机器人学复习题Word文档下载推荐.doc
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2)圆柱坐标式机器人
3)球面坐标式机器人
4)关节式球面坐标机器人
4.描述什么是机器人的位姿
机器人刚体参考点的位置和机器人刚体的姿态统称为刚体的位姿。
5.机器人结构由哪几个部分组成
通常由四个相互作用的部分组成:
执行机构、驱动单元、控制系统、智能系统。
6.为了将圆柱形的零件放在平板上,机器人应具有几个自由度
一共需要5个:
定位3个,放平稳2个。
7.几何环境
答:
几何环境指机器人的作业环境。
8.机器人的主要特点有哪些?
决定机器人通用性的因素又有哪些?
机器人的主要特点有通用性、适应性。
决定通用性有两方面因素:
机器人自由度;
末端执行器的结构和操作能力。
(二)论述
已知:
,
(1)说明左上角3×
3矩阵的几何意义。
(2)分别说明X,Y,Z,P的几何意义。
(1)答:
左上角3×
3矩阵表示新坐标系在旧坐标系中的旋转方向。
(2)答:
3矩阵中的各列表示新坐标系的各坐标轴的单位矢量在旧坐标系的各坐标轴上的投影;
各行表示旧坐标系的各坐标轴的单位矢量在新坐标系的各坐标轴上的投影;
P表示新坐标系相对旧坐标系的平移量,其各分量表示平移后新坐标系在旧坐标系中的矢量。
(三)计算和分析
1.下面的坐标系矩阵B移动距离d=(5,2,6)T:
求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。
解:
2.求点P=(2,3,4)T绕x轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。
3.写出齐次变换矩阵,它表示对运动坐标系{B},作以下变换:
(a)移动;
(b)再绕轴转-90度;
(c)绕轴转90度。
=Trans(5,6,7)*Rot(x,-90)*Rot(z,-90)
=**
=
或:
=Trans(3,7,9)*Rot(x,-90)*Rot(z,-90)
=
4.写出齐次变换矩阵,它表示相对固定坐标系{A}作以下变换:
(a)绕轴转90度;
(c)最后移动。
5.空间点P相对于坐标系B的位置定义为,坐标系B固连在参考系A的原点且与A平行。
将如下的变换运用于坐标系B,求出AP。
(a)绕x轴转90度;
(b)然后沿y轴平移3个单位,沿z轴平移6个单位,沿x轴平移5个单位;
(c)绕z轴转90度。
6.坐标系B绕x轴旋转90度,然后沿当前坐标系a轴做了3个单位的平移,然后再绕z轴旋转90度,最后沿当前坐标系o轴做5个单位的平移。
(1)写出描述该运动的方程。
(2)求坐标系中的点P(1,5,4)相对于参考坐标系的最终位置。
=Rot(z,90)*Rot(x,90)*Trans(0,5,3)=AP=*BP
7.空间点P相对于坐标系B的位置定义为,坐标系B固连在参考系A的原点且与A平行。
(b)绕a轴转90度;
(c)然后沿y轴平移3个单位,沿z轴平移6个单位,沿x轴平移5个单位。
=
==
8.写出平面3R机械手的运动学方程(注:
三臂长分别为,,)。
各连杆参数如下:
连杆
转角
偏距
扭角
杆长
1
2
3
=,=,=
=
9.设工件相对于参考系的描述为,机器人机座相对参考系的描述为,并已知:
=,=
希望机器人手爪坐标系{H}与工件坐标系{P}重合,试求变换
,
10.已知位置矢量和坐标系{B},,
求:
1)同一点P在参考坐标系{u}中的描述;
2),其中{C}是{B}绕基坐标系{u}的Y轴旋转,再沿基坐标系{u}X轴方向平移20所得到的新坐标系;
3)点P在坐标系C中的描述。
1)===
2)=Trans(20,0,0)R(Y,)=
=
3)====
11.如图所示的具有三旋转关节的3R空间机械手,关节1的轴线与关节2、3垂直。
写出各连杆参数和运动学方程,不考虑。
-90°
12.假设手坐标系的位姿用如下的伴随矩阵来表示。
若绕Z轴做0.15弧度的微分旋转,再做[0.1,0.1,0.3]的微分平移,思考这样的微分运动将产生怎样的影响,并求出手的新位置。
因为,,,
得
13.如下所示,T坐标系经过一系列微分运动后,其改变量为dT。
求微分变化量(dx,dy,dz,)以及相对T坐标系的微分算子。
因为,所以
14.假设如下坐标系经过单位的微分平移和的微分旋转。
相对于参考坐标系的微分算子是什么?
相对于坐标系A的微分算子是什么?
15.给定机器人的手坐标系和相应的雅克比矩阵。
对于给定关节的微分变化,计算手坐标系的变化、新位置和相应的△。
Problem3.3
Ford=[1,0,0.5]ands=[0,0.1,0]weget:
where
Substitute,multplyandget:
roblem3.5
Substituteintoget:
Then
9
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