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机器人技术基础(课后习题答案)

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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゜≤θ 1≤ 180゜ ,-90 ゜≤θ 2≤ 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[10.0020.0030.00] T，相对参考系作如下齐次坐标变换：0.8660.5000.00011.00.5000.8660.000 3.0A=0.000 1.0009.00.0000001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。

0.8660.5000.00011.010.009.66解： v， =Av=0.5000.8660.000 3.020.00=19.320.0000.000 1.0009.030.0039000111属于复合变换：0.8660.500旋转算子 Rot （ Z ，0.50.86600） =010000110011.0010 3.0平移算子 Trans（ 11.0，-3.0， 9.0） =019.000011.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系 Z0轴转，再绕其 X 0轴转，最后绕其 Y 0轴转，试求该齐次坐标变换矩阵。

解：齐次坐标变换矩阵R=Rot(Y ，） Rot （ X ，） Rot(Z ，）=0.500.866010000.7070.70700010000.8660.500.7070.70700 0.86600.5000.50.8660001=0 0001000100010.6600.0470.75000.6120.6120.500.4360.4360.433000011.3坐标系 {B} 起初与固定坐标系{O} 相重合，现坐标系{B} 绕 Z B旋转，然后绕旋转后的动坐标系的X B轴旋转，试写出该坐标系 {B}的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。

1000解：起始矩阵： B=O=0100001000010.8660.35300最后矩阵： B′=Rot(Z ，） B Rot （ X ，）=0.50.6120.6120 00.7070.7070 00011.4坐标系 {A} 及 {B}在固定坐标系 {O} 中的矩阵表达式为1.0000.0000.0000.00.0000.8660.50010.0{A}=0.5000.86620.00.00000010.8660.5000.000 3.00.4330.7500.500 3.0{B}=0.4330.866 3.00.2500001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，）OB=Trans(-3.0 ， -3.0， 3.0）Rot(X ， ） Rot （ Z ， ）O1.5 写出齐次变换阵 B AH ，它表示坐标系 {B} 连续相对固定坐标系 {A} 作以下变换：（1）绕 Z A 轴旋转 。

（2）绕 X A 轴旋转 -。

T（3）移动3 7 9 。

解： B A H=Trans（ 3， 7 ， 9） Rot （X ， - ） Rot（ Z，） =1 0 0 3 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 3 0 1 0 0 0 1 0 7 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 7 1 0 0 0 0 0 1 9 0 1 0 0 0 0 1 = 0 1 0 9 0 0 1 =0 0 0 00 10 0 1 00 010 0 10 10 1 0 3 0 0 1 7 1 0 0 9 00 11.6 写出齐次变换矩阵B BH ，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 3 7 9T。

（ 2）绕 X B 轴旋转。

.（3）绕 Z B 轴转 -。

.B BH =Trans （ 3， 7，9） Rot （X ，） Rot （ Z ， ） =1 0 0 3 1 00 0 0 1 0 00 1 0 7 0 0 1 01 0 0 0 =0 0 1 9 0 1 0 0 0 0 1 00 0 0 1 0 00 1 00 0 11 0 0 3 0 1 0 0 0 1 0 3 0 0 1 7 1 0 0 0 0 0 1 71 0 9 0 0 1 0 1 00 9 00 10 0111.7 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)1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 4 4 0 0 5 5 9 9 5 5解： A=0 0 0 2 2 B=0 00 2 2 0 0 1111 11111 1 1 1A ′=Trans(2 ， 0 ， 0 ） Rot （ Z ， ） Rot （ X ， ） Trans （ 0 ， -4 ， 0 ） A=1 0 02 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 4 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 10 0 0 0 1 00 1 00 1 0 0 011 1 1 1 1 10 0 1 2 1 1 1 1 1 1 0 0 4 4 0 0= 1 0 0 00 0 4 4 0 0 =0 0 00 2 20 1 040 0 0 0 2 2 1 1 1 1 1 1 01111 1112 2 2 2 0 0 1 1 1 1 1 14 4 0 0 4 4 1111 11B ′=Rot （ X ，）Rot （ Y ， ） Trans （ 0， -5 ， 0 ） B=1 0 00 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 10 0 1 0 01 0 0 0 1 055 5 9 9 5 5=0 1 01 0 0 0 0 0 10 0 0 0 2 20 01 00 1 0 00 11 1 1 1 1 10 0 1 0 1 0 0 01 1 1 11 10 0 1 0 1 0 0 0 0 1 055 5 9 9 5 5 =1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 10 00 0 2 2 0 1 0 5 0 0 01 0 0 011111 110 011 1 1 1 1 1 0 0 0 02 2 5 5 99 5 5 1 1 1 1 110 0 00 2 2 =0 44 0 00 111 1 1111 11 111.8 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θ 1；关节 2为移动关节， 关节变量为 d 2。

