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机器人技术基础(课后习题答案) (1)

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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゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。

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=10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0

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=10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0100.3000.2000.10=13932.1966.9

属于复合变换：

旋转算子Rot（Z，30̊）=1000010000866.05.0005.0866.0

平移算子Trans（11.0，-3.0，9.0）=10000.91000.30100.11001

1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z0轴转45̊，再绕其X0轴转30̊，最后绕其Y0轴转60̊，试求该齐次坐标变换矩阵。

解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y，60̊）Rot（X，30̊）Rot(Z，45̊） =1000010000707.0707.000707.0707.010000866.05.0005.0866.000001100005.00866.000100866.005.0=

10000433.0436.0436.005.0612.0612.00750.0047.0660.0

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30̊，然后绕旋转后的动坐标系的XB轴旋转45̊，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=1000010000100001

最后矩阵：B´=Rot(Z，30̊）B Rot（X，45̊）=10000707.0707.000612.0612.05.000353.0866.0

1.4 坐标系{A}及{B}在固定坐标系{O}中的矩阵表达式为

{A}=10000.20866.0500.0000.00.10500.0866.0000.00.0000.0000.0000.1

{B}=10000.3866.0433.0250.00.3500.0750.0433.00.3000.0500.0866.0

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，30̊）O

B=Trans(-3.0，-3.0，3.0）Rot(X，30̊）Rot（Z，30̊）O

1.5 写出齐次变换阵HAB，它表示坐标系{B}连续相对固定坐标系{A}作以下变换：

（1）绕AZ轴旋转90̊。

（2）绕AX轴旋转-90̊。

（3）移动T973。

解：HAB=Trans（3，7，9）Rot（X，-90̊）Rot（Z，90̊）=100001000001001010000010010000011000910070103001=10000100000100101000901071003001=1000900171003010

1.6 写出齐次变换矩阵HBB，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T973。

（2）绕BX轴旋转90̊。.

（3）绕BZ轴转-90̊。.

HBB=Trans（3，7，9）Rot（X，90̊）Rot（Z，90̊）=

100001000001001010000010010000011000910070103001=

100090017100301010000100000100101000901071003001

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程，使最后的状态如题1.7图（b)所示。

(a) (b)

解：A=111111220000004400111111 B=111111220000559955111111

A´=Trans(2，0，0）Rot（Z，90̊）Rot（X，90̊）Trans（0，-4，0）A=

1000010040100001100000100100000110000100000100101000010000102001111111220000004400111111=1000401000012100111111220000004400111111=111111440044111111002222

B´=Rot（X，90̊）Rot（Y，90̊）Trans（0，-5，0）B=

100001005010000110000001001001001000001001000001111111220000559955111111=10000100501000011000001000010100111111220000559955111111=1000501000010100111111220000559955111111=111111004400111111220000

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θ1；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。

θ1 0 30 60 90

d2/m 0.50 0.80 1.00 0.70

解：建立如图所示的坐标系

参数和关节变量

连杆 θ α а d

1 θ1 0 0 0

2 0 0 d2 0

100000000000),(111111CSSCZRotA100001000010001)0,0,(222ddTransA

机械手的运动方程式：

当θ1=0，d2=0.5时：

手部中心位置值1000000000105.0001B

当θ1=30，d2=0.8时

手部中心位置值 100000004.00866.05.0433.005.0866.0B

当θ1=60，d2=1.0时 •212AAT10000100sin0cossincos0sincos12111211dd

手部中心位置值10000000866.005.0866.05.00866.05.0B

当θ1=90，d2=0.7时

手部中心位置值100000007.00010010B

1.11 题1.11图所示为一个二自由度的机械手，两连杆长度均为1m，试建立各杆件坐标系，求出1A，2A的变换矩阵。

解：建立如图所示的坐标系

参数和关节变量

连杆 θ α а d

1 1 1 0 0

2 2 1 0 0

A1=Rot(Z, θ1) Trans(1,0,0) Rot(X, 0º)=

A2= Rot(Z, -θ2)Trans(l, 0, 0)Rot(X, 90º)

1.13 有一台如题1.13图所示的三自由度机械手的机构，各关节转角正向均由箭头所示方向指定，请标出各连杆的D-H坐标系，然后求各变换矩阵1A，2A，3A。

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机械制造技术基础课后答案(1)

机械制造技术基础课后答案(1)

第二章

2-1.金属切削过程有何特征？用什么参数来表示？

答：

2-2.切削过程的三个变形区各有什么特点？它们之间有什么关联？

答：第一变形区：变形量最大。第二变形区：切屑形成后与前刀面之间存在压力，所以沿前刀面流出时有很大摩擦，所以切屑底层又一次塑性变形。第三变形区：已加工表面与后刀面的接触区域。

这三个变形区汇集在切削刃附近，应力比较集中，而且复杂，金属的被切削层在此处于工件基体分离，变成切屑，一小部分留在加工表面上。

2-3.分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响，生产中最有效地控制它的手段是什么？答：在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。

