工業(yè)機(jī)器人答案

1、機(jī)器人發(fā)展的階段或分類第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人，能在人的“示教”和編程下從事簡單的重復(fù)勞動.第二代是有感覺的機(jī)器人，包括力覺、觸覺、視覺、接近覺等，能夠根據(jù)不同的作業(yè)任務(wù)適應(yīng)作業(yè)需 要。第三代是智能機(jī)器人，是以感覺為基礎(chǔ)，以人工智能為特征，具有邏輯判斷和局部自主功能的機(jī)器人。機(jī)器人設(shè)計的主要內(nèi)容機(jī)器人設(shè)計包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，檢測傳感系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計3工業(yè)機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)：自由度、定位精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等阿西莫夫機(jī)器人三原則第一：機(jī)器人不能傷害人類，也不能眼見人類受到傷害而袖手旁觀；第二：機(jī)器人必須絕對服從人類，除非人類的命令與第一條相違背；第三：機(jī)器人

2、必須保護(hù)自身不受傷害，除非與上兩條相違背H變換矩陣H變換矩陣描述了一個坐標(biāo)系繞原參考坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)和對參考坐標(biāo)系平移的三個軸的方向和原點(diǎn)的位坐標(biāo)系的相對變換（1）相對于參考系的相對變化相對變換，始終相對于機(jī)器人動力學(xué)方程及其正逆問題動力方程：用與描述機(jī)器人運(yùn)動與關(guān)節(jié)力間的動態(tài)關(guān)系的微分方程，成為機(jī)器人的動力學(xué)方程。 動力學(xué)正問題是一一根據(jù)關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩或力，計算機(jī)器人的運(yùn)動（關(guān)節(jié)位移、速度和加速度）； 動力學(xué)逆問題是一一已知軌跡對應(yīng)的關(guān)節(jié)位移、速度和加速度，求出所需要的關(guān)節(jié)力矩或力。機(jī)器人軌跡控制主要內(nèi)容1、目標(biāo)軌跡的給定方法，2、如何控制手臂，使之高精度得跟蹤目標(biāo)軌跡。圓柱坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)械手位置變幻

3、時的坐標(biāo)變換矩陣的計算答案P38光滑函數(shù)的計算 例：設(shè)機(jī)械手的某個關(guān)節(jié)的起始關(guān)節(jié)角9 0 = 150，并且機(jī)械手原來是靜止的。要求在3秒鐘內(nèi)平滑地運(yùn)動到9 f=750時停下來（即要求在終端時速度為零）。規(guī)劃出滿足上述條件的平滑運(yùn)動的軌跡，并畫出關(guān)節(jié)角位置、角速度及角加速度隨時間變化的曲線。解：根據(jù)所給約束條件，直接代入式（4-4），可得:a0=15， a1=0， a2=20， a3=-4.44所求關(guān)節(jié)角的位置函數(shù)為9（Z ）=15+20t 2 - 4.44t 3a0ai對上式求導(dǎo)，可以得到角速度和角加速度9（t）= 40 t - 13.33 120 （t） = 40 - 26.66 ta2a3

4、3 (q / f2 (7Tk q ff根據(jù)式（4-5）（4-7）可畫出它們隨時間的變化曲線如下圖所示。由圖看出，速度曲線為一拋物線，加速 度則為一直線。何為自然約束，人為約束，兩者的關(guān)系如何？自然約束：它是指機(jī)器人手爪或工具與環(huán)境接觸時，環(huán)境的幾何特性構(gòu)成對作業(yè)的約束。 認(rèn)為約束：人為給定的約束，用來描述機(jī)器人預(yù)期的運(yùn)動或施加的力。認(rèn)為約束和自然約束一起規(guī)定出希望的運(yùn)動或作用力，每當(dāng)指定的一個需要的位置軌跡或力時，就要 定義一組認(rèn)為約束條件。人為約束也定義在廣義曲面的法線和切線方向上，但人為力約束在法線方向 上，人為位置約束在切線方向上，以保證與自然約束相容。什么是機(jī)器人？機(jī)器人是一種自動的，

