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1、习 题0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。0.2 工业机器人与数控机床有什么区别？0.3 工业机器人与外界环境有什么关系？0.4 说明工业机器人的基本组成及三大部分之间的关系。0.5 简述下面几个术语的含义：自由度、重复定位精度、工作原理、工作速度、承载能力。0.6 什么叫冗余自由度机器人？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0q1180，90q2180，画出该机械手的工作范围(画图时可以设L2=3 cm)。0.8 工业机器人怎样按机械系统的基本结构来分类？0.9 工业机器人怎样按控制方式来分类？0.10 什么是SCARA机
2、器人，应用上有何特点？0.11 试总结机器人的应用情况。题0.7图1.1 点矢量v为10.00 20.00 30.00T，相对参考系作如下齐次坐标变换：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。1.2 有一旋转变换，先绕固定坐标系Z0轴转45，再绕其X0轴转30,最后绕其Y0轴转60，试求该齐次坐标变换矩阵。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30，然后绕旋转后的动坐标系的XB轴旋转45，试写出该坐标系B的起始矩阵表达式和最后矩阵表达式。1.4 坐标系A及B在固定坐标系O中的矩阵表达式为画出它们在O坐标系中的位置和姿态
3、：1.5 写出齐次变换矩阵，它表示坐标系B连续相对固定坐标系A作以下变换：(1) 绕ZA轴旋转90。(2) 绕XA轴转90。(3) 移动3，7，9T。1.6 写出齐次变换矩阵，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XB轴旋转90。(3) 绕ZB轴转90。1.7 题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。题1.7图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q1；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
4、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。q10306090d2/m0.500.801.000.70题1.8图1.9 题1.8图所示二自由度平面机械手，已知手部中心坐标值为X0、Y0。求该机械手运动方程的逆解q1、d2。1.10 三自由度机械手如题1.10图所示，臂长为l1和l2，手部中心离手腕中心的距离为H，转角为q1、q2、q3，试建立杆件坐标系，并推导出该机械手的运动学方程。题1.10图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A1、A2及该机械手的运动学逆解。题1.11图1.12 什么是机器人运动学逆解的多重性？1.
5、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。题1.13图1.14 试按D-H坐标系建立题1.14图所示机器人各杆的坐标系(各Z轴正向位于有旋转标志一端，Z0、Z6如题1.14图所示)。题1.14图1.15 试求题1.15图所示V80机器人的运动学方程。题1.15图2.1 简述欧拉方程的基本原理。2.2 简述用拉格朗日方法建立机器人动力学方程的步骤。2.3 动力学方程的简化条件有哪些？2.4 简述空间分辨率的基本概念。2.5 机器人的稳态负荷的研究包括哪些内容？2.6 简述计算机控制机器人
6、获得良好的重复性的处理步骤。2.7 分别用拉格朗日动力学及牛顿力学推导题2.8图所示单自由度系统力和加速度的关系。假设车轮的惯量可忽略不计，X轴表示小车的运动方向。 题2.8图 2.8 推导题2.8图所示两自由度系统的运动方程。2.9 推导题2.9图所示的两自由度系统的运动方程。 题2.8图 题2.9图2.10 用拉格朗日法推导题2.10图所示两自由度机器人手臂的运动方程。连杆质心位于连杆中心，其转动惯量分别为I1和I2。2.11 简述机器人速度雅可比、力雅可比的概念及其二者之间的关系。2.12 已知二自由度机械手的雅可比矩阵为若忽略重力，当手部端点力F=1 0T时，求相应的关节力矩。2.13
7、 如题2.13图所示，一个三自由度机械手，其末端夹持一质量m=10 kg的重物，l1=l2=0.8 m，1=60，2=60，3=90。若不计机械手的质量，求机械手处于平衡状态时的各关节力矩。题2.10图题2.13图 三自由度机械手2.14 如题2.14图所示二自由度机械手，杆长l1=l2=0.5 m，求下面三种情况时的关节瞬时速度、。vX/(m/s)1.001.0vY/(m/s)01.01.0q1303030q 26012030题2.14图 二自由度机械手2.15 如题2.15图所示三自由度平面关节机械手，其手部握有焊接工具，若已知各个关节的瞬时角度及瞬时角速度，求焊接工具末端A的线速度vX、
8、vY。题2.15图 三自由度平面关节机械手3.1 何谓轨迹规划?简述轨迹规划的方法并说明其特点。3.2 设一机器人具有6个转动关节，其关节运动均按三次多项式规划，要求经过两个中间路径点后停在一个目标位置。试问欲描述该机器人关节的运动，共需要多少个独立的三次多项式?要确定这些三次多项式，需要多少个系数?3.3 单连杆机器人的转动关节，从q=5静止开始运动，要想在4s内使该关节平滑地运动到q=+80的位置停止。试按下述要求确定运动轨迹：(1) 关节运动依三次多项式插值方式规划。(2) 关节运动按抛物线过渡的线性插值方式规划。3.4 目前有哪几种模型应用于机器人系统构型？各自有何优、缺点？4.1 机
9、器人本体主要包括哪几部分？以关节型机器人为例说明机器人本体的基本结构和主要特点。4.2 如何选择机器人本体的材料，常用的机器人本体材料有哪些？4.3 何谓材料的E/r？为提高构件刚度选用材料E/r大些还是小些好，为什么？4.4 机身设计应注意哪些问题？4.5 何谓升降立柱下降不卡死条件？立柱导套为什么要有一定的长度？4.6 机器人臂部设计应注意哪些问题？4.7 常用的臂杆平衡方法有哪几种？试述质量平衡常用的平行四边形平衡机构。4.8 什么叫BBR手腕、RRR手腕？什么叫手腕自由度退化？4.9 机器人手爪有哪些种类，各有什么特点？4.10 试述磁力吸盘和真空吸盘的工作原理。4.11 何谓自适应吸
10、盘及异形吸盘？4.12 机器人对移动关节有何要求？为什么常用滚动导轨？4.13 机器人专用滚动轴承有何特点？机器人为什么要采用谐波传动？4.14 传动件定位常有哪几种方法？4.15 传动件消隙常有哪几种方法，各有什么特点？4.16 简述机器人行走机构结构的基本形式和特点。4.17 简述两足步行机器人行走机构的工作原理。5.1 说明工业机器人常用的控制结构形式，就你所熟知的某种工业机器人分析其控制器的控制结构。5.2 机器人传感器常用的有哪几种？5.3 传感器的主要性能参数有哪几个？5.4 简述电位式位移传感器的工作原理。5.5 分析二进制吗盘与格雷吗盘结构的异同。5.6 角速度传感器常用的有哪
11、几种？举例说明其中一种的工作原理。5.7 分析外部传感器中力矩传感器的测量原理。5.8 简述触觉传感器的测量原理。5.9 采用基于芯片的运动控制器来控制机器人的运动有什么特点？5.10 LM628芯片有什么功能？5.11 分析运动控制卡控制的结构特点？举例说明你所了解的运动控制卡的应用。5.12 步进电机具有哪些优点？说明反应式步进电机的工作原理。5.13 MOTOMAN-UP6型机器人的控制器XRC有哪些控制功能？5.14 分析XRC外部控制功能的作用及应用。5.15 何为分解运动控制？为什么要进行分解运动控制？5.16分解运动控制的思路及实现方法是什么？5.17 分解运动加速度控制的目标是什么？怎么实现？
