工业机器人考点大全--习题答案

1、1-1。请定义工业机器人和智能机器人。答：工业机器人是一种多功能机械手，可以移动各种材料、零件、工具或特殊设备，通过可编程动作完成各种任务，并具有编程能力。智能机器人是一种自动机器。不同的是，这台机器具有一些类似于人类或生物的智能，如感知能力、计划能力、行动能力和合作能力。这是一台自动化机器，具有很高的灵活性。1-2。简要描述机器人的组件和功能。答：机器人由四部分组成：机械系统、驱动系统、控制系统和传感系统。机械系统由机身、肩膀、手腕、末端操作器和行走机构组成。工业机器人机械系统的功能相当于识别人体。驱动系统可分为电气、液压和气动驱动系统及其集成系统组合；这部分的功能相当于人体肌肉。控制系统的

2、任务是根据机器人的操作指令程序和传感器反馈的信号控制机器人的执行机构，使其完成指定的运动和功能；这部分的功能相当于人脑。传感系统由一个内部传感器和一个外部传感器组成。其中，内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，并为闭环伺服控制系统提供反馈信息；外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近度、接触程度等。并用来引导机器人识别物体并做出相应的处理。这部分的功能相当于五官。2-1。工业机器人机械系统总体设计的主要内容是什么？答：工业机器人的设计过程是一个跨学科的综合设计过程，包括机械设计、传感技术、计算机应用和自动控制。2-2。机器人的三种驱动模式的优缺点是什么？答：机器

3、人常用的驱动方式有三种基本类型：液压驱动、气动驱动和电动驱动。液压驱动模式液压驱动具有功率大、结构简单、省去了减速器、与从动连杆直接连接、响应速度快、伺服驱动精度高等特点，但需要增加液压源且容易产生液体泄漏，因此目前大多用于大功率机器人系统。优点： (1)单位面积液压容易达到较高的压力，体积小，可获得较大的推力或扭矩。(2)液压系统压缩性小，运行稳定可靠，位置精度高(3)在液压传动中，易于实现力、速度和方向的自动控制(4)液压系统以油为介质，具有防锈和自润滑性能，能提高机械效率，使用寿命长。缺点： (1)油的粘度随温度变化，这会影响工作性能。高温容易引起燃烧和爆炸等危险(2)液体泄漏难以克服，

4、对液压元件的精度和质量要求高，成本高。(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统需要严格的滤油器，否则会造成故障。气动驱动模式气动驱动的能量和结构相对简单，但与液压驱动相比，在相同体积条件下，功率较小，速度不易控制，因此多用于精度较低的点控制系统。优点：(1)压缩空气粘度低，容易达到高速(1米/秒)(2)在不增加动力设备的情况下，利用工厂内的集中空气压缩机站供气(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)气动元件的工作压力较低，所以制造要求低于液压元件。缺点： (1)压缩空气的常压为0.40.6兆帕，为了获得较大的压力，其结构需要相对增加(2)空气压缩性高，工作稳定性差，

5、速度控制困难，难以实现精确的位置控制。(3)压缩空气脱水是一个非常重要的问题。不适当的治疗会导致r本发明具有能源简单、速度范围宽、效率高、速度和位置精度高、使用方便、噪音低、控制灵活的优点。2-4。工业机器人手臂设计的基本要求是什么？答：(1)臂应具有足够的承载能力和刚度。(2)良好的引导。(3)重量和转动惯量应该小。(4)运动应平稳，定位精度应高。3-1。点矢量v是，并且相对于参考系统进行以下齐次坐标变换：A=写出变换点向量v的表达式，说明变换的性质，并写出其平移坐标变换和旋转变换后的二次坐标变换矩阵(即写出旋转算子rot和平移算子trans)。解决方案：v，=Av=属于复合变换：旋转算子R

