机器人学综合练习题.doc

习 题 0.1 简述机器人的定义，说明机器人的主要特征。 0.2】 “机器人三守则”是什么，它有什么重要意义？ 0.4】 说明机器人的基本组成结构。 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？ 0.8】 机器人怎样按机械系统的几何结构来分类？ 0.9】 机器人怎样按控制方式来分类？ 0.10 什么是SCARA机器人，应用上有何特点？ 1.1】 点矢量v为[10.00 20.00 30.00]T，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： 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[3，7，9]T。 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[3，7，9]T。 (2) 绕XB轴旋转90°。 (3) 绕ZB轴转–?90°。 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。 q10°30°60°90°d2/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1?m，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？ 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。 2.12 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 0]T时，求相应的关节力矩τ。 2.13 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，θ1=60°，θ2=?–60°，θ3=?–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)01.01.0q?130°30°30°q 2–60°120°–30° 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、vY。 题2.15图 三自由度平面关节机械