第10章 空间机器人

第一篇 螺旋理论应用螺旋理论做空间机构的某些分析是比较方便的，它是诸种常用的数学方法中较好的一种。

螺旋也称旋量。

一个旋量可以表示空间的一组对偶矢量，从而可以用来同时表示矢量的方向和位置，同时表示运动学中的角速度和线速度，以及同时表示刚体力学中的力和力矩。

这样一个含六个标量的旋量概念，就易于应用于空间机构的运动和动力分析。

它也易于与其他方法如矢量法、矩阵法和运动影响系数法之间的相互转化。

它具有几何概念清楚、物理意义明确、表达形式简单、代数运算方便、理论上的难度也不是很高等优点，因而得到广泛的应用。

对目前机构学上的许多前沿性的研究问题，螺旋理论也做出了贡献。

螺旋理论形成于19世纪。

首先Poinsot 在19世纪初通过对刚体上力系的简化，得到具有旋量概念的力矢与共线的力偶矢，这是一组对偶矢量。

Pl ücker [1]确定了空间直线的方向位置的六个坐标，这就称为Pl ücker 线坐标。

1900年，Ball 写出经典的著作《螺旋理论》[2]，书中以螺旋讨论了在复合约束下刚体的运动学和动力学。

在20世纪的前半叶，螺旋理论几乎无人问津。

直到1950年Dimentberg 在分析空间机构时，首次应用了螺旋理论[3, 4]，引起了人们的关注。

接着Freudenstein 、Yang 等[5]应用对偶四元素、螺旋微分于空间机构的位移和动力分析。

Phillips [6]应用螺旋理论分析三物体的相互运动。

1978年Hunt 的《运动几何学》是螺旋理论的现代发展[7]。

Waldron [8], Sugimoto 和Duffy [9]等在螺旋理论及其应用上都做出了贡献。

Duffy [10]在1984年首先将螺旋理论应用到并联机器人上，其后黄真[11]于1985年用螺旋理论分析并联机器人的瞬时螺旋运动。

这些是早期的在并联机器人上的研究。

本篇主要的内容选自1983年Duffy 在佛罗里达大学的课堂讲义[12]，这里谨向已去世的Duffy 教授表示诚挚的敬意。

1 第一章
目录
5 第五章 程序的管理
2 第二章 机器人单元 3 第三章 零点复归
6 第六章 指令 7 第七章 备份/加载
4 第四章 坐标系设置
8 第八章 基本保养
9 第九章 机器人易耗品介绍
1
第一章 安全
安全操作规程
1．示教和手动机器人
1）请不要带着手套操作示教盒和操作面板。 2）在点动操作机器人时要采用较低的速度倍率以增加对机器人的控制机会。 3）在按下示教盒上的点动键之前要考虑到机器人的运动趋势。 4）要预先考虑好避让机器人的运动轨迹，并确认该线路不受干涉。
由于电气或软件问题导致丢失Mastering数据，恢复已经存入 的Mastering数据作为快速示教调试基准。若由于机械拆卸或 维修导致机器人Mastering数据丢失，则不能采取此法。
条件：在机器人正常时设置Mastering data。
33
警
如果校准操作（即CALBRATE）失败，则该轴的软限位将无效，机器
8
5、机器人的编程方式
在线编程: 围栏内
围栏外
9
离线编程:
10
6、机器人的安装环境
环境温度:0-45摄氏度; 环境湿度:普通: ≤75%RH(无露水、霜冻）;
短时间:95%（一个月之内）; 不应有结露现象； 振动:≤0.5G(4.9M/s2) ;
11
7、机器人的特色功能
➢ High sensitive collision detector 高性能碰撞检测机能,机器人无须外加传感器,各种场合均适用
人为 中断
2. 程序中断的原因：
ABORTED
PAUSED
（中
断
状
态
）
为 暂

