機(jī)器人基礎(chǔ)考試試題重點(diǎn)(河南理工大學(xué))-資料下載頁(yè)
2025-03-25 04:09本頁(yè)面
【正文】 量的關(guān)系。在考慮控制時(shí)，就要考慮在機(jī)器人的動(dòng)作中，關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力τ會(huì)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(dòng)力學(xué)（dynamics）。對(duì)于動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，除了與連桿長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)和動(dòng)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(guò)實(shí)線關(guān)系的組合表示，這些也可作為動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題來(lái)處理。（四）計(jì)算題（需寫出計(jì)算步驟，無(wú)計(jì)算步驟不能得分）：1. 已知點(diǎn)u的坐標(biāo)為[7,3,2]T，對(duì)點(diǎn)u依次進(jìn)行如下的變換：（1）繞z軸旋轉(zhuǎn)90176。得到點(diǎn)v；（2）繞y軸旋轉(zhuǎn)90176。得到點(diǎn)w；（3）沿x軸平移4個(gè)單位，再沿y軸平移3個(gè)單位，最后沿z軸平移7個(gè)單位得到點(diǎn)t。求u, v, w, t各點(diǎn)的齊次坐標(biāo)。解：點(diǎn)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 FA = [ fx 0 ]T 或FB = [ 0 fy ]T。求對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)l1=l2=。設(shè)在某時(shí)刻θ1=30176。，θ2=60176。，求該時(shí)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?yàn)椋阂虼?，逆雅可比矩陣為：因?yàn)?，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(shí)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(shí)速度為1m/s。式中：6. 如圖所示的三自由度機(jī)械手（兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)加一個(gè)平移關(guān)節(jié)，簡(jiǎn)稱RPR機(jī)械手），求末端機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)距離d=(5，2，6)T：求該坐標(biāo)系相對(duì)于參考坐標(biāo)系的新位置。 解： 15
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