【正文】 程序、設(shè)定循環(huán)等與開始運行有關(guān)的操作，數(shù)據(jù)傳輸功能有效，此時示教盤上的啟動按鈕無效。（三）論述題。答：科學(xué)技術(shù)水平是機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)，科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展將會使機(jī)器人技術(shù)提高到一個更高的水平。未來機(jī)器人技術(shù)的主要研究內(nèi)容集中在以下幾個方面：(1) 工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)。探索新的高強度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載自重比，同時機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。(2) 機(jī)器人控制技術(shù)。重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點。(3) 多傳感系統(tǒng)。為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。(4) 機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)。多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。(5) 虛擬機(jī)器人技術(shù)?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感應(yīng)技術(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙控操作和人機(jī)交互。(6) 多智能體控制技術(shù)。這是目前機(jī)器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。(7) 微型和微小機(jī)器人技術(shù)。這是機(jī)器人研究的一個新的領(lǐng)域和重點發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對社會進(jìn)步和人類活動的各個方面產(chǎn)生不可估量的影響，微型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運動方式、控制方，法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。(8) 軟機(jī)器人技術(shù)。主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu)、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全的，機(jī)器人對人是友好的。(9) 仿人和仿生技術(shù)。這是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的最高境界，目前僅在某些方面進(jìn)行一些基礎(chǔ)研究。2. 試論述精度、重復(fù)精度與分辨率之間的關(guān)系。答：精度、重復(fù)精度和分辨率用來定義機(jī)器人手部的定位能力。精度是一個位置量相對于其參照系的絕對度量，指機(jī)器人手部實際到達(dá)位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。機(jī)器人的精度決定于機(jī)械精度與電氣精度。重復(fù)精度指在相同的運動位置命令下，機(jī)器人連續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。如果機(jī)器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復(fù)精度。分辨率是指機(jī)器人每根軸能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。精度和分辨率不一定相關(guān)。一臺設(shè)備的運動精度是指命令設(shè)定的運動位置與該設(shè)備執(zhí)行此命令后能夠達(dá)到的運動位置之間的差距，分辨率則反映了實際需要的運動位置和命令所能夠設(shè)定的位置之間的差距。工業(yè)機(jī)器人的精度、重復(fù)精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求確定的。機(jī)器人本身所能達(dá)到的精度取決于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的剛度、運動速度控制和驅(qū)動方式、定位和緩沖等因素。由于機(jī)器人有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，不同回轉(zhuǎn)半徑時其直線分辨率是變化的，因此造成了機(jī)器人的精度難以確定。由于精度一般較難測定，通常工業(yè)機(jī)器人只給出重復(fù)精度。答：輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種機(jī)器人，在相對平坦的地面上，用車輪移動方式行走是相當(dāng)優(yōu)越的。車輪的形狀或結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。