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