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。

θ10 30 60 90 d 2/m0.500.801.000.70解：建立如图所示的坐标系参数和关节变量连杆 θα1θ 10 2C 1S 1 A 1S1C 1 Rot (Z , 1 )0 0аd 0 0d 20 01 0 0 d2 0 0 Trans (d 2 0 1 0 0 0 A 2 ,0,0)0 1 0 0 0 0 10 0 0 1机械手的运动方程式：cossinT 2 A 1 A 20 01 1sin cos1 0 d2 cos1 0 d2 sin 10011 1当θ 1=0， d 2=0.5 时：1 0 0 0.5 0 1 0 0 手部中心位置值 B0 0 0 0 0 0 0 1当θ 1=30， d 2=0.8 时0.866 0.5 0 0.4330.50.866 0 0.4手部中心位置值B0 0 0 01当θ 1=60， d 2=1.0 时0.50.86600.50.8660.500.866手部中心位置值B00000001当θ 1=90，d2=0.7时01001000.7手部中心位置值B00000011.11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 A1， A2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θαаd1110022100cossin A1=Rot( Z,1θ)Trans(1,0,0) Rot( X, 0o)=11sincos110 c0s100 111 s 20sA2= Rot( Z,-θ2 c 20c)Trans(l, 0, 0)Rot( X, 90o)0000002211.13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A1， A2，A3。

解： D-H 坐标系的建立按D-H 方法建立各连杆坐标系参数和关节变量连杆a d110L1+ L22200L33003L4cos 10sin 10A1sin 10cos 10=10L1 L2 00001 cossinA2=022sincos20L3 cos2cos20L3 sin2sin10A3=01033sincos30L4 cos330L4 sin310013.1何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。

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《工业机器人技术基础》习题答案

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2. 机器人发展的三个阶段：①示教再现机器人第一代工业机器人是示教再现型。

这类机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业。

②感知机器人第二代工业机器人具有环境感知装置，能在一定程度上适应环境的变化。

③智能机器人第三代工业机器人称为智能机器人，具有发现问题，并且能自主的解决问题的能力，尚处于实验研究阶段。

作为发展目标，这类机器人具有多种传感器，不仅可以感知自身的状态，比如所处的位置、自身的故障状况等，而且能够感知外部环境的状态，比如自动发现路况、测出协作机器的相对位置、相互作用的力等。

更为重要的是，能够根据获得的信息，进行逻辑推理、决策判断，在变化的内部状态与变化的外部环境中，自主决定自身的行为。

这类机器人具有高度的适应性和自治能力。

6.SCARA机器人，即Selective Compliance AssemblyRobot Arm，又名水平多关节机器人，是工业机器人应用非常广泛的构型。

SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。

另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。

SCARA机器人的特点是负载小、速度快，主要应用在快速分拣、精密装配等3C行业、食品行业等领域。

3.3.液压伺服系统主要由液压源、驱动器、伺服阀、传感器、控制器等组成。

液压传动的特点是转矩与惯量比大，不需要其他动力就能连续维持力。

6.Delta机器人可分为回转驱动型和直线驱动型。

回转驱动型Delta机器人，控制容易、动态特性好，但其作业空间较小、承载能力较低，故多用于高速、轻载的场合。

直线驱动型Delta机器人作业空间大、承载能力强，但其操作和控制性能、运动速度等不及旋转型Delta机器人，多用于并联数控机床等场合。

8.RV减速器的特点：①传动比范围大，传动效率高。

②扭转刚度大。

③在额定转矩下，弹性回差误差小。

④传递同样转矩与功率时，RV减速器较其他减速器体积小。

1. 机器人传感器有多种分类方法，如接触式传感器或非接触式传感器，内传感器或外传感器等。

工业机器人习题(含参考答案)

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工业机器人习题（含参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.√L语言是斯坦福大学在1980年开发的一种高级程序设计系统。