在軌道上運行的多采用實心鋼輪，室外路面行駛的采用充氣輪胎，室內(nèi)平坦地面上的可采用實心輪胎。足式行走對崎嶇路面具有很好的適應(yīng)能力，足式運動方式的立足點是離散的點，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點，而輪式行走工具必須面臨最壞的地形上的幾乎所有點；足式運動方式還具有主動隔震能力，盡管地面高低不平，機(jī)身的運動仍然可以相當(dāng)平穩(wěn)；足式行走在不平地面和松軟地面上的運動速度較高，能耗較少。、動力學(xué)、運動學(xué)的關(guān)系。答：靜力學(xué)指在機(jī)器人的手爪接觸環(huán)境時，在靜止?fàn)顟B(tài)下處理手爪力F與驅(qū)動力τ的關(guān)系。動力學(xué)研究機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量對時間的一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)與各執(zhí)行器驅(qū)動力或力矩之間的關(guān)系，即機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的運動方程。而運動學(xué)研究從幾何學(xué)的觀點來處理手指位置與關(guān)節(jié)變量的關(guān)系。在考慮控制時，就要考慮在機(jī)器人的動作中，關(guān)節(jié)驅(qū)動力τ會產(chǎn)生怎樣的關(guān)節(jié)位置θ、關(guān)節(jié)速度、關(guān)節(jié)加速度，處理這種關(guān)系稱為動力學(xué)（dynamics）。對于動力學(xué)來說，除了與連桿長度有關(guān)之外，還與各連桿的質(zhì)量，繞質(zhì)量中心的慣性矩，連桿的質(zhì)量中心與關(guān)節(jié)軸的距離有關(guān)。運動學(xué)、靜力學(xué)和動力學(xué)中各變量的關(guān)系如下圖所示。圖中用虛線表示的關(guān)系可通過實線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動力學(xué)的問題來處理。（四）計算題（需寫出計算步驟，無計算步驟不能得分）：1.　已知點u的坐標(biāo)為[7,3,2]T，對點u依次進(jìn)行如下的變換：（1）繞z軸旋轉(zhuǎn)90176。得到點v；（2）繞y軸旋轉(zhuǎn)90176。得到點w；（3）沿x軸平移4個單位，再沿y軸平移3個單位，最后沿z軸平移7個單位得到點t。求u, v, w, t各點的齊次坐標(biāo)。解：點u的齊次坐標(biāo)為： v = Rot(z,90176。)u = w = Rot(y,90176。)v = t = Trans(4,3,7)w = 2.　如圖所示為具有三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的3R機(jī)械手，求末端機(jī)械手在基坐標(biāo)系{x0,y0}下的運動學(xué)方程。解：建立如圖1的參考坐標(biāo)系，則=,=,===其中.3.　如圖所示為平面內(nèi)的兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)機(jī)械手，已知機(jī)器人末端的坐標(biāo)值{x,y}，試求其關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)變量θ1和θ2. 解：如圖所示，逆運動學(xué)有兩組可能的解。第一組解：由幾何關(guān)系得 （1） （2）（1）式平方加（2）式平方得第二組解：由余弦定理， 4.　如圖所示兩自由度機(jī)械手在如圖位置時（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 FA = [ fx 0 ]T 或FB = [ 0 fy ]T。求對應(yīng)的驅(qū)動力 τA和τB 。解：由關(guān)節(jié)角給出如下姿態(tài)：由靜力學(xué)公式5.　如圖所示的兩自由度機(jī)械手，桿長l1=l2=。設(shè)在某時刻θ1=30176。，θ2=60176。，求該時刻的關(guān)節(jié)速度。已知兩自由度機(jī)械手速度雅可比矩陣為解：因為：因此，逆雅可比矩陣為：因為，且v=[1, 0]T，即vX=1m/s，vY=0，因此（算出最后結(jié)果2分）因此，在該瞬時兩關(guān)節(jié)的位置分別為， θ1=30176。，θ2=60176。；速度分別為=2rad/s，=4 rad/s；手部瞬時速度為1m/s。式中：6.　如圖所示的三自由度機(jī)械手（兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)加一個平移關(guān)節(jié)，簡稱RPR機(jī)械手），求末端機(jī)械手的運動學(xué)方程。解：建立如圖的坐標(biāo)系，則各連桿的DH參數(shù)為：連桿轉(zhuǎn)角偏距扭角桿長1002090176。0300由連桿齊次坐標(biāo)變換遞推公式有，故（寫出最后結(jié)果2分）式中：三連桿操作臂的逆運動學(xué)方程： 第一組解：由幾何關(guān)系得 （1） （2）將（1）式平方加（2）式平方得 由此式可推出 第二組解：由余弦定理，得 7.　下面的坐標(biāo)系矩陣B移動距離d=(5，2，6)T：求該坐標(biāo)系相對于參考坐標(biāo)系的新位置。 解： 8.　已知R為旋轉(zhuǎn)矩陣，b為平移向量，試寫出相應(yīng)的齊次矩陣。 27解：齊次矩陣為：