工业机器人技术课后题答案

......第一章课后习题：3、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人－环境交互系统、人机交互系统和控制系统。各部分之间的关系可由下图表明：4、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目,不应包括手爪(末端操作器)的开合自由度。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力,可以用标准偏差这个统计量来表示,它是衡量一列误差值的密集度(即重复度)。工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合,也叫工作区域。工作速度一般指工作时的最大稳定速度。承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最......大质量。承载能力不仅指负载,而且还包括了机器人末端操作器的质量。第二章课后习题：1、答：工业上的机器人的手一般称之为末端操作器,它是机器人直接用于抓取和握紧(吸附)专用工具(如喷枪、扳手、焊具、喷头等)进行操作的部件。具有模仿人手动作的功能,并安装于机器人手臂的前端。大致可分为以下几类:(1)夹钳式取料手；(2)吸附式取料手；(3)专用操作器及转换器；(4)仿生多指灵巧手。4、答：R关节是一种翻转(Roll)关节。B关节是一种折曲(Bend)关节。Y关节是一种偏转(Yaw)关节。具有俯仰、偏转和翻转运动,即RPY运动。5、答：行走机构分为固定轨迹式和无固定轨迹式。无固定轨迹式又分为与地面连续接触（包括轮式和履带式）和与地面间断接触（步行式）。轮式在平地上行驶比较方便，履带式可以在泥泞道路上和沙漠中行驶。步行式有很大的适应性,尤其在有障碍物的通道(如管道、台阶或楼梯)上或很难接近的工作场地更有优越性。第三章课后习题：......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：0.8660.5000.00011.0A=0.5000.0000.8660.00.0001.03.09.00001写出变换后点矢量v的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot及平移算子Trans。0.8660.5000.00011.010.009.66，=Av=解：v0.5000.00.8660.00.01.03.09.020.030.0=19.3239000111属于复合变换：0.8660.500旋转算子Rot（Z，30）?=0.500.86600100000110011.0平移算子Trans（11.0，-3.0，9.0）=0010013.09.000012、有一旋转变换，先绕固定坐标系Z0轴转45?，再绕其X0轴转30，?最后绕其Y0轴转60?，试求该齐次坐标变换矩阵。解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y，60?）Rot（X，30?）Rot(Z，45?）0.500.866010000.7070.70700=00.8661000.500000.8660.50.50.866000.70700.70700100=000100010001......1.0.0470.75001.0.6120.501.0.4360.433000013、坐标系{B}起初与固定坐标系{O}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，?试写出该坐标系{B}的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。1000解：起始矩阵：B=O=0010010000010.8670.35300最后矩阵：B′=Rot(Z，30）?Rot（X，45）?=0.101.1.13.19.10000014、如题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θ1；关节2为移动关节，关节变量为d2。试：（1）建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。（2）按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。θ10306090d2/m0.500.8671.000.70解：建立如图所示的坐标系......参数和关节变量连杆连杆转连杆扭角连杆长连杆距角θ度аα离d1θ1000200d20cossin0010011d2A1Rot(Z,)1sin01cos010100A2Trans(d2,0,0)0010010000010001机械手的运动方程式：cossin0dcos1121T2AA12sin01cos0101d2sin010001当θ1=0，d2=0.5时：1000.5手部中心位置值B001001000001......当θ1=30，d2=0.8时0.8660.500.433手部中心位置值B2.02.0010.86800001当θ1=60，d2=1.0时0.8690.86600.5手部中心位置值B0.286602.0011.286600001当θ1=90，d2=0.7时0100手部中心位置值B1000013.2000016、题6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A，A2及该机械手的运动学逆解。1解：建立如图所示的坐标系Y1X1Y2Y0X2X0对于关节1：{1}系相对于{0}系X0轴平移1m，然后绕Z0轴旋转θ1;......对于关节2：{2}系相对于{1}系X1轴平移1m，然后绕Z1轴旋转θ2;该二自由度机械手运动学方程式为：T2AA，其中12A1Rot(Z0,1)Trans(1,0,0)A2Rot(Z1,2)Trans(1,0,0)所以，该二自由度机械手运动学方程式为：cc12ss12css12c120cc12ss12c1T2sc120cs12ss120cc1201sc12c0s12s10001根据该运动学方程为：nxoxaxpxT2nynzoyozayazpypzAA120001cs0111用sc00111A左乘上式，即100100001cs0111nxoxaxpxs01c010100nynzoyozayazpypzA200010001将其左右两边元素对比，对应元素相等，可得122ppxyarctg()22ppxy221(1)2arctgpxpy......21(2xp2xp2yp22yp21)arctg()2