简述工业机器人的定义.docx

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简述工业机器人的定义

0.1简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。

0.2工业机器人与数控机床有什么区别？

0.3工业机器人与外界环境有什么关系？

0.4说明工业机器人的基本组成及三大部分之间的关系。

0.5简述下面几个术语的含义：

自由度、重复定位精度、工作原理、工作速度、承载能力。

0.6什么叫冗余自由度机器人？

0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中Li=2L2，关节的转角范围是0叩80,

£0乞n口80，画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。

0.8工业机器人怎样按机械系统的基本结构来分类？

0.9工业机器人怎样按控制方式来分类？

0.10什么是SCARA机器人，应用上有何特点？

0.11试总结机器人的应用情况。

11.01

-3.0

9.0

1

写岀旋转算子Rot及平移算子

Trans

1.1点矢量v为[10.0020.0030.00]T，相对参考系作如下齐次坐标变换:

-0.866-0.5000.000

0.5000.8660.000

A=

0.0000.0001.000

000

写岀变换后点矢量v的表达式，并说明是什么性质的变换,

1.2有一旋转变换，先绕固定坐标系Z0轴转45°再绕其X。

轴转30°,最后绕其Yo轴转60°，试求该

齐次坐标变换矩阵。

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°，试写岀该坐标系｛B｝的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。

1.4坐标系｛A｝及｛B｝在固定坐标系｛0｝中的矩阵表达式为

1.000

0.000

0.000

0.0

{A}=

0.000

0.866

-0.500

10.0

0.000

0.500

0.866

-20.0

0

0

0

1

{B}=

J.866

0.433

0.250

I0

_0.500

0.750

0.433

0

0.000-0.500

0.866

0

_3.0

_3.0

3.0

1

画出它们在｛0｝坐标系中的位置和姿态：

A

BH，它表示坐标系

1.5

写岀齐次变换矩阵

｛B｝连续相对固定坐标系｛A｝作以下变换:

绕ZA轴旋转90°绕Xa轴转£0°。

移动[3,7,9]T。

1.6

写岀齐次变换矩阵

B

BH,它表示坐标系

｛B｝连续相对自身运动坐标系｛B｝作以下变换:

⑴

⑵

1.7

移动[3,7,9]T。

绕Xb轴旋转90°。

绕Zb轴转-90°。

题1.7图（a）所示的两个楔形物体，试用两个变换序列分别表示两个楔形物体的变换过程,

使最后

的状态如题1.7图（b）所示。

题1.7图

（2,-1A1）

1.8如题1.8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71；关节2为移动关节,

关节变量为d2。

试：

（1）建立关节坐标系，并写岀该机械手的运动方程式。

（2）按下列关节变量参数求岀手部中心的位置值。

日

0°

30°

60°

90°

d2/m

0.50

0.80

1.00

0.70

1.9题1.8图所示二自由度平面机械手，已知手部中心坐标值为Xo、丫0。

求该机械手运动方程的逆解

n、d2。

1.10三自由度机械手如题1.10图所示，臂长为11和12,手部中心离手腕中心的距离为H，转角为和、

卫、书，试建立杆件坐标系，并推导岀该机械手的运动学方程。

1.11题1.11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A1、

A2及该机械手的运动学逆解。

1.12什么是机器人运动学逆解的多重性？

1.13有一台如题1.13图所示的三自由度机械手的机构，各关节转角正向均由箭头所示方向指定,

请标出各连杆的D-H坐标系，然后求各变换矩阵A”A?

、A3。

题1.13图

1.14试按D-H坐标系建立题1.14图所示机器人各杆的坐标系（各Z轴正向位于有旋转标志一端，Z。

、Z6如题1.14图所示）。

立柱旄转

曲

弯转

题1.14图

1.15试求题1.15图所示V80机器人的运动学方程。

题1.15图

2.1简述欧拉方程的基本原理。

22简述用拉格朗日方法建立机器人动力学方程的步骤。

2.3动力学方程的简化条件有哪些？

2.4简述空间分辨率的基本概念。

2.5机器人的稳态负荷的研究包括哪些内容？

2.6简述计算机控制机器人获得良好的重复性的处理步骤。

2.7分别用拉格朗日动力学及牛顿力学推导题2.8图所示单自由度系统力和加速度的关系。

假设车轮

的惯量可忽略不计，X轴表示小车的运动方向。

题2.8图

2.8推导题2.8图所示两自由度系统的运动方程。

2.9推导题2.9图所示的两自由度系统的运动方程。

叫

题2.8图

题2.9图

2.10用拉格朗日法推导题2.10图所示两自由度机器人手臂的运动方程。

连杆质心位于连杆中心，其

转动惯量分别为Il和12。

2.11简述机器人速度雅可比、力雅可比的概念及其二者之间的关系。

2.12已知二自由度机械手的雅可比矩阵为

若忽略重力，当手部端点力

「-!

