正向运动学主要解决机器人运动学方程及手部位姿的问题。
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单选题1. 我国哪一年开始研制自己的工业机器人()A.1958B.1968C.1986D.1972答案：D2. 世界上第一个机器人公司是成立于()A.英国B•美国C.法国D.日本答案：B3. 工业机器人一般用于加持炽热工件的手指是()A.B.C.D.4. 工业机器人一般需要()个自由度才能使手部达到目标位置并处于与期望的姿态。
A.3B. 4C. 6D.9答案：C5•常用的手臂回转运动机构不包括以下()种机构。
A.齿轮传动机构B.链轮传动机构C.连杆机构D.丝扛螺母机构答案：D6•步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机的英文表示分别为()A.SM\DM\ACB.SM\DC\ACC.SM\AC\DCD.SC\AC\DC答案：B7. 直线驱动机构中，传动效率最高的是()A.齿轮齿条装置B.普通丝扛C.滚珠丝扛D.曲柄滑块答案：C8. 机器人的运动学方程只涉及()的讨论。
A.静态位置B.速度C.加速度D.受力答案：A9. 轨迹规划即将所有关节变量表示为()的函数。
A.位移B.速度C.加速度D.时间答案：D10. 以下哪种不属于机器人触觉()答案：c11•通常机器人的力传感器不包括() A. 握力传感器 B. 腕力传感器 C. 关节力传感器 D. 指力传感器 答案：A 12. 连续轨迹控制方式的主要技术指标() A. 定位精度和运动时间 B. 位姿轨迹跟踪精度和平稳性 C •位姿轨迹和平稳性 D •位姿轨迹跟踪精度和运动时间 答案：B 13. ()直接指定操作内容，机器人必须一边思考一边工作。
这是一种水 平很高的机器人程序语言。
A •任务级语言 B •对象级语言 C •动作级语言 D. 操作级语言 答案：A 14. 在AL 语言中，旋转用函数()来构造。
A. FRAME B. VECTOR C. ROT D. TRANS 15•在AL 语言中，坐标系函数可以用()调用函数构成。
觉觉觉觉： 压力滑视嚟 A.b D处」答案：DA. FRAMEB. VECTORC. ROTD. TRANS答案：A16•在用机器人进行弧焊时，对夹具的要求错误的是()A. 减少定位误差B. 装拆方便C. 工件的固定和定位自动化D. 回避与焊枪的干涉答案：C17•五位二进制光电编码盘分辨的最小角度是()°A. 11. 25B. 22. 5C. 5. 625D. 45答案：A18.设位置的确定精度为0. 02mm,滚珠丝扛每转一 5mm,减速比为0.1,每一转对应的脉冲数为()A. 50B. 100C. 250D. 25答案：D19. 机器人专用语言未使用之前，最常使用的是()A. CB. VCC. QTD. 汇编语言20. 电动机根据输出形式分为旋转型和(),滚珠螺母移动A.直线型B・曲线型C.流线型D.不规则型答案：A21. 轮式移动机器人、步行移动机器人和履带式机器人等是按照（）进行分类。
东大15秋学期《机器人技术》在线作业1 100分答案
15 秋学期《机器人技术》在线作业1单选题多选题判断题一、单选题（共6 道试题，共30 分。
）1. 6 维力与力矩传感器主要用于__A. 精密加工B. 精密测量C. 精密计算D. 精密装配----------------选择：D2. 机器人的精度主要依存于机械误差、控制算法误差与分辨率系统误差。
一般说来__A. 绝对定位精度高于重复定位精度B. 重复定位精度高于绝对定位精度C. 机械精度高于控制精度D. 控制精度高于分辨率精度----------------选择：B3. 利用物质本身的某种客观性质制作的传感器称之为__A. 物性型B. 结构型C. 一次仪表D. 二次仪表----------------选择：A4. 所谓无姿态插补，即保持第一个示教点时的姿态，在大多数情况下是机器人沿_______运动时出现。
