一

1.1国内外机器人技术的发展有何特点？

1.2请你为工业机器人和智能机器人下个定义。

1.3什么是机器人的自由度?试举出一、两种你知道的机器人的自由度数，

为什么需要这个数目。

1.4H么是机器人的工作范围？其影响囚素有哪些？工作范围有呱些图

形？

1.5有哪几种机器人分类方法?是否还有其他的分类方法？

1.6试编写一个工业机器人大事年表（从1954年起，必要时可查阅有关又

献）。

1.7机器入学与哪些学科有密切关系?机器人学和发展将对这些学科产生什

么影响？

1.8什么叫做“机器人三原则”？它的重要意义是什么？

1.9

机器人基座以及其他构件的尺寸如图1.16所不，画出机器人的近似工作空间。

图1.16

习题二

2.1用一个描述旋转与/或平移的变换来左乘或者右乘一个表示坐标系的变换，所

得到的结果是否相同？为什么？试举例作图说明。

2.2矢量"轴绕Z4轴旋转6角•然后绕X”粘旋转。角.试给出依次按上述次序完

成旋转的旋转矩阵。

2.3坐标系｛8｝的位置变化如下：初始时，坐标系<4｝与｛8｝重合，让坐标系绕ZB

轴旋转，角，然后再兜X3轴旋转，角。给出把对矢量》的描述变为对"描述的旋转

矩阵。

2.4当8=30°,，=45"时,求出题2.2和2.3题中的旋转矩阵"

2.5已知矢量“=3i+2j+2A和坐标系

-0一1010'

10020

0011

.0001.

«为由F所描述的一点。

（1）确定表示同一点但由基坐标系描述的矢量〃。

（2）首先让尸绕基坐标系的y轴旋转90。,然后沿基系n轴方向平移20。求交换所得

新坐标系尸，

<3）确定表示同一点但由坐标系F所描述的矢量V。

（4）作图表示*和尸之间的关系。

2.6已知齐次变换矩阵

'0100"

00-10

H=

-1000

.0001.

要求Rot（7,6）=H,确定/和J值。

习题三

3.1图3.16和表3.3表示PUMA560的某些机构参数和指定坐标轴。今另有一台

工业机器人，除关节3为棱柱型关节外，其他关节情况同PUMA560。设关节3沿着土】

的方向滑动，其位移为可提出任何必要的附加假设。试求其运动方程式。

图3.16PUMA560的结构参数与坐保系配置

表3.3PUMA5硒的连杆叁故

连杆aad8

10。00为

2一90°00夕2

30°即出%

1一90°的或当

59。°00以

6一90°00仇

3.3图3.18所示三自由度机械手，其关节1与2相交，而关节2与关节3平行。图

中所有关节均处于零位，各关节转角的正向均由箭头示出。指定本机械手各连杆的坐标

系，然后求各变换矩阵’兀，：。和2r3。

图3.18三连杆机械手的两个视图

3.4

对于如图2.38所示的SCARA型机器人回答问题

(a)基于DH表示法建立坐标系

(b)填写参数表.

(c)写出所彳的4矩阵,

(d)根据A矩阵写出"痣知阵口

1*12.38

表2.4

*edaa

1

2

3

4

5

6

3.5

已知坐标系｛C｝对基坐标系的变换为:

0104

0013

1000

0001

而且对于基坐标系的微分平移分量分别为沿彳轴移动85,沿y轴移动为0,沿2轴移动

h微分旋转分量分别为0.1,0.2和0。

（1）求相应的微分变换，

（2）求对应于坐标系｛C｝的等效微分平移与旋转。

习题四

4.1试画出表示下图二连杆机械手的关节空间控制器方块图，使得此机械手在

全部工作空间内处于临界阻尼状态。说明方块图中各方框内的方程式。

质量均匀分布的二连杆机械手

4.2如图6-6所示，负载惯量Ji在4〜5kg.m2之间，转子惯量JmR.Olkg.n?；^

动比n=10,系统的未建模共振频率为8.0,12.0,20.0rad/so试设计分解运动控

制器的a和B,求kv和kp的值，要求系统不出现欠阻尼并且不存在共振，刚度

尽可能大。

ffl6-6机械传动等聚出量

4.3某轴（假设无质量）的刚度为400Nm/rad,驱动一个转子惯量为Ikg.n?,

的负载，如果在动力学模型中，不计轴的刚度，那么这个未建模共振频率是多少？

4.4如图6.6所示，如果连杆惯量（即负载惯量）1在2〜6kg.m2之间变化，

转子惯量Jm=0.01kg.nf,传动比n二30,求有效惯量的最大值和最小值。

4.5如图6-2所示，各参数分别为m=l,b=l,k=l,求使闭环刚度为160时

的临界阻尼系统的位置校正控制律（位置调节系统控制律）的增益kv和kp。

，/〃〃〃/〃〃/7〃〃////////〃/〃

图6・2带驱动控制的“质量、

弹班、阻尼”系统

4.6如图6・2所示,系统各参数分别为m=l,b=l,k=l,按照位置校正控制律

（位置调节系统控制律），求在闭环刚度为16.0且为系统临界阻尼状态时

的a和B及增益kvfokpo

4.7如图6-3所示，系统各参数分别为m=l,b=l