得日1-l2®2_l2S12

J—

l1d3<^l2c12l2c12

F=[10]T时，求相应的关节力矩

2.13如题2.13图所示，一个三自由度机械手，其末端夹持一质量m=10kg的重物，h=l2=0.8m,9i=60°,佥=七0°，®=-0°。

若不计机械手的质量，求机械手处于平衡状态时的各关节力矩。

题2.10图

题2.13图三自由度机械手

2.14如题2.14图所示二自由度机械手，杆长h=l2=0.5m，求下面三种情况时的关节瞬时速度由、'2。

vx/（m/s）

-1.0

0

1.0

vY/（m/s）

0

1.0

1.0

6i

30°

30°

30°

-60°

120°

-30°

题2.14图二自由度机械手

2.15如题2.15图所示三自由度平面关节机械手，其手部握有焊接工具，若已知各个关节的瞬时角度及瞬时角速度，求焊接工具末端A的线速度vx、Vy。

题2.15图三自由度平面关节机械手

3.1何谓轨迹规划？

简述轨迹规划的方法并说明其特点。

3.2设一机器人具有6个转动关节，其关节运动均按三次多项式规划，要求经过两个中间路径点后停在一个目标位置。

试问欲描述该机器人关节的运动，共需要多少个独立的三次多项式？

要确定这些三次多项式，需要多少个系数？

3.3单连杆机器人的转动关节，从V=七。

静止开始运动，要想在4s内使该关节平滑地运动到T=+80的位置停止。

试按下述要求确定运动轨迹：

（1）关节运动依三次多项式插值方式规划。

（2）关节运动按抛物线过渡的线性插值方式规划。

3.4目前有哪几种模型应用于机器人系统构型？

各自有何优、缺点？

4.1机器人本体主要包括哪几部分？

以关节型机器人为例说明机器人本体的基本结构和主要特点。

4.2如何选择机器人本体的材料，常用的机器人本体材料有哪些？

4.3何谓材料的E/:

?

为提高构件刚度选用材料E/：

:

大些还是小些好，为什么？

4.4机身设计应注意哪些问题？

4.5何谓升降立柱下降不卡死条件？

立柱导套为什么要有一定的长度？

4.6机器人臂部设计应注意哪些问题？

4.7常用的臂杆平衡方法有哪几种？

试述质量平衡常用的平行四边形平衡机构。

4.8什么叫BBR手腕、RRR手腕？

什么叫手腕自由度退化？

4.9机器人手爪有哪些种类，各有什么特点？

4.10试述磁力吸盘和真空吸盘的工作原理。

4.11何谓自适应吸盘及异形吸盘？

4.12机器人对移动关节有何要求？

为什么常用滚动导轨？

4.13机器人专用滚动轴承有何特点？

机器人为什么要采用谐波传动？

4.14传动件定位常有哪几种方法？

4.15传动件消隙常有哪几种方法，各有什么特点？

4.16简述机器人行走机构结构的基本形式和特点。

4.17简述两足步行机器人行走机构的工作原理。

5.1说明工业机器人常用的控制结构形式，就你所熟知的某种工业机器人分析其控制器的控制结构。

5.2机器人传感器常用的有哪几种？

5.3传感器的主要性能参数有哪几个？

5.4简述电位式位移传感器的工作原理。

5.5分析二进制吗盘与格雷吗盘结构的异同。

5.6角速度传感器常用的有哪几种？

举例说明其中一种的工作原理。

5.7分析外部传感器中力矩传感器的测量原理。

5.8简述触觉传感器的测量原理。

5.9采用基于芯片的运动控制器来控制机器人的运动有什么特点？

5.10LM628芯片有什么功能？

5.11分析运动控制卡控制的结构特点？

举例说明你所了解的运动控制卡的应用。

5.12步进电机具有哪些优点？

说明反应式步进电机的工作原理。

5.13MOTOMAN-UP型机器人的控制器XRC有哪些控制功能？

5.14分析XRC外部控制功能的作用及应用。

5.15何为分解运动控制？

为什么要进行分解运动控制？

5.16分解运动控制的思路及实现方法是什么？

5.17分解运动加速度控制的目标是什么？

怎么实现？