工业机器人复习 习题课.pptx

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工业机器人,6/26/2019,工业机器人,复习提纲,工业机器人,6/26/2019,复习提纲,第1章绪论重点掌握：

1、工业机器人的定义（国标）。

2、工业机器人的分类。

3、工业机器人的坐标系、自由度和工作空间。

工业机器人,6/26/2019,重点掌握：

1、机器人的系统组成。

2、手部的作用和分类。

3、机械夹持式手和吸附式手。

4、手腕的作用及其三个自由度。

5、柔顺手腕的作用及装配误差及消除方法。

6、手臂的作用。

7、操作机的机构简图。

8、机器人系统设计的基本原则。

9、机器人系统设计的三个阶段。

复习提纲第2章机器人系统及设计方法,工业机器人,6/26/2019,重点掌握：

一、齐次坐标变换及其运算1、齐次变换矩阵的意义；2、单步变换的齐次变换矩阵；3、多步变换的齐次变换矩阵；4、齐次变换的逆变换。

复习提纲第3章机器人运动学,工业机器人,6/26/2019,重点掌握：

二、运动学方程的建立及其求解1、建立坐标系；2、确定参数；3、相邻杆件的位姿矩阵；4、建立运动学方程。

5、运动学方程的正解和逆解。

复习提纲第3章机器人运动学,工业机器人,6/26/2019,重点掌握：

1、关节承受的力和力矩与关节驱动力（矩）的关系。

2、动力学模型及其各项含义。

3、牛顿方程、欧拉方程。

4、正向递推步骤及其计算公式。

5、反向递推步骤及其计算公式。

6、递推的初始条件。

复习提纲第4章机器人动力学,工业机器人,6/26/2019,重点掌握：

1、控制系统的两大功能。

2、控制系统的组成及其各个部分的作用。

3、示教再现控制过程及示教与记忆的相关知识。

4、运动控制的两个步骤。

5、轨迹规划及其实现方法：

轨迹规划的概念PTP下的轨迹规划步骤CP下的轨迹规划步骤6、关节伺服驱动控制方法。

复习提纲第5章机器人控制系统,工业机器人,复习提纲完！

6/26/2019,工业机器人,第1章绪论,6/26/2019,习题1、国际标准化组织（ISO）对机器人的定义是什么？

2、工业机器人是如何定义的？

3、按几何结构，机器人可分为那几种？

4、机器人的参考坐标系有哪些？

5、什么是机器人的自由度和工作空间？

工业机器人,第2章机器人系统及设计方法,习题1、机器人系统由哪三部分组成？

2、什么是机器人的操作机？

分为哪几部分？

3、简述机器人手部的作用，其分为哪几类？

4、机器人机械夹持式手按手爪的运动方式分为哪两种？

各有何典型机构？

5、机器人吸附式手分为哪两种？

各有何特点？

6、什么是机器人的换接器？

有何作用？

7、机器人腕部的作用是什么？

有哪些典型机构？

8、机器人柔顺腕部结构的作用是什么？

柔顺装配有那两种方法？

如何实现？

9、机器人臂部的作用是什么？

实现两种运动方式的典型机构有哪些？

6/26/2019,工业机器人,第2章机器人系统及设计方法,习题10、机器人机座的作用是什么？

可分为哪两类？

11、机器人的机构简图如何绘制？

12、机器人常见的驱动器有哪些？

13、机器人电动驱动器有哪几种？

14、直接驱动（DD）电机有何特点？

有几种类型？

15、机器人控制系统的组成包括哪些部分？

16、机器人传感器如何分类？

方式和种类有哪些？

17、机器人最基本的控制方法有哪些？

18、机器人轨迹控制的两种方式是什么？

19、机器人的现代控制方法有哪些？

20、机器人系统设计的基本原则有哪些？

21、机器人系统设计分为哪三个阶段？

6/26/2019,工业机器人,6/26/2019,习题什么是齐次坐标？

与直角坐标有何区别？

齐次变换矩阵的意义是什么?

联合变换与单步变换的关系是什么？

已知齐次变换矩阵，如何计算逆变换矩阵？

机器人运动学解决什么问题?

什么是正问题和逆问题？

机器人的坐标系有哪些？

如何建立？

建立运动学方程需要确定哪些参数？

如何辨别关节变量？

第一种和第二种杆件坐标系下，相邻杆件位姿矩阵计算有何区别？

机器人运动学方程的正解和逆解有何特征？

各应用在什么场合？

逆解如何计算？

第3章机器人运动学,工业机器人,习题,第3章机器人运动学,6/26/2019,工业机器人,习题,400,200,6/26/2019,200,第3章机器人运动学,工业机器人,6/26/2019,机器人动力学解决什么问题？

什么是动力学正问题和逆问题？

什么是牛顿方程？

什么是欧拉方程？

有何作用？

什么是惯性张量矩阵？

如何计算？

正向递推的作用是什么?

分哪几步实现？

反向递推的作用是什么?

分哪几步实现？

正向递推和反向递推的初始条件各是什么？

当考虑杆件自重或手部负载为重物时，正向递推初始条件有何变化？

写出机器人动力学模型，并简述各项的含义?

