机械制造装备设计习题答案关慧贞.docx
《机械制造装备设计习题答案关慧贞.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械制造装备设计习题答案关慧贞.docx(9页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、第四章工业机器人设计思考题与习题1 .工业机器人的定义是什么?操作机的定义是什么?答:我国国家标准GT/T12643-1997工业机器人词汇将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可反复编程、多功能、多自由度操作机,能搬运物料、工件或夹持工具,用以完毕各种作业”;将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。2 .工业机器人由哪几部分组成?并比较它与数控机床组成的区别。答:工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。两者组成的区别重要在于机械本体,机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成,而数控机
2、床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。3 .工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么?它与机床重要有何相同和不同之处?答:工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力,其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动,自动地实现手部作业的动作功能及技术规定。在基本功能及基本工作原理上,工业机器人与机床有如下相同之处:两者的末端执行器都有位姿变化规定;两者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化规定。两者的重要不同之处有:机床是以直角坐标形式运动为主,而机器人是以关节形式运动为主;机床对刚度、精度规定很高,其灵活性相对较低;而机器人对灵活性规定很高,其刚度、精
3、度相对较4 .工业机器人的结构类型有哪几类?各种类型的特点如何?答:工业机器人的结构类型有如下四类:关节型机器人,其特点是关节一般为回转运动副,灵活性好,工作空间范围大(同样占地面积情况下),但刚度和精度较低;球坐标型机器人,其特点是按球坐标形式动作(运动)灵活性好,工作空间范围大,但刚度、精度较差;圆柱坐标型机器人,其特点是按圆柱坐标形式动作,灵活性较好,工作空间范围较大,刚度、精度较好;直角坐标型机器人,其特点是按直角坐标形式动作,刚度和精度高,但灵活性差,工作空间范围小。5 .如何选择和拟定机器人的坐标系?分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何拟定的?答:坐标系按右手定则拟定。绝
4、对坐标系X-Y-Z,机座坐标系XOTO-ZO和机械接坐标系Xm-Ym-Zni的取法参考GB-T16977-1997工业机器人坐标系和运动命名。关节坐标系Xi-Yi-Zi以下简明的方法拟定:(1)拟定基准状态一般可取机器人处在机械原点时的状态作为基准状态。也可以取机器人各关节轴线(或大部分关节轴线)与机座直角坐标系轴线平行时的状态作为基准状态。(2)关节坐标轴轴线位置的选取取Zi轴与i关节的运动方向一致。对于回转关节,取Zi轴与i关节的轴线重合;对于移动关节,取Zi轴与i关节的运动方向平行(或重合)。(3)关节坐标方向的选取采用右手坐标系,规定Xi、Zi轴的方向,Yi轴方向就自然拟定了。原则上X
5、i、Zi轴的正向可视方便任意选取,但应尽也许使各坐标系间的坐标变简朴。图4-5PUMA机器人的坐标系就是按上述方法拟定的。6 .机器人的自由度表达什么?它与机床中的轴数和原动件是否相等?答:自由度是表达工业机器人动作灵活限度的参数,以直线运动和回转运动的独立运动数表达(一般末端执行器自身的动作不涉及在内,如夹持器手爪的开合运动,由于它不影响夹持器的位姿特性)。可以看出机器人的自由度数相称于机床的轴数,都表达运动的个数。机器人的自由度数与原动件数目相等。7 .工业机器人的设计内容与环节大体如何?答(1).总体设计:1)基本技术参数设计。在总体方案设计阶段一方面要拟定的重要参数有如下几种:用途,额
6、定负载,工作空间,额定速度,驱动方式的选择,性能指标;2)总体方案设计涉及:运动功能方案设计,传动系统方案设计,结构布局方案设计,参数设计,控制系统方案设计,总体方案评价;(2)具体设计具体设计内容涉及:装配图设计、零件图设计和控制系统设计。(3)总体评价总体设计阶段所得的设计结果,是各构件及关节的概略形状及尺寸,通过具体设计将其细化了,并且总体设计阶段尚未考虑的细节也具体化了,因此各部分尺寸会有一些变化,需要对设计进行总体评价,检测其是否能满足所需设计指标的规定。8. 机器人的运动如何用齐次坐标变换来表达?答:机器人个关节的运动是坐标运动,坐标运动可以用齐次坐标变换来表达。机器人的运动可用运
7、动后的坐标系相对于运动前坐标系的齐次坐标变换矩阵来表达。9. 工业机器人的位姿的含义是什么?答:是指机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态。10. 如何用作业动作功能规定来描述机器人位姿?答:可用作业轨迹对末端执行器在机座坐标系或绝对坐标系下的位姿规定来表达作业动作功能规定,而末端执行器可用机械接口坐标系表达,所以对末端执行器的位姿规定可直接用机械接口坐标系与机座坐标系或绝对坐标系间的齐次变换来表达。11. 如何用关节运动来描述机器人的位姿?答:就是用机座坐标系、关节坐标系、末端执行器坐标系间的坐标关系来描述末端执行器在机座坐标系下的位姿。12. 什么是机器人正运动学解析?可以用来解决什么
8、问题?答:已知关节运动位移变量,求作业位姿,是是机器人正运动学解析,可以用于求解机器人工作空间、进行作业功能位姿分析及机器人的轨迹解析。13. 拟定机器人的工作空间有哪些方法?图4-11所示的机器人工作空间是如何拟定的?答:拟定机器人的工作空间的方法有解析法和作图法,图4-11所示的机器人工作空间是用作图法来拟定的。14. 什么是机器人的逆运动学解析?它可以用来解决什么问题?答:已知作业位姿规定(即已知作业变量),求关节运动位移变量,是机器人的逆运动学解析。各关节运动量的计算是机器人控制程序设计必须的。在机器人设计中,可以根据作业位姿的极限,用逆解求出关节的运动极限,用来指导关节运动极限范围设
9、计。15. 机器人构件的运动速度、角速度、加速度、角加速度分析方法的基本思绪是什么?答:由于操作臂是由一系列连杆串联而成,每一连杆相对前一连杆运动。根据这一结构特点,从基座开始,就可依次计算出个各个连杆的速度和角速度,加速度和角加速度。16. 进行机器人静力分析的目的是什么?分析方法的基本思绪是什么?答:进行机器人静力分析的目重要有以下几点:;分析关节驱动力或力矩和与末端施加的力和力矩的关系;为分析操作臂的受力变形提供基础。分析方法的基本思绪就是列力平衡方程或采用虚功原理。17. 进行机器人动力分析的目的是什么?分析方法的基本思绪是什么?答:进行机器人动力分析的目的是为了解决两方面问题即动力学
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械制造 装备 设计 习题 答案 关慧贞
链接地址:https://www.desk33.com/p-369419.html