5、位置可控的，具有編程能力的多功能機(jī)械手，這種手具有幾個軸，能夠借助于 可編程操作來處理各種材料，零件工具和專用裝置，以執(zhí)行多種任務(wù)。分類：按幾何結(jié)構(gòu)-柱面坐標(biāo)機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人、極坐標(biāo)機(jī)器人、關(guān)節(jié)式機(jī)器人按控制方式-非伺服機(jī)器人、伺服控制機(jī)器人13何為腕力傳感器？作用在一點(diǎn)的負(fù)載，包含里的三個分量，能夠同時檢測出這六個分量的傳感器的六軸力覺傳感器。機(jī) 器人的力控制主要控制機(jī)器人手抓的任意方向的負(fù)載分量，因此需要六軸力覺傳感器。六軸力覺傳感 器一般安裝在機(jī)器人手腕上，因此也稱腕力傳感器。拉格朗日動力學(xué)方程？計算任一連桿上任一點(diǎn)的速度。（2）計算各個連桿的動能和機(jī)器人的總動能（3）計算各連桿的

6、位能和機(jī)器人的總位能。（4）建立機(jī)器人的拉格朗日函數(shù)（5）對拉格朗日函數(shù)求導(dǎo)，得到動力學(xué)方程。坐標(biāo)前乘變換和后乘變換的相對變換意義？前乘變換：得到的TC是C始終相對于統(tǒng)一參考系的變換，變換的動作有T的最后因子開始，以最前 的因子結(jié)束后乘變換：得到的TC是C相對于不同當(dāng)前坐標(biāo)系的變換，變換的動作順序有T的最前因子開始，以 最后的因子結(jié)束其變換簡述機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的基本任務(wù)？機(jī)器人的末端執(zhí)行器在空間運(yùn)動的軌跡是由機(jī)器人工作任務(wù)決定的，軌跡上的各點(diǎn)對應(yīng)他們所要求q, 解出這些q去控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)所規(guī)劃的跟蹤，就是機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的基本任務(wù)。論述機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1）機(jī)器人有若干個關(guān)節(jié)，典型工

7、業(yè)業(yè)機(jī)器人有5至6個關(guān)節(jié)。每個關(guān)節(jié)由一個伺服系統(tǒng)控制，多個關(guān) 節(jié)的運(yùn)動要求各個伺服系統(tǒng)協(xié)同工作。2）機(jī)器人的工作任務(wù)是要求操作機(jī)的末端執(zhí)行器進(jìn)行空間點(diǎn)位運(yùn)動或軌跡運(yùn)動。對機(jī)器人運(yùn)動的控制， 需要進(jìn)行復(fù)雜的坐標(biāo)變換運(yùn)算，以及矩陣函數(shù)的逆運(yùn)算。3）機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型是一個多變量、非線性和變參數(shù)的復(fù)雜模型，各變量之間還存在著耦合，因此機(jī) 器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補(bǔ)償、解耦、自適應(yīng)等復(fù)雜控制技術(shù)。4）較高級的機(jī)器人要求對環(huán)境條件、控制指令進(jìn)行測定和分析，采用計算機(jī)建立龐大的信息庫，用人 工智能的方法進(jìn)行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求自動選擇最佳控制規(guī)律什么是機(jī)器人規(guī)劃？論述機(jī)器人的過程？機(jī)器人

8、根據(jù)自身的任務(wù)，求的完成這一任務(wù)解決方案的過程。規(guī)劃的全過程：通過規(guī)劃，將要求的任務(wù)變?yōu)槠谕倪\(yùn)動和力，由控制環(huán)節(jié)根據(jù)期望的運(yùn)動和力的信 號產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用，以使機(jī)器人輸出實(shí)際的運(yùn)動和力，從而完成期望的任務(wù)。規(guī)劃的分層：任務(wù)規(guī)劃，動作規(guī)劃、軌跡規(guī)劃、運(yùn)動規(guī)劃、力的規(guī)劃。論述機(jī)器人語言的編程要求a能夠建立世界模型：建立一個能夠描述機(jī)器人運(yùn)動的參考坐標(biāo)系，建立當(dāng)前坐標(biāo)系，當(dāng)前坐標(biāo)系與 參考坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系b）能夠描述機(jī)器人的作業(yè)：機(jī)器人作業(yè)的描述與環(huán)境相關(guān)c）能夠描述機(jī)器人的運(yùn)動：描述機(jī)器人需要進(jìn)行的運(yùn)動是機(jī)器人編程語言的基本功能之一。d）允許用戶規(guī)定執(zhí)行流程：用復(fù)雜的并行執(zhí)行結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行流程的

