1、1.1 簡述工業機器人的定義，說明機器人的主要特征。答：機器人是一種用于移動各種材料、零件、工具、或專用裝置，通過可編程動作來執行種 種任務并具有編程能力的多功能機械手。 1.機器人的動作結構具有類似于人或其他生物體某些器官（肢體、感官等）的功能。 2.機器人具有通用性，工作種類多樣，動作程序靈活易變。 3.機器人具有不同程度的智能性，如記憶、感知、推理、決策、學習等。4.機器人具有獨立性，完整的機器人系統在工作中可以不依賴于人的干預。1.2工業機器人與數控機床有什么區別？答：1.機器人的運動為開式運動鏈而數控機床為閉式運動鏈； 2.工業機器人一般具有多關節，數控機床一般無關節且均為直角坐標系

2、統；3.工業機器人是用于工業中各種作業的自動化機器而數控機床應用于冷加工。4.機器人靈活性好，數控機床靈活性差。1.5簡述下面幾個術語的含義：自有度、重復定位精度、工作范圍、工作速度、承載能力。答：自由度是機器人所具有的獨立坐標運動的數目，不包括手爪（末端執行器）的開合自由度。 重復定位精度是關于精度的統計數據，指機器人重復到達某一確定位置準確的概率，是重復同一位置的范圍，可以用各次不同位置平均值的偏差來表示。 工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫工作區域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的穩定速度，也可以定義為 手臂末端最大的合成速度（通常在技術

3、參數中加以說明）。承載能力是指機器人在工作范圍內的任何位姿上所能承受的最大質量。1.6什么叫冗余自由度機器人？答： 從運動學的觀點看，完成某一特定作業時具有多余自由度的機器人稱為冗余自由度機器人。2.3 何謂材料的E/r？為提高構件剛度選用材料E/r大些還是小些好，為什么？答：即材料的彈性模量與密度的比值；大些好，彈性模量E越大，變形量越小，剛度走越大；且密度r越小，構件質量越小，則構件的慣性力越小，剛度越大。所以E/r大些好。2.4 機身設計應注意哪些問題？答：(1) 剛度和強度大，穩定性好。(2) 運動靈活，導套不宜過短，避免卡死。(3) 驅動方式適宜。(4) 結構布置合理。3.2 有一旋

4、轉變換，先繞固定坐標系Z0 軸轉45，再繞其X0軸轉30，最后繞其Y0軸轉60，試求該齊次坐標變換矩陣。解：齊次坐標變換矩陣R=Rot(Y，60）Rot（X，30）Rot(Z，45） = 3.3 坐標系B起初與固定坐標系O相重合，現坐標系B繞ZB旋轉30，然后繞旋轉后的動坐標系的XB軸旋轉45，試寫出該坐標系B的起始矩陣表達式和最后矩陣表達式。解：起始矩陣：B=O=最后矩陣：B´=Rot(Z，30）B Rot（X，45）=3.5 寫出齊次變換陣，它表示坐標系B連續相對固定坐標系A作以下變換：（1） 繞軸旋轉90。（2） 繞軸旋轉-90。（3） 移動。解：=Trans（3，7，9）Ro

5、t（X，-90）Rot（Z，90）= 3.6 寫出齊次變換矩陣，它表示坐標系B連續相對自身運動坐標系B作以下變換：（1） 移動。（2） 繞軸旋轉90。.（3） 繞軸轉-90。.=Trans（3，7，9）Rot（X，90）Rot（Z，90）= 3.103.13 有一臺如題1.13圖所示的三自由度機械手的機構，各關節轉角正向均由箭頭所示方向指定，請標出各連桿的D-H坐標系，然后求各變換矩陣，。解：D-H坐標系的建立按D-H方法建立各連桿坐標系參數和關節變量連桿ad11900+22003300 = =4.9推導如圖所示的兩自由度系統的運動方程。這種運動機構具有開式運動鏈，與復擺運動有許多相似之處。圖

6、中，m1和m2為連桿1和連桿2的質量，且以連桿末端的點質量表示； d1和d2分別為兩連桿的長度，1和2為廣義坐標；g為重力加速度。解：先計算連桿1的動能K1和位能P1。因為：   所以有：   再求連桿2的動能K2和位能P2。 式中：  于是可求得： 這樣，二連桿機械手系統的總動能和總位能分別為： 二連桿機械手系統的拉格朗日函數L為： 對L求偏導數和導數： 則： 5.1 何謂軌跡規劃？簡述軌跡規劃的方法并說明其特點。答：機器人的軌跡泛指工業機器人在運動過程中的運動軌跡，即運動點位移，速度和加速度。軌跡的生成一般是先給定軌跡上的若干個點，將其經運

7、動學反解映射到關節空間，對關節空間中的相應點建立運動方程，然后按這些運動方程對關節進行插值，從而實現作業空間的運動要求，這一過程通常稱為軌跡規劃。（1） 示教再現運動。這種運動由人手把手示教機器人，定時記錄各關節變量，得到沿路徑運動時各關節的位移時間函數q(t)；再現時，按內存中記錄的各點的值產生序列動作。（2） 關節空間運動。這種運動直接在關節空間里進行。由于動力學參數及其極限值直接在關節空間里描述，所以用這種方式求最短時間運動很方便。（3） 空間直線運動。這是一種直角空間里的運動，它便于描述空間操作，計算量小，適宜簡單的作業。（4） 空間曲線運動。這是一種在描述空間中用明確的函數表達的運動。5.2 設一機器人具有6個轉動關節，其關節運動均按三次多項式規劃，要求經過兩個中間路徑點后停在一個目標位置。試問欲描述該機器人關節的運動，共需要多少個獨立的三次多項式?要確定這些三次多項式，需要多少個系數?答：共需要3個獨立的三次多項式； 需要72個系數。5.3 單連桿機器人的轉動關節，從q = 5°靜止開始運動，要想在4 s內使該關節平滑地運動到q =+80°的位置停止。試按下述要求確定運動軌跡： (1)關節運動依三次多項式插值方式規劃。 (2)關節運動按拋物線過渡