习题,第4章机器人动力学,工业机器人,400,400,m,6/26/2019,习题,第4章机器人动力学,工业机器人,6/26/2019,习题1、控制系统的两大功能是什么？

2、简述两种控制方式及其技术指标。

3、简述控制系统的组成及各个部分的作用。

4、示教再现控制如何实现？

影响示教和记忆的因素有哪些？

5、运动控制如何实现？

可分为哪两步？

6、什么是轨迹规划？

不同控制方式下各在什么坐标空间进行？

7、点位控制（PTP）下的轨迹规划如何实现？

8、连续轨迹控制（CP）下的轨迹规划如何实现？

9、关节运动伺服控制方法有哪些？

各有何特点？

第5章机器人控制技术,工业机器人,习题10、机器人语言有哪些分类？

VAL和AUTOPASS语言各有何特点？

第5章机器人控制技术,6/26/2019,工业机器人,6/26/2019,习题课,工业机器人习题课,平移的齐次,一、请写出下列变换的齐次变换矩阵：

坐标系j与i沿矢量变换矩阵；,坐标系j与i绕x轴旋转坐标系j与i绕z轴旋转坐标系j与i先沿矢量,的齐次变换矩阵；的齐次变换矩阵；平移，再,绕x轴旋转的齐次变换矩阵。

6/26/2019,工业机器人习题课,平移的齐次,一、解：

坐标系j与i沿矢量变换矩阵：

坐标系j与i绕x轴旋转,的齐次变换矩阵：

6/26/2019,工业机器人习题课,一、解：

坐标系j与i绕z轴旋转,的齐次变换矩阵：

平移，再,坐标系j与i先沿矢量绕x轴旋转的齐次变换矩阵：

6/26/2019,工业机器人习题课,二、已知坐标系j是由坐标系经过以下变换得到的：

i坐标系先绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，最后沿坐标系的y轴平移2个单位。

要求：

1、确定坐标系i到坐标系j的齐次变换矩阵；2、若已知P点在坐标系i中的位置矢量为，则在坐标系j中P点的位置矢量的各坐标分量分别为多少？

6/26/2019,工业机器人习题课,二、解：

1、确定坐标系i到坐标系j的齐次变换矩阵：

6/26/2019,工业机器人习题课,二、解：

1、确定坐标系i到坐标系j的齐次变换矩阵：

6/27/2019,工业机器人习题课,二、解：

2、两坐标系关系为：

6/27/2019,工业机器人习题课三、已知三自由度机器人如图所示。

若机器人机座高为800，杆件1、2的长度分别为400、300，试按步骤建立该机器人手部中心的运动学方程；若关节1、2的旋转角度分别为、，关节3向下平移的距离为300，试计算该机器人手部中心的位姿矩阵。

6/27/2019,工业机器人习题课,三、解：

1、建立坐标系如图所示：

x0,6/27/2019,z0,x1,x2,x3h,z2,z3h,z1,工业机器人习题课,三、解：

2、确定参数和关节变量：

x0,6/27/2019,z0,x1,x3h,z2,x2z3h,z1,工业机器人习题课,三、解：

3、计算相邻杆件的位姿矩阵：

6/27/2019,工业机器人习题课,三、解：

4、建立机器人手部中心运动学方程为：

6/27/2019,工业机器人习题课,三、解：

若已知,，则有：

6/27/2019,工业机器人习题课,四、已知如图所示机器人的关节速度和加速度分别为，若机器人杆件1、2的长度均为20，试用牛顿欧拉递推公式计算机器人杆件1、2的角速度、角加速度、线速度和线加速度。

6/27/2019,工业机器人习题课,四、解：

1、建立坐标系如图所示：

6/27/2019,工业机器人习题课,四、解：

2、相邻杆件位姿矩阵为：

6/27/2019,工业机器人习题课,四、解：

3、计算速度和加速度：

已知：

，1关节的速度和加速度为，则1杆件的速度和加速度为：

6/27/2019,工业机器人习题课,四、解：

3、计算速度和加速度：

已知2关节的速度和加速度为，则2杆件的速度和加速度为：

6/27/2019,工业机器人习题课,mh,五、已知图示机器人手部受到一力矩作用，试用牛顿欧拉公式计算机器人的关节驱动力矩。

l1,6/27/2019,l2,d,工业机器人习题课,五、解：

1、确定相邻杆件位姿矩阵

（1）建立坐标系如图所示：

6/27/2019,工业机器人习题课,五、解：

1、确定相邻杆件位姿矩阵

（2）确定参数,6/27/2019,工业机器人习题课,五、解：

1、确定相邻杆件位姿矩阵（3）位姿矩阵,6/27/2019,工业机器人习题课,五、解：

2、已知条件,由题意可知，不需要进行正向递推，只需进行反向递推即可求解关节驱动力矩。

6/27/2019,工业机器人习题课,五、解：

3、反向递推,6/27/2019,工业机器人习题课,六、若要求机器人某关节从静止开始，在2秒钟时到达处且速度为零，试用三次多项式对其运动进行规划，并画出位移、速度和加速度随时间变化的图形。

6/27/2019,工业机器人习题课,六、解：

设关节运动的三次多项式为：

已知,，则由约束条件可得：

联立约束方程即可解得：

则：

，,6/27/2019,工业机器人习题课,六、解：

图形为,6/27/2019,习题课完！