(完整版)機器人習題答案

0.1簡述工業(yè)機器人的定義，說明機器人的主要特征。答：機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具、或?qū)Ｓ醚b置，通過可編程動作來執(zhí)行種種任務并具有編程能力的多功能機械手。1.機器人的動作結構具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能。2.機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變。3.機器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學習等。4.機器人具有獨立性，完整的機器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預。0.2工業(yè)機器人與數(shù)控機床有什么區(qū)別？答：1.機器人的運動為開式運動鏈而數(shù)控機床為閉式運動鏈；2.工業(yè)機器人一般具有多關節(jié)，數(shù)控機床一般且均無為直角坐標系統(tǒng)；3.工業(yè)機器人是用于工業(yè)中各種作業(yè)的自動化機器而數(shù)控機床應用于冷加工。4.機器人靈活性好，數(shù)控機床靈活性差。0.5簡述下面幾個術語的含義：自有度、重復定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是機器人所具有的獨立坐標運動的數(shù)目，不包括手爪（末端執(zhí)行器）的開合自由度。重復定位精度是關于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，指機器人重復到達某一確定位置準確的概率，是重復同一位置的范圍，可以用各次不同位置平均值的偏差來表示。工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫工作區(qū)域。工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的穩(wěn)定速度，也可以定義為手臂末端最大的合成速度（通常在技術參數(shù)中加以說明）。承載能力是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大質(zhì)量。0.6什么叫冗余自由度機器人？答：從運動學的觀點看，完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人稱為冗余自由度機器人。1.8如題1.8圖所示的二自由度平面機械手，關節(jié)1為轉(zhuǎn)動關節(jié)，關節(jié)變量為θ；關節(jié)12為移動關節(jié)，量為d。試：2

（1）建立關節(jié)坐標系，并寫出該機械手的運動方程式。（2）按下列關節(jié)變量參數(shù)求出手部中心的位置值。θ03060901d/m0.500.801.000.70f2doogeragnie解：建立如圖所示的坐標系參數(shù)和關節(jié)變量brie0hd2連桿θαаd12θ001000tSCS0000100dn112C0100iARot(Z,)ATrans(d,0,0)211000000010000111s2gsin001n機械手的運動方程式：icosh0dcos1t121111sincos0dsinTAA12l000100122lA0d當θ=0，d=0.5時：12n1000.5a0100B手部中心位置值e00000001當θ=30，d=0.8時120.8660.500.4330.50.86600.4B手部中心位置值00000001當θ=60，d=1.0時120.50.86600.50.8660.5000.866B手部中心位置值0000010當θ=90，d=0.7時1201001000.7B手部中心位置值000000011.13有一臺如題1.13圖所示的三自由度機械手的機構，各關節(jié)轉(zhuǎn)角正向均由箭頭所示方AAA3向指定，請標出各連桿的D-H坐標系，然后求各變換矩陣，，。12解：D-H坐標系的建立按D-H方法建立各連桿坐標系參數(shù)和關節(jié)變量連桿ad190?01LL+12200002L333L40sin1cos01sin10cos10A1=LL001000121sinsincos0Lcoscos0Lcos22323343sincos0Lsinsincos0LsinA2A=3=223233430000100100001001P78——2.9：這種運動機構具有開式運動鏈，與復擺運動有許多相似之處。圖中，m1和m2為連桿1和連桿2的質(zhì)量，且以連桿末端的點質(zhì)量表示；d1和d2分別為兩連桿的長度，θ1和θ2為廣義坐標；g為重力加速度。dfooogeragniebriethni先計算連桿1的動能K1和位能P。因為1sgnih所以有：tllAdn再求連桿2的動能K2和位能P2。ae式中mosr于是可求得：以及ofdooger為：a這樣，二連桿機械手系統(tǒng)的總動能和總位能分別gniebrieh拉格朗日函數(shù)L為：二連桿機械手系統(tǒng)的tsingn導數(shù)：對L求偏導數(shù)和ihtllAdnae以及mosrofdooT和T的動力學方程式：12g把相應各導數(shù)和偏導數(shù)代入），即可求得力矩eragniebriehtinsg3.3單連桿機器人的轉(zhuǎn)動關節(jié)，從q=–5°靜止開始運動，要想在4s內(nèi)使該關節(jié)平滑地運動到q=+80°的位置停止(1)關節(jié)插值方式規(guī)劃。nih(2)關節(jié)運動按拋物線過渡的線性插值方式規(guī)劃。t。試按下述要求確定運動軌跡：運動依三次多項式（1）采用三次多項式插值函數(shù)規(guī)劃其運動。已知ll0f5,80,t4s,代入可解：fAa5,a0,a15.94,a2.66為0得系數(shù)123d軌跡：n運動t515.94t22.66t3at31.88t7.98t2et31.8815.96t（2）運動按拋物線過渡的線性插值方式規(guī)劃：f5,80,t4s,0f根據(jù)題意，定出加速度的取值范圍：4168521.25s242ta1如果選，算出過渡時間，