工业机器人技术课后题答案讲解学习

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[10.00 20. 00 30.00] T ，相对参考系作如下齐次坐标变换：

0. 866 0. 500 0. 000 11. 0

A= 0. 500

0. 000 0.866

0.0

0. 000

1.0

3.0

9.0

0 0 0 1

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。

0.866 0.500 0.000 11.0 10.00 9.66

，=Av= 解：v 0.500

0.0

0.866

0.0

0.0

1.0

3.0

9.0

20.0

30.0

= 19.32

39 0 0 0 1 1 1

属于复合变换：

0.866 0.5 0 0

旋转算子Rot（Z，30）?= 0.5

0 0. 866

1

0 0 0 1

1 0 0 11. 0

平移算子Trans（11.0，-3.0，9.0）= 0

0 1

1

3.0

9.0

0 0 0 1

2、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?）

0.5 0 0. 866 0 1 0 0 0 0.707 0.707 0 0

= 0

0.866 1

0.5

0.866

0.5

0.5

0.866

0.707

0.707

1

=

0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1

1. 0.047 0.750 0

1. 0. 612 0.5 0

1. 0.436 0.433 0

0 0 0 1

3、坐标系{B}起初与固定坐标系{O}相重合，现坐标系{B}绕Z B 旋转30，?然后绕旋转后的动坐标系的X B 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。

1 0 0 0

解：起始矩阵：B=O= 0

0 1

1

0 0 0 1

0.867 0.353 0 0

最后矩阵：B′=Rot(Z，30）?Rot（X，45）?= 0.1

0 1.

1.1

3.1

9.1

0 0 0 1 4、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。

θ1 0 30 60 90

d 2/m 0.50

0.867 1.00 0.70

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а

α

离d

1 θ1 0 0 0

2 0 0 d2 0

cos sin 0 0 1 0 0

1 1 d 2

A1 Rot(Z , )

1 sin

1

cos

1

1

A

2

Trans( d

2

,0,0)

1

1

0 0 0 0 1 0 0 0 1

机械手的运动方程式：

cos sin 0 d cos

1 1

2 1

T2 A A

1 2 sin

1

cos

1

1

d

2

sin

1 0 0 0 1

当θ1=0 ，d2=0.5 时：

1 0 0 0.5

手部中心位置值 B 0

0 1

1