9、規(guī)定。e）要有良好的編程環(huán)境：好的編程環(huán)境有助于提高程序的工作效率。f）需要人機(jī)接口和綜合傳感信號：其功能是便于人與機(jī)器人之間進(jìn)行信息交換，出現(xiàn)故障能夠及時處 理。機(jī)器人編程系統(tǒng)的三種狀態(tài)1.監(jiān)控狀態(tài)2.編輯狀態(tài)3.執(zhí)行狀態(tài)論述示教再現(xiàn)型機(jī)器人的示教過程示教人員將機(jī)器人作業(yè)任務(wù)中要求手的運(yùn)動預(yù)先教給機(jī)器人，在示教的過程中，機(jī)器人控制系統(tǒng)就 將關(guān)節(jié)運(yùn)動狀態(tài)參數(shù)記憶存儲在存儲器中。當(dāng)需要機(jī)器人工作時，機(jī)器人的控制系統(tǒng)就調(diào)用存儲器中 存儲的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動關(guān)節(jié)運(yùn)動，使機(jī)器人再現(xiàn)示教過的手的運(yùn)動，由此完成要求的作業(yè)任務(wù)。何為機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程，簡述其分類和作用描述一個連桿與下一個連桿之間關(guān)系的齊次變換稱A

10、矩陣。A矩陣是描述連桿坐標(biāo)系之間的相對平移 和旋轉(zhuǎn)的齊次變換。連續(xù)變換的若干A矩陣的積稱為T矩陣，對于一個六連桿（六自由度）機(jī)械手有T6 = A1 A2 A3 A4 A5 A6點(diǎn)面在機(jī)器人控制系統(tǒng)的表示方法及其位置和相互關(guān)系的計算1點(diǎn)在面上；2點(diǎn)不在面上。球坐標(biāo)機(jī)器人機(jī)械手位置變換時坐標(biāo)矩陣的計答案P38機(jī)器人控制方式的分類，編程系統(tǒng)的核心問題機(jī)器人的控制方式主要有以下兩種分類：1、按機(jī)器人手部在空間的運(yùn)動方式分：（1）點(diǎn)位控制方式PTP（2）連續(xù)軌跡控制方式CP2、按機(jī)器人控制是否帶反饋分：（1）非伺服型控制方式（2）伺服型控制方式編程系統(tǒng)的核心問題是機(jī)器人操作運(yùn)動控制問題。牛頓-歐拉方程與拉格朗日方程的比較牛頓一歐拉運(yùn)動學(xué)方程是基于牛頓第二定律和歐拉方程，利用達(dá)朗伯原理，將動力學(xué)問題變成靜力學(xué) 問題求解。該方法計算快。拉格朗日動力學(xué)則是基于系統(tǒng)能量的概念，以簡單的形式求得非常復(fù)雜的 系統(tǒng)動力學(xué)方程，并具有顯式結(jié)構(gòu)，物理意義比較明確拉格朗日動力學(xué)方程基于能量平衡方程，對于簡單地情況，運(yùn)用該方法比用牛頓歐拉方程更繁瑣，然 而隨著系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，運(yùn)用拉格朗日動力學(xué)方程將變得相對簡單。所以拉格朗日動力學(xué)方程相對于牛頓歐拉方程更適合分析相互約束下的多個連桿運(yùn)動機(jī)構(gòu)自由度計算一 一P=3n-2L-Hn:器件個數(shù)，L低副，H高