精选工业机器人-复习题资料word

精选工业机器人-复习题资料word习题11 简述工业机器人的定义。

“工业机器人是一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统”。

机器人是指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械。

2.什么是自由度？答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度。

3.机器人技术参数有哪些？各参数的意义是什么？答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力1）自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。

在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。

但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，也可能小于六个自由度，也可能大于六个自由度。

2）精度：工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度。

定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。

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）。

3）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。

4）速度；速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。

5)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。

承载能力不仅取决于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。

为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。

通常，承载能力不仅指负载，而且还包括机器人末端操作器的质量6. 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。

答：机器人的轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点位移，速度和加速度。

轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干个点，将其经运动学反解映射到关节空间，对关节空间中的相应点建立运动方程，然后按这些运动方程对关节进行插值，从而实现作业空间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划.（1）示教—再现运动。

这种运动由人手把手示教机器人，定时记录各关节变量，得到沿路径运动时各关节的位移时间函数q(t)；再现时，按内存中记录的各点的值产生序列动作。

（2）关节空间运动。

这种运动直接在关节空间里进行。

由于动力学参数及其极限值直接在关节空间里描述，所以用这种方式求最短时间运动很方便.（3）空间直线运动。

这是一种直角空间里的运动，它便于描述空间操作，计算量小，适宜简单的作业。

（4）空间曲线运动。

这是一种在描述空间中用明确的函数表达的运动。

2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？答：目前常用的有如下几种形式：(1) 横梁式。

机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点。

(2) 立柱式。

多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大的特点。

(3) 机座式。

可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动。

也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围。

(4) 屈伸式。

臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动。

4.机器人控制系统的基本单元有哪些？答;构成机器人控制系统的基本要素包括：(1) 电动机，提供驱动机器人运动的驱动力。

(2) 减速器，为了增加驱动力矩、降低运动速度。

(3) 驱动电路，由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电流较大，机器人常采用脉冲宽度调制（PWM）方式进行驱动。

(4) 运动特性检测传感器，用于检测机器人运动的位置、速度、加速度等参数。

(5) 控制系统的硬件，以计算机为基础，采用协调级与执行级的二级结构。

(6) 控制系统的软件，实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能。

1.2 机器人应具有哪三大特征？1、拟人功能 2可编程3、通用性6. 机器人手腕有几种？试述每种手腕结构。

答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。

如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合。

2直线运动的组合2回转运动的组合。

手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油（气）缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人。

并联机器人特点：1.6 直角坐标式机器人特点？其优点是刚度好，多做成龙门式或框架式结构，位置精度高、运动学求解简单、控制无耦合、控制简单。

但其结构较庞大，动作范围小、运动灵活性较差且占地面积较大。

1.2 工业机器人四大部分？机器人机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统。

1.4 人的手臂（包括肩、肘、腕）有几个自由度？人的手臂(大臂、小臂、手腕)共有七个自由度2.机器人学主要包含哪些研究内容？机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4) 机器人动力学；(5) 机器人控制技术；(6) 机器人传感器；(7) 机器人语言。

工业机器人对臂部设计有什么基本要求？答：（1）手臂应具有足够的承载能力和刚度。

（2）导向性要好。

（3）重量和转动惯量要小。

（4）运动要平稳、定位精度要高。

9. 速度雅克比矩阵速度雅克比矩阵是一个把关节速度矢量变换为机器人手爪相对基坐标即固定坐标的广义速度矢量 v的变换矩阵。

10.力雅可比矩阵在机器静力计算中把手部端点力矢量τ的变换矩阵ABB[a]-J-5ABB 机器人的程序数据5.1 任务目标掌握程序数据的建立方法。

掌握三个关键程序数据的设定。

了解机器人工具自动识别功能。

5.2 任务描述◆以b ool 为例，建立程序数据，练习建立n um、robtarget 程序数据。

◆设定机器人的工具数据t ooldata、工件坐标w objdata、负荷数据l oaddata。

◆使用L oadIdentify 工具自动识别安装在六轴法兰盘上的工具（tooldata）和载荷（loaddata）的重量，以及重心。

5.3 知识储备5.3.1 程序数据程序数据是在程序模块或系统模块中设定的值和定义的一些环境数据。

创建的程序数据由同一个模块或其他模块中的指令进行引用。

图中是一条常用的机器人关节运动的指令M oveJ，调用了四个程序数据。

图中所使用的程序数据的说明见表:5.3.2 程序数据的类型与分类1.程序数据的类型分类ABB 机器人的程序数据共有76 个，并且可以根据实际情况进行程序数据的创建，为A BB 机器人的程序设计带来了无限可能性。