6、ot(Z，30)=平移算子Trans(11.0，-3.0，9.0)=3-2。有一个旋转变换，首先围绕固定坐标系Z0轴旋转45，然后围绕其X0轴旋转30，最后围绕其Y0轴旋转60，试图找到齐次坐标变换矩阵。解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y，60) rot (x，30) rot (z，45)=3-3。坐标系B最初与固定坐标系O重合，现在坐标系B绕ZB旋转30，然后绕旋转后的移动坐标系的XB轴旋转45。试着写出坐标系B的初始矩阵表达式和最终矩阵表达式。解决方案：起始矩阵：B=0=最终矩阵：B=Rot(Z，30)B=Rot(x，45)=3-5。写齐次变换矩阵，表示坐标系B相对于固定坐标系A连续进行以

7、下变换：(1)绕轴旋转90。(2)绕轴旋转-90度。(3)移动。解决方案：=trans (3，7，9) rot (x，-90) rot (z，90)=3-6。写齐次变换矩阵，它表示坐标系B相对于它自己的运动坐标系B不断地进行下列变换：(1)移动。(2)绕轴旋转90度。(3)将轴旋转-90度。=trans(3,7,9)rot(x,90)rot(z,90)=3-7。1.8对于如图1.8所示的具有两个自由度的平面机械手，关节1是旋转关节，关节变量是1；关节2是一个移动关节，关节变量是d2。尝试：(1)建立关节坐标系，写出机械手的运动方程。(2)根据以下关节变量参数计算手中心的位置值。10306090

8、d2/m0.500.801.000.70解决方案：建立如图所示的坐标系参数和联合变量连杆d11000200d20机械手的运动方程；当 1=0且d2=0.5时：手中心位置值当 1=30，d2=0.8时手中心位置值当 1=60，d2=1.0时手中心位置值当1=90且d2=0.7时手中心位置值3-8。3-9。3-10。机器人逆运动学解的多重性是什么？答：机器人运动学逆解的多重性意味着，对于给定的机器人工作区域，手可以在多个方向上到达目标点，因此对于机器人工作区域中给定的手位置可以获得多个解。4-4。机器人雅可比矩阵和速度雅可比矩阵之间有什么联系？答：力雅可比矩阵是速度雅可比矩阵的转置。5-2。什么是

9、点控制和连续轨迹控制？举例说明了它们的工业应用。答：点控制是指只指定每个点的位置和姿态，而不指定每个点之间的运动轨迹的控制模式。应用：从事印刷电路板上元件的“点焊”运输和装卸的工业人员连续轨迹控制：指指定机器人定位姿态轨迹的控制模式。应用：工业机器人从事弧焊、喷漆、切割等作业6-3。光电编码器可以测量哪些模拟量？请解释绝对式和增量式光电编码器的适用场合。答：光电编码器可以测量的模拟量：转角、线性位移、转轴转速和转向适用场合：绝对型：用于长期定位控制的装置和设备增量式：广泛用于数控机床、转台、伺服驱动器、机器人、雷达和军事目标测量仪器和其他设备6-4。用增量式光电编码器数字化测量机器人关节的转速

10、，如果已知编码器的输出为1500脉冲/转，高速脉冲源的周期为0.2毫秒，编码器对应的两个脉冲测得的计数值为120，则计算关节旋转的角速度。解决方案：时间增量为：t=0.2120毫秒=24毫秒角速度为：瓦=(22/1500)/0.024=0.349弧度/秒6-5。解释接近传感器的应用、常见类型和工作原理。答：接触式传感器用于判断指定距离内是否有物体，主要用于抓取或躲避物体残疾人近距离工作的地方。常见类型：常见的接近传感器有电感、电容、光电、霍尔效应和超声波和气压类型工作原理：感应：利用涡流来感应物体的接近电容：当物体接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，从而控制开关光电型：利用被检测物体对红外光束的屏蔽或反射，通过同步电路选通来检测物体的有无霍尔效应公式：用霍尔效应来判断它是否