习题11简述工业机器人的定义工业机器人是一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统”机器人是指代替原来由人直接或间接作业的自动化机械2. 什么是自由度？答:人们把构建相对于参考系具有的独立运动参数的数目称为自由度3. 机器人技术参数有哪些？各参数的意义是什么？答:机器人技术参数有:自由度、精度、工作范围、速度、承载能力1）自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度在三维空间里描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，也可能小于六个自由度，也可能大于六个自由度2）精度：工业机器人的精度是指定位精度和重复定位精度定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）3）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4）速度；速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标5）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。
承载能力不仅取决于负载的质量，而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力通常，承载能力不仅指负载，而且还包括机器人末端操作器的质量6.何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点答：机器人的轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点位移，速度和加速度轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干个点，将其经运动学反解映射到关节空间，对关节空间中的相应点建立运动方程，然后按这些运动方程对关节进行插值，从而实现作业空间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划.（1）示教—再现运动这种运动由人手把手示教机器人，定时记录各关节变量，得到沿路径运动时各关节的位移时间函数q（t）；再现时，按内存中记录的各点的值产生序列动作2）关节空间运动这种运动直接在关节空间里进行由于动力学参数及其极限值直接在关节空间里描述，所以用这种方式求最短时间运动很方便.（3）空间直线运动这是一种直角空间里的运动，它便于描述空间操作，计算量小，适宜简单的作业4）空间曲线运动这是一种在描述空间中用明确的函数表达的运动2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？答：目前常用的有如下几种形式：（1）横梁式。
机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，具有占地面积小，能有效地利用空间，直观等优点2）立柱式多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动型式，一般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小而工作范围大的特点3）机座式可以是独立的、自成系统的完整装置，可随意安放和搬动也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道移动，以扩大其活动范围4)屈伸式臂部由大小臂组成，大小臂间有相对运动，称为屈伸臂，可以实现平面运动，也可以作空间运动机器人控制系统的基本单元有哪些？答;构成机器人控制系统的基本要素包括：(1)电动机，提供驱动机器人运动的驱动力2)减速器，为了增加驱动力矩、降低运动速度3)驱动电路，由于直流伺服电动机或交流伺服电动机的流经电流较大，机器人常采用脉冲宽度调制(PWM方式进行驱动4)运动特性检测传感器，用于检测机器人运动的位置、速度、加速度等参数5)控制系统的硬件，以计算机为基础，采用协调级与执行级的二级结构6)控制系统的软件，实现对机器人运动特性的计算、机器人的智能控制和机器人与人的信息交换等功能1.2机器人应具有哪三大特征？1、拟人功能2可编程3、通用性6.机器人手腕有几种？试述每种手腕结构答：机器人的手臂按结构形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式区分，手臂有直线运动的。
如手臂的伸缩，升降及横向移动，有回转运动的如手臂的左右回转上下摆动有复合运动如直线运动和回转运动的组合2直线运动的组合2回转运动的组合手臂回转运动机构，实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片是回转缸，齿轮转动机构，链轮传动和连杆机构手臂俯仰运动机构，一般采用活塞油(气)缸与连杆机构联用来实现手臂复合运动机构，多数用于动作程度固定不变的专用机器人并联机器人特点：1.6直角坐标式机器人特点？其优点是刚度好，多做成龙门式或框架式结构，位置精度高、运动学求解简单、控制无耦合、控制简单但其结构较庞大，动作范围小、运动灵活性较差且占地面积较大1.2工业机器人四大部分？机器人机械系统、驱动系统、控制系统、感知系统1.4人的手臂(包括肩、肘、腕)有几个自由度？人的手臂(大臂、小臂、手腕)共有七个自由度2.机器人学主要包含哪些研究内容？机器人研究的基础内容有以下几方面：(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)机器人语言工业机器人对臂部设计有什么基本要求？答：(1)手臂应具有足够的承载能力和刚度2)导向性要好。
3)重量和转动惯量要小4)运动要平稳、定位精度要高9.速度雅克比矩阵速度雅克比矩阵是一个把关节速度矢量变换为机器人手爪相对基坐标即固定坐标的广义速度矢量v的变换矩阵10.力雅可比矩阵在机器静力计算中把手部端点力矢量T的变换矩阵（R）计算题｛需写出计算步霖*无计算步骤不能得分）：L己知戌旺坐肓为卩22］匸对屯u朱次进行如下的毛换；⑴绕疋轴吏转9茁鶴到卢口⑵轻y轨宦始旳得到卢巧（3）沿筈胡平鶴」个单位,再沿y轴乎移好个单懸蛊后沿z轲乎移了亍单位得到乓昇求U.V.WU各点的齐状坐标*解’点口的齐女坐标为，丄屮v=Rot(z,90°)uw=Rot(y,90°)v0-100100000100001_00100100-10000001'L004_~2~■r6_010-374001731」00011[1_t=Trans(A,-3；7)w2.如图所示为具有三个旋转关节的3RfL钱于，求末端机械手在基坐标累{汕“)}F的运动学方整樹建立划图1脳筈琴坐柿甌刚O700_C、jL--4■蚤0L~_屯0L：SQ0S-.C；00C,00-丄00?r=丄0:T尸J0J0001■B00[1_0001_0001__0001_°T讦Lsinn亠»〔厶+厶cus^丿第二组解-由余张定理,a-arcccs-(于+F)亠可"3亠airtaii皐妇！1晤真两自由度机械手在如圍恆■时(01=0,«=1/2),生虞手用力M二［也0卩FB=［0fv］丁.或对应抽龍动刁诙和田-丄G}T|E►77777:4―匕騎由羡节角皓岀切T资态*斛’由关节角治出如下渥态；—厶Siin6}—厶:血(厲+良)一£〉血(6}+©)-L.—L.厶凶诃十厶ws(4十G)L.ccs(i5+ft)I［厶0i如图所示伍两口三度机核手』手咅匚沖直宦殳标系在手上忌祗正向以1tos的速度移动，杆长hf-0加・设在茶时刻和0T^--60^求该时刻的关节連复’避自E雯机域手進燮雅可比适阵为血靜力申禺二FF。