在示教器的“程序数据”窗口可查看和创建所需要的程序数据。

2.程序数据的存储类型（1）变量V AR变量型数据在程序执行的过程中和停止时，会保持当前的值。

但如果程序指针被移到主程序后，数值会丢失。

举例说明：VAR num length:=0;名称为l ength 的数字数据VAR string name:=”Jo hn”;名称为name 的字符数据VAR bool finish:=FALSE;名称为finish 的布尔量数据在程序编辑窗口中的显示如图：在机器人执行的R APID 程序中也可以对变量存储类型程序数据进行赋值的操作，如图：*注意：VAR 表示存储类型为变量num 表示程序数据类型*提示：在定义数据时，可以定义变量数据的初始值。

如l ength 的初始值为0，name 的初始值为J ohn，finish 的初始值为F ALSE。

*注意：在程序中执行变量型数据的赋值，在指针复位后将恢复为初始值。

（2）可变量P ERS 可变量最大的特点是，无论程序的指针如何，都会保持最后赋予的值。

举例说明：PERS num nbr:=1;名称为n br 的数字数据PERS string test:=”Hello”;名称为t est 的字符数据在机器人执行的R APID 程序中也可以对可变量存储类型程序数据进行赋值的操作。

在程序执行以后，赋值的结果会一直保持，直到对其进行重新赋值。

*注意：PERS 表示存储类型为可变量（3）常量C ONST 常量的特点是在定义时已赋予了数值，并不能在程序中进行修改，除非手动修改。

举例说明：CONST num gravity:=9.81;名称为g ravity 的数字数据CONST string greating:=”H ello”;名称为g reating 的字符数据*注意：存储类型为常量的程序数据，不允许在程序中进行赋值的操作。

三种数据的存储类型在编辑界面的显示如下：3.常用的程序数据根据不同的数据用途，定义了不同的程序数据，下表是机器人系统中常用的程序数据：*提示：系统中还有针对一些特殊功能的程序数据，在对应的功能说明书中会有相应的详细介绍，请查看随机光盘电子版说明书。

也可以根据需要新建程序数据类型。

5.4 任务实施5.4.1 建立程序数据程序数据的建立一般可以分为两种形式，一种是直接在示教器中的程序数据画面中建立程序数据；另一种是在建立程序指令时，同时自动生成对应的程序数据。

本节将介绍直接在示教器的程序数据画面中建立程序数据的方法。

下面以建立布尔数据为例子进行说明，练习时建立n um 和r obtarget 程序数据。

建立b ool 数据的操作步骤：4. 进行名称的设定、单击下拉菜单选择对应的参数，设定完成后单击“确定”完成设定。

数据设定参数及说明见表：设定参数说明名称设定数据的名称范围设定数据可使用的范围存储类型设定数据的可存储类型任务设定数据所在的任务模块设定数据所在的模块例行程序设定数据所在的例行程序维数设定数据的维数初始值设定数据的初始值5.4.2 三个关键的程序数据的设定在进行正式的编程之前，就需要构建起必要的编程环境，其中有三个必须的程序数据（工具数据tooldata、工件坐标w objdata、负荷数据l oaddata）就需要在编程前进行定义。

1.工具数据t ooldata工具数据t ooldata 用于描述安装在机器人第六轴上的工具的T CP、质量、重心等参数数据。

一般不同的机器人应用配置不同的工具，比如说弧焊的机器人就使用弧焊枪作为工具，而用于搬运板材的机器人就会使用吸盘式的夹具作为工具。

默认工具（tool0）的工具中心点（Tool Center Point）位于机器人安装法兰盘的中心。

图中A点就是原始的T CP 点。

TCP 的设定原理如下：1）首先在机器人工作范围内找一个非常精确的固定点作为参考点。

2）然后在工具上确定一个参考点（最好是工具的中心点）。

3）用之前介绍的手动操纵机器人的方法，去移动工具上的参考点，以四种以上不同的机器人姿态尽可能与固定点刚好碰上。