《工业机器人习题1.doc

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： 2、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。 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）