机器人技术基础试卷

考试科目:机器人技术基础 考试时间:120分钟 试卷总分100分
一、简答题(本大题共3小题,每小题5分,总计15分)
1.示教再现式机器人
答:先由人驱动操作机,再以示教动作作业,将示教作业程序、位置及其她信息存储起来,然后让机器人重现这些动作。

(5分)
2.机器人系统结构由哪几个部分组成
答:通常由四个相互作用的部分组成:机械手、环境、任务与控制器。

(5分) 3.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 答:一共需要5个:定位3个,放平稳2个。

(5分) 二、(10分)下面的坐标系矩阵B 移动距离d=(5,2,6)T :
⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎢⎣⎡-=1000
6100400120
1
0B 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。

解:
⎥⎥
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢
⎢⎢
⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡=100
012100600170
1010006100
400120
1
1000610020105001new B (10分)
三、(10分)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。

解:⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=95.4707.02432707.0707.00707.0707.00001
432)45(，x Rot P H
(10分) 四、(15分)写出齐次变换矩阵T A
B ,它表示相对固定坐标系{A}作以下变换:
（a ） 绕Z 轴转90º;(b)再绕X 轴转-90º;(c)最后做移动(3,7,9)T 。

解:⎥⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢
⎢⎢
⎢⎣⎡--=1000900171003010T A
B (15分) 五、(15分)设工件相对于参考系{u}的描述为P u
T ,机器人基座相对于参考系的描述为B u
T ,已知:
⎥⎥
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡---=1000
0001210010
1
0P u
T ,⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢
⎢⎢⎢⎣⎡=1000
910050101001
B u T 求:工件相对于基座的描述P B
T 解:
P B
T =u B T P u T =[B u T ]-1P u T =⎥
⎥
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡---100091005010
1001⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---1000000121001010 (10分) =⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----1000
900131002010 (5分) 六、(15分)写出3R 平面机械手的各连杆参数与运动学方程(末端相对于基件三臂长位1l 、
2l 、3l )。

解:
10
T =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-100
010*******
1111
s l c s c l s c ,21T =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-100
01000022222222
s l c s c l s c ,32T =⎥⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎣⎡-10000100003333333
3s l c s c l s c (10分) 30
T =10T 21T 32T (5分)
七、(20分)如下所式,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,z y x δδδ，，)以及相对T 坐标系的微分算子。

⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢
⎢⎢
⎢⎣⎡-=100
0801031005001T ⎥⎥
⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=00005.0001.05.0001.06.01.01.00
dT 解:
因为 T dT ⨯∆=,所以1
-⨯=∆T
dT
⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥
⎥
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎣⎡---⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢
⎢⎣⎡----=∆00000001.00001.01.01.01.00
10003010810050
0100005.0001.05.0001.06.01.01.00
(10分)
[]001.0，，=d ,[]1.01.00，，=δ
dT T T
⨯=∆-1
⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=∆00005.0001.05.0001.06.01.01.00T (10分)。