A、正确B、错误正确答案：B2.吊运一般是在控制柜的上面安装有吊环,方便吊运使用。

吊运是吊运的角度设定为80°最为合适。

()A、正确B、错误正确答案：B3.动力粘度无物理意义,但却在工程计算时经常使用。

()A、正确B、错误正确答案：B4.重定位运动是指圆周运动。

A、正确B、错误正确答案：B5.转数计数器维修后情况下,需要进行“更新转数计数器”操作。

A、正确B、错误正确答案：A6.()tool0的参数可以随意修改。

A、正确B、错误正确答案：B7.更换电池时先连接新电池组,再拆旧电池组是为了防止电池损坏。

()A、正确B、错误正确答案：B8.()现实中,转数计数器的矫正方法先回归4-6轴,再回归1-3轴。

A、正确B、错误正确答案：A9.需要在ro×otstudio中构建复杂模型的方法是用其他软件建好后导入A、正确B、错误正确答案：A10.要减小步距角,可以增加转子的磁极数及定子的齿数。

()A、正确B、错误正确答案：A11.用黄油枪从大臂注油孔往RV减速器内加注黄油时候,黄油加注量过少,减速器得不到充分润滑。

()A、正确B、错误正确答案：A12.电气元件布置安装图的设计遵循以下原则:强电、弱点应该分开走线,注意屏蔽层的连接欸,防止干扰的窜入。

()(A76)A、正确B、错误正确答案：A13.工业机器人按照控制方式分类,可分为:点位控制型机器人、连续轨迹控制型机器人。

()A、正确B、错误正确答案：B14.()电阻并联,并联的电阻越多,等效电阻越大。

A、正确B、错误正确答案：B15.赋值指令后方是被赋值量A、正确B、错误正确答案：B16.()电阻并联时的等效电阻值比其中最小的电阻值还要小。

A、正确B、错误正确答案：A17.默认情况下,正面面对机器人,摇杆左摇动,TCP向左运动。

(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．优点：刚性好，结构稳定，承载能力高，运动精度高缺点：活动空间小。

6．气动机器人液压机器人电动机器人新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）7．内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。

是机器人自身运动与正常工作所必需的；外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。

如视觉、听觉、触觉等。

是适应特定环境，完成特定任务所必需的。

机器人技术基础练习题

机器人技术基础练习题

机器人技术基础练习题一、单选题1、机器人的定义中，强调“具有一定程度的自主能力”，以下哪项不属于自主能力的范畴？（）A 自我感知B 自我决策C 完全由人类遥控D 自我学习2、以下哪种驱动方式常用于工业机器人的关节运动？（）A 液压驱动B 气压驱动C 电动驱动D 以上都是3、机器人的运动学主要研究什么？（）A 机器人的受力分析B 机器人的运动轨迹和姿态C 机器人的控制算法 D 机器人的能源消耗4、在机器人的控制系统中，以下哪个部分负责接收传感器的信号？（）A 控制器B 驱动器C 传感器D 执行器5、以下哪种传感器常用于机器人的位置检测？（）A 视觉传感器B 力传感器C 位移传感器D 温度传感器二、多选题1、机器人的应用领域包括以下哪些？（）A 工业生产B 医疗保健C 军事领域D 家庭服务E 太空探索2、机器人的机械结构通常包括以下哪些部分？（）A 机身B 手臂C 手腕D 手部E 关节3、以下哪些属于机器人的编程方式？（）A 示教编程B 离线编程C 自主编程D 在线编程4、机器人的视觉系统主要由以下哪些部分组成？（）A 摄像头B 图像处理器C 光源D 图像识别软件5、影响机器人性能的因素有哪些？（）A 精度B 速度C 负载能力D 可靠性E 灵活性三、判断题1、机器人一定具有人的外形。

（）2、工业机器人的精度通常高于服务机器人。

（）3、机器人的控制系统越复杂，性能就一定越好。

（）4、所有机器人都需要配备传感器来感知环境。

（）5、机器人的编程语言都是统一的。

（）四、简答题1、请简要说明机器人的分类，并举例说明其应用场景。

答：机器人的分类方式有多种。

按照应用领域，可分为工业机器人、服务机器人、特种机器人等。

工业机器人主要应用于工业生产中，如汽车制造中的焊接、涂装、装配等环节，常见的有搬运机器人、焊接机器人等。

服务机器人则面向日常生活和服务行业，如家用扫地机器人、餐厅的送餐机器人等。

特种机器人则用于特殊环境和任务，比如消防机器人用于火灾救援，水下机器人用于海洋探测等。