《机器人学复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人学复习题.docx（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1. 什么是机器人？科幻作家阿西莫夫机器人三原那么： 1、不伤害人类； 2、在原那么下服从人给出的命令； 3、在与上两个原那么不矛盾的前提下保护自身。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相似的智能能力， 如感知能力、 规划能力、 动作能力和协同 能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。2. 示教再现式机器人 先由人驱动操作机，再以示教动作作业，将示教作业程序、位置及其他信息存储起 来，然后让机器人重现这些动作。3. 按几何结构机器人通常有哪几种分类方式 按几何结构分：1直角坐标式机器人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
2、标机器人4. 描述什么是机器人的位姿 机器人刚体参考点的位置和机器人刚体的姿态统称为刚体的位姿。5. 机器人结构由哪几个局部组成 通常由四个相互作用的局部组成：执行机构、驱动单元、控制系统、智能系统。6. 为了将圆柱形的零件放在平板上，机器人应具有几个自由度 一共需要 5个：定位 3 个，放平稳 2 个。7. 几何环境 答：几何环境指机器人的作业环境。8. 机器人的主要特点有哪些？决定机器人通用性的因素又有哪些？ 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；末端执行器的结构和操作能力。二论述XXYXZXPX： RTNXYYYZYPYXZYZZZPZ00011说明左上
3、角3X3矩阵的几何意义2分别说明 X,Y,Z,P 的几何意义。(1)答：左上角3X 3矩阵表示新坐标系在旧坐标系中的旋转方向。(2)答：左上角3X 3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。(三)计算和分析1 下面的坐标系矩阵B移动距离d=(5 , 2, 6)t： 求该坐标系相对于参考坐标系的新位置。解：2求点P=(2, 3, 4)T绕x轴旋转45度后相对于参考坐标系的坐标。2 1 0 0 2 2|_|解
4、： H P Rot( x,45) 300.7070.70730.707400.7070.70744.953写出齐次变换矩阵 ABT ,它表示对运动坐标系 B ,作以下变换：(a)移动(5,6,7)t ; (b)再绕Xb轴转-90度；(c)绕Zb轴转90度。答： ABT =Trans( 5,6,7 ) *Rot(x,-90)*Rot(z,-90)10051000cos(90)sin(90)000106*0cos( 90)sin( 90)0*sin( 90)cos(90)0000170sin( 90)cos( 90)0001000010001000101 0 50 0 1 61 0 0 70 0
5、0 1或：(a)移动(3,7,9)t ; (b)再绕Xb轴转-90度；(c)绕Zb轴转90度。答： ABT =Trans( 3,7,9 ) *Rot(x,-90)*Rot(Z,-90)01 0 3001 71 0 0 90 0 0 14写出齐次变换矩阵At ,它表示相对固定坐标系A作以下变换:a绕za轴转90度；b再绕Xa轴转-90度；c最后移动3,5,3T。5.空间点P相对于坐标系B的位置定义为BP5,3,4 T ,坐标系B固连在参考系A的原点且与A平行。将如下的变换运用于坐标系 B,求出AP。a绕x轴转90度；b然后沿y轴平移3个单位，沿z轴平移6个单位，沿x 轴平移5个单位；c绕z轴转9
6、0度。6坐标系B绕x轴旋转90度，然后沿当前坐标系a轴做了 3个单位的平移，然后再绕z轴旋转90度，最后沿当前坐标系o轴做5个单位的平移。1写出描述该运动的方程。2求坐标系中的点P1，5, 4相对于参考坐标系的最终位置。BT = Rotz,90*Rotx,90*Trans0,5,3 =aP=At* BP7.空间点P相对于坐标系B的位置定义为BP2,3,5 T，坐标系B固连在参考系A的原点且与A平行。将如下的变换运用于坐标系 B,求出AP。a绕x轴转90度；b绕a轴转90度；c然后沿y轴平移3个单位，沿z轴平移6个单位，沿x轴平移5个单位P =Tra ns(5,3,6)Rot(x,90o)BP1
7、0051000010022=0103001010003 =_ 200160100001058000100010001118写出平面3R机械手的运动学方程注：三臂长分别为l1 , l2, l3解：各连杆参数如下:连杆转角n偏距dn扭角n杆长an100200300C1S10l1c1C20S1T1 =C1011 ®1S2,T2 =00100000100T3=0Ti 工午3S2012C2C3S3013c3C2012S22T = SC3013S30103 001000100019 设工件相对于参考系U的描述为lpT，机器人机座相对参考系的描述为UT ,并已知:01011001U 0012-01
8、05UT =，bT =1000001900010001希望机器人手爪坐标系H与工件坐标系P重合，试求变换HT-1解：Ut1-10121301010210.位置矢量BP和坐标系B， BP，uTb10051001110001000求：1同一点P在参考坐标系u中的描述u P ；2UTc，其中C 是B绕基坐标系u的丫轴旋转90，再沿基坐标系uX轴方向平移20所得到的新坐标系;3点P在坐标系C中的描述C P100U090 ) UTb =100010002) UTc=Trans(20,0,0)R(Y,20 0 0 1 00 0 10 00 10 0 01 0 0 0 1001211005010100001
9、0 1 0 1010050 0110 00 1010 103解:11) up=uTb BP =008821010583) UP=UTC CP CP=UTc 1U P= 001108100212000113R空间机械手，关节31213111 如下图的具有三旋转关节的1的轴线与关节2、3垂直。写出各连杆参数和运动学方程WT ,不考虑13连杆转角n偏距dn扭角n杆长an100020-90 °300C1Si00C20S21 1C2C3S301 2C3TS1C1001 S20C211S2纤=S3C301 2S3T1 =，T2 =0010010000100001000100010T3 = 0T1
10、1T22T312 假设手坐标系的位姿用如下的伴随矩阵来表示假设绕Z轴做弧度的微分旋转，再做,的微分平移，思考这样的微分运动将产生怎样的影响，并求出手的新位置00.1500.1得0.15000.10000.3000013.如下所示，T坐标系经过一系列微分运动后，其改变量为dT。求微分变化量dx,dy，dz， x，y, z以及相对T坐标系的微分算子解：因为dTT ，所以dT T 1d0.1，0，0 ，0,0.1,0.114假设如下坐标系经过 d 1,0,0.5 单位的微分平移和 0,0.1,0 的微分旋转。求：相对于参考坐标系的微分算子是什么？相对于坐标系 A 的微分算子是什么？15.给定机器人的
11、手坐标系和相应的雅克比矩阵。 对于给定关节的微分变化， 计算手坐标系的变化、新位置和相应的ProblemFor d=1,0, and s=0,0 weget:0105a 1 1 0010a A 1 A where A 11001000010000Substitute,multply and get: A0000.10.100.510000000.20Substitute inT6T000.30.1to get:T60.20.3010000010100020000.30.1Then dT6 T6 T610050030.1000.2000100.20.3010.20.301000100000000