期望求出期望的关节力矩矢量τ。这个运动 学公式对操作臂控制问题（第10章）很有 用。第二个问题是计算施加在一组关节力 矩的情况下关节如何运动。也就是已知一 个关节矢量τ，计算出操作臂运动的
， 和 。这对操作臂的仿真很有用。
6.2 刚体的加速度
在任一瞬时对刚体的线速度和加速度进行 求导，可分别得到线加速度和量矩阵， V θ,θ是n×1
的离心力和哥氏力矢量， Gθ 是重力矢量。上式
之所以成为状态空间方程，是因为式中 V θ,θ取
决于位置和速度。M θ和 Gθ 中的元素都是关于
操作臂所有关节位置θ的复杂函数，而 V θ,θ中 的
元素都是关于 和的 复杂函数。
可以看出惯性张量是坐标系位姿的函数。众所 周知的平行移轴定理就是在参考坐标系平移是 惯性张量如何变化的计算方法。平行移轴定理 描述了一个以刚体质心为原点的坐标系平移到 另一个坐标系是惯性张量的变换关系。
假设{C}是以刚体质心为原点的坐标系，{A}为任 意平移后的坐标系，则平行移轴定理可表示为
式中 PC xc yczc T 表示刚体质心在坐标系{A}中的位
机器人学导论
第6章 操作臂动力学
第六章 操作臂动力学
6.1概述 到目前为止，我们只研究了操作臂的运动
学。我们已研究了静态位置、静态力和速 度；但是从未考虑引起运动所需的力。在 本章中，将考虑操作臂的运动学方程—— 由驱动器施加的力矩或施加在操作臂上的 外力是操作臂运动。
与 第一操个作臂问动题力，学已有知关一的个两轨个迹问点题 有，待和解决。
计算速度和加速度的向外迭代法
为了计算作用在连杆上的惯性力，需要计算操作 臂每个连杆在某一时刻的角速度、线加速度和角 加速度。首先对连杆1进行计算，由第五章知识

第一章测试1.信息安全的基本属性是（）。

（）A:保密性B:可用性、可控性、可靠性C:A，B，C都是D:完整性答案:C2.防火墙用于将Internet和内部网络隔离＿＿。

（）A:是防止Internet火灾的硬件设施B:是起抗电磁干扰作用的硬件设施C:是保护线路不受破坏的软件和硬件设施D:是网络安全和信息安全的软件和硬件设施答案:D3.口令破解的最好方法是（）（）A:暴力破解B:字典攻击C:组合破解D:生日攻击答案:C4.可以被数据完整性机制防止的攻击方式是（）。

（）A:数据在途中被攻击者篡改或破坏B:抵赖做过信息的递交行为C:假冒源地址或用户的地址欺骗攻击D:数据中途被攻击者窃听获取答案:A5.会话侦听与劫持技术属于（）技术（）A:协议漏洞渗透B:应用漏洞分析与渗透C:密码分析还原D:DOS攻击答案:A6.拒绝服务攻击是对计算网络的哪种安全属性的破坏__（）A:不可否认性B:完整性C:保密性D:可用性答案:D1.对项目而言“一次性”是指：（）A:项目周期短B:项目完成时间不确定C:项目随时可能取消D:每个项目都有明确的起止时间答案:D2.控制发生在( )。

（）A:整个项目中不断变化的基础上B:项目生命周期的每个阶段结束时,以评估是否达到项目目标C:每个计划过程结束时D:整个执行过程及其它需要的过程的界面上答案:D3.时间管理是保证整个项目能够（）完成所开展的管理工作？（）A:有效B:顺利C:及时D:按时答案:D4.项目管理的哪个过程组花费最多的时间和资源：（）A:执行B:规划C:整合D:设计答案:A5.随着项目生命周期的进展,资源的投入( ) （）A:先变小再变大B:先变大再变小C:逐渐变大D:逐渐变小答案:B6.以下各项都有项目的特点除了（）（）A:临时性B:独特性C:有始有终D:重复性答案:D1.RPA的英文全称是（）（）A:Rational Performing AutomationB:Robotic Performing AutomationC:Robotic Process AutomationD:Rational Process Automation答案:C2.以下哪一组流程适合由软件机器人执行（）？（）A:统计加班人数–业务系统订购快餐–分发快餐B:从业务系统中抓待发运的货物清单 - 填写发货单 - 发送订单至物流供应商系统C:从购物网站获取快递号 - 去快递柜收取快递–打开快递包裹D:打印机通电 - 安装打印纸 - 发送文档到打印机-获取打印文档答案:B3.下列哪个是国际知名的RPA厂商（）？（）A:微软B:OracleC:IBMD:Uipath答案:D4.下列哪个是国内知名的RPA厂商（）？（）A:云扩科技B:科大讯飞C:腾讯D:华为答案:A5.用（）语言编写的程序能够直接被计算机识别。