《机器人技术基础[课后习题答案解析]（2020年7月整理）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人技术基础[课后习题答案解析]（2020年7月整理）.pdf（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 WORD 格式.分享 精品.资料 1 0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种 种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2 工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人
2、一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5 简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由 度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率， 是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 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。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上
3、最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明） 。 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。 0.6 什么叫冗余自由度机器人？ 答： 从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称 为冗余自由度机器人。 0.7 题 0.7 图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中 L1=2L2，关节的转角范围是 0 1180,-902180,画出该机械手的工作范围（画图时可以设 L2=3cm） 。 WORD 格式.分享 精品.资料 2 1.1 点矢量 v 为00.3000.2000.10 T ，相对参考系作如下齐次坐标变换： A= 10
4、00 0 . 9000. 1000. 0000. 0 0 . 3000. 0866. 0500. 0 0 .11000. 0500. 0866. 0 写出变换后点矢量 v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子 Rot 及平移算子 Trans。 解：v ，=Av= 1000 0 . 9000. 1000. 0000. 0 0 . 3000. 0866. 0500. 0 0 .11000. 0500. 0866. 0 1 00.30 00.20 00.10 = 1 39 32.19 66. 9 属于复合变换： 旋转算子 Rot（Z，30）= 1000 0100 00866. 05 . 0
5、 005 . 0866. 0 WORD 格式.分享 精品.资料 3 平移算子 Trans（11.0，-3.0，9.0）= 1000 0 . 9100 0 . 3010 0 .11001 1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系 Z0轴转 45，再绕其 X0轴转 30，最后绕其 Y0轴转 60，试求该齐次坐标变换矩阵。 解 ： 齐 次 坐 标 变 换 矩 阵 R=Rot(Y ， 60 ） Rot （ X ， 30 ） Rot(Z ， 45 ） = 1000 0100 00707. 0707. 0 00707. 0707. 0 1000 0866. 05 . 00 05 . 0866. 00 0001
6、 1000 05 . 00866. 0 0010 0866. 005 . 0 = 1000 0433. 0436. 0436. 0 05 . 0612. 0612. 0 0750. 0047. 0660. 0 1.3 坐标系B起初与固定坐标系O相重合，现坐标系B绕 ZB旋转 30，然后绕旋转后 的动坐标系的 XB轴旋转 45，试写出该坐标系B的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。 解：起始矩阵：B=O= 1000 0100 0010 0001 最后矩阵：B =Rot(Z，30）B Rot（X，45）= 1000 0707. 0707. 00 0612. 0612. 05 . 0 00353. 08
7、66. 0 1.4 坐标系A及B在固定坐标系O中的矩阵表达式为 A= 1000 0 .20866. 0500. 0000. 0 0 .10500. 0866. 0000. 0 0 . 0000. 0000. 0000. 1 B= 1000 0 . 3866. 0433. 0250. 0 0 . 3500. 0750. 0433. 0 0 . 3000. 0500. 0866. 0 画出它们在O坐标系中的位置和姿势； A=Trans（0.0，10.0，-20.0）Rot（X，30）O WORD 格式.分享 精品.资料 4 B=Trans(-3.0，-3.0，3.0）Rot(X，30）Rot（Z，
8、30）O 1.5 写出齐次变换阵H A B ，它表示坐标系B连续相对固定坐标系A作以下变换： （1）绕 A Z轴旋转 90。 （2）绕 A X轴旋转-90。 （3）移动 T 973。 解 ：H A B =Trans （ 3 ， 7 ， 9 ） Rot （ X ， -90 ） Rot （ Z ， 90 ） = 1000 0100 0001 0010 1000 0010 0100 0001 1000 9100 7010 3001 = 1000 0100 0001 0010 1000 9010 7100 3001 = 1000 9001 7100 3010 WORD 格式.分享 精品.资料 5 1.
9、6 写出齐次变换矩阵H B B ，它表示坐标系B连续相对自身运动坐标系B作以下变换： （1）移动 T 973。 （2）绕 B X轴旋转 90。. （3）绕 B Z轴转-90。. H B B =Trans（3，7，9）Rot（X，90）Rot（Z，90）= 1000 0100 0001 0010 1000 0010 0100 0001 1000 9100 7010 3001 = = 1000 9001 7100 3010 1000 0100 0001 0010 1000 9010 7100 3001 1.7 对于 1.7 图（a）所示的两个楔形物体，试用两个变换序列分别表示两个楔形物体的变 换过
10、程，使最后的状态如题 1.7 图（b)所示。 (a) (b) 解：A= 111111 220000 004400 111111 B= 111111 220000 559955 111111 A =Trans(2 ， 0 ， 0 ） Rot （ Z ， 90 ） Rot （ X ， 90 ） Trans （ 0 ， -4 ， 0 ） A= WORD 格式.分享 精品.资料 6 1000 0100 4010 0001 1000 0010 0100 0001 1000 0100 0001 0010 1000 0100 0010 2001 111111 220000 004400 111111 = 1
11、000 4010 0001 2100 111111 220000 004400 111111 = 111111 440044 111111 002222 B B = =Rot （ X ， 90 ） Rot （ Y ， 90 ） Trans （ 0 ， -5 ， 0 ） B= 1000 0100 5010 0001 1000 0001 0010 0100 1000 0010 0100 0001 111111 220000 559955 111111 = 1000 0100 5010 0001 1000 0010 0001 0100 111111 220000 559955 111111 = 10
12、00 5010 0001 0100 111111 220000 559955 111111 = 111111 004400 111111 220000 1.8 如题 1.8 图所示的二自由度平面机械手，关节 1 为转动关节，关节变量为1；关节 2 为移动关节， 关节变量为 d2。试： （1）建立关节坐标系，并写出该机械手的运动方程式。 （2）按下列关节变量参数求出手部中心的位置值。 1 0 30 60 90 d2/m 0.50 0.80 1.00 0.70 WORD 格式.分享 精品.资料 7 解：建立如图所示的坐标系 参数和关节变量 连杆 d 1 1 0 0 0 2 0 0 d2 0 = 1000 0000 00 00 ),( 11 11 11 CS SC ZRotA = 1000 0100 0010 001 )0 , 0 ,( 2 22 d dTransA 机械手的运动方程式： 当1=0，d2=0.5 时： 手部中心位置值 = 1000 0000 0010 5 . 0001 B 当1=30，d2=0.8 时 手部中心位置值 = 1000 0000 4 . 00866. 05 . 0 433. 005 . 0866. 0 B 当1=60，d2=1.0 时 = 212 AAT 1000 0100 sin0cossin cos0sincos
