1、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/
2、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
3、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
4、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
5、 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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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,x2 z3h,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
12、、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
13、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！,
