1、习题1
1 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；或者为了执行不一样的任务而具有可变化的和可编程动作的专门系统”。机器人是指替代本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照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种物体的位置和姿态需要六个自由度。不过，工业机器人的自
2、由度是根据其用途而设计的，也也许不不小于六个自由度，也也许不小于六个自由度。
2）精度：工业机器人的精度是指定位精度和反复定位精度。定位精度是指机器人手部实际抵达位置与目的位置之间的差异。反复定位精度是指机器人反复定位其手部于同一目的位置的能力，可以用原则偏差这个记录量来表达，它是衡量一列误差值的密集度（即反复度）。
3）工作范围：是指机器人手臂末端或手腕中心所能抵达的所有点的集合，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重要指标。
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，并且还与机器人运行的速度和加
3、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。一般，承载能力不仅指负载，并且还包括机器人末端操作器的质量
6. 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的措施并阐明其特点。
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，对关节空间中的对应点建立运动方程，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规定，这一过程一般称为轨迹规划.
（1）示教—再现运动。这种运动由人手把手示教机器人，定期记录各关节变量，得到沿途径运动时各关节的位移时间函数q(t
4、)；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，因此用这种方式求最短时间运动很以便.
（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，合适简朴的作业。
（4）空间曲线运动。这是一种在描述空间中用明确的函数体现的运动。
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，能有效地运用空间，直观等长处。(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
5、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。臂部由大小臂构成，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。
4.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，为了增长驱动力矩、减少运动速度。(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
6、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构造。(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互换等功能。
1.2 机器人应具有哪三大特性？ 1、拟人功能 2可编程3、通用性
6. 机器人手腕有几种？试述每种手腕构造。
答：机器人的手臂按构造形式分可分为单臂式，双臂式及悬挂式按手臂的运动形式辨别，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
7、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？
其长处是刚度好，多做成龙门式或框架式构造，位置精度高、运动学求解简朴、控制无耦合、控制简朴。但其构造较庞大，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）有几种自由度？
人的手臂(大臂、小臂、 手腕)共
8、有七个自由度
2.机器人学重要包括哪些研究内容？
机器人研究的基础内容有如下几方面：(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规定？ 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种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 τ 的变换矩阵
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