KUKA KR40PA码垛机器人运动学仿真
目录
摘 要 ............................................................... 3
1 引 言 .............................................................. 4
1.1机器人发展 ..................................................... 4
1.1.1 发展 ................................................... 4
1.1.2 现状 ................................................... 5
2 KUKA机器人综述 ...................................................... 6
2.1 公司简介 ...................................................... 6
2.2 产品 .......................................................... 6
3 机器人理论基础 ...................................................... 7
3.1.求正运动学公式 ................................................ 7
3.2运动学逆解 ..................................................... 8
3.3 静力分析 ..................................................... 9
... ... 考试科目 ：机器人技术基础 考试时间 ：120 分钟 试卷总分 100分
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
评卷
教师
一、简答题（本大题共 3 小题，每小题 5 分，总计 15 分）
1．示教再现式机器人
答：先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存
储起来，然后让机器人重现这些动作。 （5 分）
2．机器人系统结构由哪几个部分组成
答：通常由四个相互作用的部分组成：机械手、环境、任务和控制器。 （5 分）
3．为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人应具有几个自由度
答：一共需要 5 个：定位 3 个，放平稳 2 个。（5 分）
T
二、（10 分） 下面的坐标系矩阵 B 移动距离 d=(5，2，6)
：
0 1 0 2
B 1
0 0
0 0
1 4
6
0 0 0 1
求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。
解：
1 0 0 5 0 1 0 2
B
new 0
0 1
0 0
1 2
6 1
0 0
0 0
1 4
6
0 1 0 0
0 0 1 0 0 0
7 1 (10 分)
1 0 0 6
0 0 1 12
0 0 0 1
三、（10 分） 求点 P=(2，3，4)T 绕 x 轴旋转 45 度后相对于参考坐标系的坐标。... ... 2 1 0 0 2 2
H
解： P Rot( x，45) 3 0 0.707 0.707 3 0. 707
（10 分）
4 0 0.707 0. 707 4 4.95
A 四、（15 分） 写出齐次变换矩阵
T
B ，它表示相对固定坐标系 {A} 作以下变换：
（a） 绕 Z 轴转 90o；（b）再绕 X 轴转-90 o；（c）最后做移动（ 3，7，9） T 。
0 1 0 3
解： 0 0 1 7
A
T
B （15 分）
1 0 0 9
0 0 0 1
机器人的定义
美国国家标准局（NBS ）的定义：“机器人是一种 能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。
国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”
机器人具有以下特性：
（1）一种机械电子装置；
（2）动作具有类似于人或其他生物体的功能；
（3）可通过编程执行多种工作，有一定的通用性和灵活性；
（4）有一定程度的智能，能够自主地完成一些操作。
机器人的分类
按照日本工业机器人学会（JIRA）的标准，可将机器人分为六类：
第一类：人工操作机器人。由操作员操作的多自由度装置；
第二类：固定顺序机器人。按预定的不变方法有步骤地依此执行任务的设备，其执行顺序难以修改；
第三类：可变顺序机器人。同第二类，但其顺序易于修改。
第四类：示教再现（playback）机器人。操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。
第五类：数控机器人。操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。
第六类：智能机器人。机器人具有感知外部环境的能力，即使其工作环境发生变化，也能够成功地完成任务。
美国机器人学会（RIA）只将以上第三类至第六类视做机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。
机器人技术涉及的研究领域有：
1、传感器技术：得到与人类感觉机能相似的传感器技术；
2、人工智能计算机科学：得到与人类智能或控制机能相似能力的人工智能或计算机科学；
学号： 姓名：
1. 简述工业机器人的定义和分类方法
P5：工业机器人是在工业中使用的机器人的机器人总称，主要用于完成工业生产者中的某些作业，根据具体应用目的的不同，又常常以其主要用途命名——焊接机器人；装配机器人；喷涂机器人；搬运、上下料、码垛机器人；其他用途机器人等。
2. 已知A坐标空间一点AP = 3i + 4j -5k，若对该点作如下坐标变换：
Trans (-1, 2, 3 ) Rot (x, 90o) Rot (z, 45o)
试求出变换后该点在原坐标的位置，并绘制出变换图。
Trans (-1, 2, 3 )——平移变换
Trans（ΔX，ΔY，ΔZ）==
Rot (x, 90o) ——旋转变换，绕X转90°
Rot (x, θ)=
Rot(x, 90o) =
Rot (z, 45o)——旋转变换，绕Z转45°
Rot (z, θ)=
Rot (z, 45o) =
A'= Trans (-1, 2, 3 ) Rot (x, 90o) Rot (z, 45o)A=
=
3. PUMA250工业机器人结构及连杆参数如图1及表1所示。
（1）根据图1及表1，设置并画出各连杆坐标；
（2）求出各连杆的齐次变换矩阵Ai(i=1,2…,6)；
（3）求出该机械手的运动学方程。
表1 PUMA250连杆参数
连杆 关节变量 a d
1 1
90 0
0
2 2 0 8 bb12
3 3 90 0 0
4 4 90 0 8
5 5 90 0 0
6 6 0 0 b3
图1 PUMA250机器人结构图
ai连杆长度（Zi-1和Zi距离）
αi连杆扭角（Zi-1和Zi夹角）；
di连杆距离（沿着关节i轴线两公垂线距离Xi-1和Xi）
θi连杆夹角（垂直关节i轴线两公垂线夹角Zi-1和Xi-1）
