工业机器人习题.doc

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1、第1章绪论重点掌握:1、工业机器人的定义(国标)。2、工业机器人的分类。3、工业机器人的坐标系、自由度和工作空间。第2章机器人系统及设计方法重点掌握:1、机器人的系统组成。2、手部的作用和分类。3、机械夹持式手和吸附式手。4、手腕的作用及其三个自由度。5、柔顺手腕的作用及装配误差及消除方法。6、手臂的作用。7、操作机的机构简图。8、机器人系统设计的基本原则。9、机器人系统设计的三个阶段。第3章机器人运动学重点掌握:一、坐标变换1、齐次变换矩阵的意义;2、单步变换的齐次变换矩阵;3、多步变换的齐次变换矩阵;4、齐次变换的逆变换。二、运动学方程

2、的建立1、建立坐标系;2、确定参数;3、相邻杆件的位姿矩阵;4、建立运动学方程。5、运动学方程的正解和逆解。第4章机器人动力学重点掌握:1、关节承受的力和力矩与关节驱动力(矩)的关系。2、动力学模型及其各项含义。3、牛顿方程、欧拉方程。4、正向递推步骤及其计算公式。5、反向递推步骤及其计算公式。6、递推的初始条件。第5章机器人控制系统重点掌握:1、控制系统的两大功能。2、控制系统的组成及其各个部分的作用。3、示教再现控制过程及示教与记忆的相关知识。4、运动控制的两个步骤。5、轨迹规划及其实现方法:(1)轨迹规划的概念(2)PTP下的轨迹规划

3、步骤(3)CP下的轨迹规划步骤6、关节伺服驱动控制方法。一、请写出下列变换的齐次变换矩阵:⒈坐标系{j}与{i}沿矢量平移的齐次变换矩阵;⒉坐标系{j}与{i}绕x轴旋转的齐次变换矩阵;⒊坐标系{j}与{i}绕z轴旋转的齐次变换矩阵;⒋坐标系{j}与{i}先沿矢量平移,再绕x轴旋转的齐次变换矩阵。一、解:⒈坐标系{j}与{i}沿矢量平移的齐次变换矩阵:⒉坐标系{j}与{i}绕x轴旋转的齐次变换矩阵:⒊坐标系{j}与{i}绕z轴旋转的齐次变换矩阵:⒋坐标系{j}与{i}先沿矢量平移,再绕x轴旋转的齐次变换矩阵:二、已知坐标系{j}是由坐标系经

4、过以下变换得到的:{i}坐标系先绕z轴旋转,然后绕x轴旋转,最后沿坐标系的y轴平移2个单位。要求:1、确定坐标系{i}到坐标系{j}的齐次变换矩阵;2、若已知P点在坐标系{i}中的位置矢量为,则在坐标系{j}中P点的位置矢量的各坐标分量分别为多少?解:1、确定坐标系{i}到坐标系{j}的齐次变换矩阵:1、确定坐标系{i}到坐标系{j}的齐次变换矩阵:2、两坐标系关系为:三、已知三自由度机器人如图所示。若机器人机座高为800,杆件1、2的长度分别为400、300,试按步骤建立该机器人手部中心的运动学方程;若关节1、2的旋转角度分别为、,关节3

5、向下平移的距离为300,试计算该机器人手部中心的位姿矩阵。解:1、建立坐标系如图所示:x0z0x1x2x3hz2z3hz12、确定参数和关节变量:3、计算相邻杆件的位姿矩阵:4、建立机器人手部中心运动学方程为:若已知,则有:四、已知如图所示机器人的关节速度和加速度分别为,若机器人杆件1、2的长度均为20,试用牛顿—欧拉递推公式计算机器人杆件1、2的角速度、角加速度、线速度和线加速度。解:1、建立坐标系如图所示:2、相邻杆件位姿矩阵为:3、计算速度和加速度:已知:,1关节的速度和加速度为,则1杆件的速度和加速度为:3、计算速度和加速度:已知2

6、关节的速度和加速度为,则2杆件的速度和加速度为:五、已知图示机器人手部受到一力矩作用,试用牛顿—欧拉公式计算机器人的关节驱动力矩。mhl1l2d解:1、确定相邻杆件位姿矩阵(1)建立坐标系如图所示:(2)确定参数(3)位姿矩阵2、已知条件由题意可知,不需要进行正向递推,只需进行反向递推即可求解关节驱动力矩。3、反向递推六、若要求机器人某关节从静止开始,在2秒钟时到达处且速度为零,试用三次多项式对其运动进行规划,并画出位移、速度和加速度随时间变化的图形。解:设关节运动的三次多项式为:已知,则由约束条件可得:联立约束方程即可解得:则:图形为

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