机器人学导论作业答案_1.docx

《机器人学导论作业答案_1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人学导论作业答案_1.docx（22页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机器人学导论作业答案机器人学导论作业答案作业一一、问答题1答：机器人的主要应用场合有：(1)恶劣的工作环境和危险工作；(2)在特殊作业场合进行极限作业；(3)自动化生产领域；(4)农业生产；(5)军事应用。2答：工业机器人英语：industrialrobot。简称IR是广泛适用的能够自主动作，且多轴联动的机械设备。它们在必要情况下配备有传感器，其动作步骤包括灵敏的转动都是可编程控制的即在工作经过中，无需任何外力的干涉。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的的加工工具，以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处

2、理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，进而使机床动作并加工零件。3答：科幻作家阿西莫夫机器人三原则：(1)不伤害人类；(2)在原则下服从人给出的命令；(3)在与上两个原则不矛盾的前提下保护本身。我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物类似的智能能力，如感悟能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵敏性的自动化机器。4答：机器人研究的基础内容有下面几方面：(1)空间机构学；(2)机器人运动学；(3)机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。5答：按几何构造分：(1)直角

3、坐标式机器人；(2)圆柱坐标式机器人； (3)球面坐标式机器人；(4)关节式球面坐标机器人。6答：通常由四个互相作用的部分组成：执行机构、驱动单元、控制系统、智能系统。7答：一共需要5个：定位3个，放平稳2个。8答：机器人的主要特点有通用性、适应性。决定通用性有两方面因素：机器人自由度；末端执行器的构造和操作能力。9答：工业机器人的手部是用来握持工件或工具的部件。大部分的手部构造都是根据特定的工件要求而专门设计的。各种手部的工作原理不同，故其构造形态各异。常用的手部按其握持原理能够分为夹持类和吸附类两大类。10答：(a)机械部分；(b)一个或多个传感器；(c)控制器；(d)驱动源。11答：自由

4、度的选择与生产要求有关，若批量大，操作可靠性要求高，运行速度快，机器人的自由度数可少一些；假如要便于产品更换，增加柔性，机器人的自由度要多一些。12答：轮式行走机器人是机器人中应用最多的一种机器人，在相对平坦的地面上，用车轮移动方式行走是相当优越的。足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力，足式运动方式的立足点是离散的点，能够在可能到达的地面上选择最优的支撑点，而轮式行走工具必须面临最坏的地形上的几乎所有点；足式运动方式还具有主动隔振能力，尽管地面高低不平，机身的运动仍然能够相当平稳；足式行走在不平地面和松软地面上的运动速度较高，能耗较少。13答：1左上角33矩阵表示新坐标系在旧坐标系中的旋转方向

5、。2左上角33矩阵中的各列表示新坐标系的各坐标轴的单位矢量在旧坐标系的各坐标轴上的投影；各行表示旧坐标系的各坐标轴的单位矢量在新坐标系的各坐标轴上的投影；P表示新坐标系相对旧坐标系的平移量，其各分量表示平移后新坐标系在旧坐标系中的矢量。二、计算题1解：矢量u：cos=0，cos=，cos=u=00Tv：cos=，cos=0，cos=v=00Tw：cos=，cos=，cos=0w=00T2解：XB方向列阵n=cos30cos30cos300T=00TYB方向列阵o=cos120cos30cos900T=00TZB方向列阵a=0010T坐标系B的位置阵列p=2101T，则动坐标系B的44矩阵表达式

6、为：0.8660.5020.50.8660100100001-?=?T3解：1005010202021004001600160001000101071006001120001newB?=?-?=?-?4解：001001007010010003(90)(90)100000102000100011001072100037010023000111RotYRotZ-?=?-?=?，WU5解：AP=(5,3,6)(,90)BTransRotxP=1005100001002020300101000300160100001050001000100011-?-?=2281?-?作业二一、问答题1答：和一般的伺

7、服系统或经过控制系统相比，机器人控制系统有如下特点：(1)机器人的控制与机构运动学及动力学密切相关。(2)一个简单的机器人也至少有35个自由度，比拟复杂的机器人有十几个、甚至几十个自由度。(3)把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其根据人的意志行动，甚至赋予机器人一定的“智能，这个任务只能由计算机来完成。(4)描绘机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同和外方的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。(5)机器人的动作往往能够通过不同的方式和途径来完成，因而存在一个“最优的问题。总而言之，机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多变量控制系

8、统。2答：调速即速度调节或速度控制，是指通过改变电动机的参数、构造或外加电气量如供电电压、电流的大小或者频率来改变电动机的速度，以知足工作机械的要求。调速要靠改变电动机的特性曲线来实现。如下列图所示，图a中工作机械即负载的特性曲线为ML，通过调整装置改变的电动机特性曲线为M1、M2和M3，与线ML的交点分别为点1、2和3。与其相对应的角速度为1、2和3，即电动机将有不同的角速度，实现了调速。相反，假如不改变电动机的特性，而靠改变负载转矩固然可以以使速度变化，如下列图b所示，负载转矩由ML1增加到ML2或ML3，固然可以以使电动机速度降低，但这不是调速，而是负载扰动，在实际使用中我们不希望出现这

9、种情况，这是稳速控制的主要问题。图电动机速度变化的曲线a)调速时的特性曲线b)负载变化时的特性曲线3答：(1)超调量；(2)转矩变化的时间响应；(3)阶跃输入的转速响应时间；(4)建立时间；(5)频带宽度；(6)堵转电流。4答：根据偏差的比例(P，proportional)、积分(I，integral)、微分(D，derivative)进行控制的PID控制到目前还是机器人控制的一种基本的控制算法。下列图为理想PID控制的基本形式，理想PID控制的表达式为：pdi1d(d)deuKeetTTt=+?图PlD控制的基本形式PID控制的拉普拉斯变换为：pdi()1(1)()UsKTsEsTs=+式中

10、，KP为比例增益；Ti为积分时间；Td为微分时间；u为操作量；e为控制输出量y和给定值之间的偏差。5答：DSP的主要特点能够概括如下：(1)哈fo构造；(2)用管道式设计加快执行速度；(3)在每一时钟周期中执行多个操作； (4)支持复杂的DSP编址；(5)特殊的DSP指令；(6)面向寄存器和累加器；(7)支持前、后台处理；(8)拥有简便的单片内存和内存接口。6答：灵敏度、线性度、精度、重复性、分辨率、响应时间、抗干扰能力。7答：机器人的位置传感器、机器人的角度传感器、机器人姿态传感器。8答：力或力矩传力觉感器、触觉传感器、接近觉传感器、滑觉传感器、视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器

11、。二、计算题1解：=Rot(z,90)*Rot(x,90)*Trans0,5,3TABAP=TA*BPB2解：由于：1121221211212212lslslslclclc-?=?+?J因而，逆雅可比为：212212111212112121221lclslclclslslls-?=?-?J由于，1-=Jv，且v=1,0T，即vX=1m/s，vY=0，因而12122121121211212122212112112222121101rad/s=-2rad/s0.54rad/slclslclclslsllsclscclsls?=?-?=-=因而，在该瞬时两关节的位置分别为，1=30，2=60；速度分别为1=-2rad/s，2=4rad/s；手部瞬时速度为1m/s。式中：111212sinsin()ss=+3解：由于15.0=z，1.0=dx，1.0=dy，3.0=dz，得?-=?00003.00001.00015.01.0015.00