积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力；积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。

由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。

消除措施：采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切削液。

2-4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别？若有区别，而这何处不同？

答：切屑形成后与前刀面之间存在压力，所以流出时有很大的摩擦，因为使切屑底层又一次产生塑性变形，而且切屑与前刀面之间接触的是新鲜表面，化学性质很活跃。而刚体之间的滑动摩擦只是接触表面之间的摩擦，并没有塑性变形和化学反应

2-5车刀的角度是如何定义的？标注角度与工作角度有何不同？ 答：分别是前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角（P17）。

工作角度是以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面确定的刀具角度。

2-6金属切削过程为什么会产生切削力？

(完整版)机器人技术习题集答案

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《机器人技术》习题集答案 东北大学网络教育学院

1 《机器人技术》习题集答案

第1章 绪论

一、选择题（4选1）

1—2）；2—1）；3—3）；4—3）；5—2）

二、判断题（Y/N）

1—Y；2—Y；3—Y；4—N；5—N；6—Y；7—Y；8—Y；9—Y；10—Y

三、简答题

1．

机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。一般包括：机器人结构、机器人坐标系统、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制、机器感知、机器视觉、机器人语言、决策与规划等。相比机器人技术研究的更为概括、抽象和理论一些。

2．

一般将机器人分为三代。

* 第一代为示教再现型机器人。由操作人员预先给出（示教）机器人的运动轨迹，然后机器人准确地重复再现这种轨迹。

* 第二代为感觉判断型机器人，亦称为感知融合智能机器人。机器人带有一些可感知环境的装置，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应变化的环境。

* 第三代为自主感知型机器人，亦称为自主感知思维智能机器人。机器人具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑推理、判断及决策，可在作业环境中独立行动；具有发现问题且能自主地解决问题的能力。

3．

直角坐标机器人

圆柱坐标机器人

极坐标机器人

多关节型机器人

串联关节机器人

垂直关节机器人

水平关节机器人

并联关节机器人

串并联关节机器人

4．

优点：结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他机器人协调工作，

避障性好

缺点：位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合，设计与控制比较复杂

5． 《机器人技术》习题集答案 东北大学网络教育学院

工业机器人技术(第三版)课后答案 郭洪红主编

工业机器人技术(第三版)课后答案 郭洪红主编

第一章课后习题

１、工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重

复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。

２、工业机器人应用场合及其特点：①恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）

②特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）③自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随

柔性自动化出现扮演更重要角色）

３、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。

答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。 三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。

六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统

和控制系统。关系由右图表明：

４、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作范围、工作速度、承

载能力。

答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的

开合自由度。

重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统

计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。

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。

工作速度一般指工作时的最大稳定速度。

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。承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质

量。

５、按坐标形式分类及特点：

①直角坐标型（这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此, 很容易通过计算机控制

实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度。但它的操

作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。工作范围是立方体型）

电子教案-工业机器人技术基础+许文稼+课程大纲、习题答案-工业机器人技术基础 许文稼 习题答案

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第一章工业机器人概述习题答案

选择题

1.C；2.B；3.A；4.A；5.A

判断题

1.√；2.×；3.√ ；4.×；5.√；6.√

填空题

1.阿西摩夫；

2.日本；

3. 通用；

4. Motoman；

5. ABB、库卡、发那科和安川电机。

简答题

1.工业机器人主要应用于汽车及汽车零部件制造业、电子电气行业、金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业和食品工业等范畴。

2.工业机器人技术发展趋势主要为：结构模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化等方面。同时工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”，满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。

第二章工业机器人的分类习题答案

选择题

1.A ；2.B ；3.A

判断题

1.√；2.√；3.╳；4.√；5.√；6.√；7.╳；8.√；9.√；10.╳；11.√；12.╳

填空题

1. 直角、3；

2. 圆柱、2 、1 ；

3.1、2；

4.俯仰、回转；

5.关节、 平行、 共面。

简答题

1.根据工业机器人机械结构对应的运动链的拓扑结构，可以将机器人结构分为三类：串联、并联和混合结构。串联机器人具有结构简单,成本低,控制简单,运动空间大等优点，有的已经具备快速、高精度和多功能化等特点。并联结构承载能力强，与串联机构相比刚度大，结构稳定；运动负荷小;在位置求解上，并联机构正解困难，反解却非常容易。但目前的并联机器人机构普遍存在工作空间小，结构尺寸偏大、传动环节过多，工作空间内可能存在奇异位形。混联机构即有并联机构刚度好的优点，又有串联机构工作空间大的优点，能充分发挥串、并联机构各自的优点, 进一步扩大机器人的应用范围, 提高机器人的性能。

2.从上到下，从左到右，依次是：直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人（R2P），球坐标型机器人（2RP），关节坐标型机器人，SCARA机器人。