A. 平面圆弧B. 直线C. 平面曲线D. 空间曲线----------------选择：B5. 传感器的基本转换电路是将敏感元件产生的易测量小信号进行变换，使传感器的信号输出符合具体工业系统的要求。
一般为：A. 4～20mA、–5～5VB. 0～20mA、0～5VC.20mA～20mA、–5～5VD.20mA～20mA、0～5V----------------选择：A6. 为了获得非常平稳的加工过程，希望作业启动（位置为零）时：A. 速度为零，加速度为零B. 速度为零，加速度恒定C. 速度恒定，加速度为零D. 速度恒定，加速度恒定。
第3章工业机器人运动学和动力学概要
第3章工业机器人运动学和动力学机器人操作臂可看成一个开式运动链，它是由一系列连杆通过转动或移动关节串联而成。
开链的一端固定在基座上，另一端是自由的，安装着工具，用以操作物体，完成各种作业。
关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致连杆的运动，使手爪到达所需的位姿。
在轨迹规划时，最感兴趣的是末端执行器相对于固定参考系的空间描述。
为了研究机器人各连杆之间的位移关系，可在每个连杆上固接一个坐标系，然后描述这些坐标系之间的关系。
Denavit和Hartenberg提出一种通用方法，用一个4*4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“手爪坐标系”相对于“参考系”的等价齐次变换矩阵，建立出操作臂的运动方程。
称之为D-H矩阵法。
3.1 工业机器人的运动学教学时数：4学时教学目标：理解工业机器人的位姿描述和齐次变换；掌握齐次坐标和齐次变换矩阵的运算；理解连杆参数、连杆变换和运动学方程的求解；教学重点：掌握齐次变换及运动学方程的求解教学难点：齐次变换及运算教学方法：讲授教学步骤：齐次变换有较直观的几何意义，而且可描述各杆件之间的关系，所以常用于解决运动学问题。
已知关节运动学参数，求出末端执行器运动学参数是工业机器人正向运动学问题的求解；反之，是工业机器人逆向运动学问题的求解。
3.1.1 工业机器人位姿描述1.点的位置描述在选定的指教坐标系{A}中，空间任一点P的位置可用3*1的位置矢量表示，其左上标代表选定的参考坐标系。
2.点的齐次坐标如果用四个数组成4*1列阵表示三维空间直角坐标系{A}中点P，则该列阵称为三维空间点P的齐次坐标，如下：必须注意，齐次坐标的表示不是惟一的。
我们将其各元素同乘一个非零因子后，仍然代表同一点P，即其中：，，。
该列阵也表示P点，齐次坐标的表示不是惟一的。
3.坐标轴方向的描述用i、j、k分别表示直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单位向量，用齐次坐标来描述X、Y、Z轴的方向，则有，，从上可知，我们规定：4*1列阵中第四个元素为零，且，则表示某轴（某矢量）的方向。
第03章 机器人的运动学和动力学
教案首页课程名称农业机器人任课教师李玉柱第3章机器人运动学和动力学计划学时 3教学目的和要求：1.概述，齐次坐标与动系位姿矩阵，了解平移和旋转的齐次变换；2.机器人的运动学方程的建立与求解*；3.机器人的动力学*重点：1.机器人操作机运动学方程的建立及求解；2.工业机器人运动学方程3.机器人动力学难点：1. 机器人动力学方程及雅可比矩阵基本原理思考题：1.简述齐次坐标与动系位姿矩阵基本原理。
2.连杆参数及连杆坐标系如何建立？3.机器人动力学方程及雅可比矩阵基本原理是什么？第3章机器人运动学和动力学教学主要内容：3.2 齐次坐标与动系位姿矩阵3.3 齐次变换3.4 机器操作机运动学方程的建立与求解3.5 机器人运动学方程3.6 机器人动力学本章将主要讨论机器人运动学和动力学基本问题。
先后引入了齐次坐标与动系位姿矩阵、齐次变换，通过对机器人的位姿分析，介绍了机器人运动学方程；在此基础上有对机器人运动学方程进行了较为深入的探讨。
3.1 概述机器人，尤其是关节型机器人最有代表性。
关节型机器人实质上是由一系列关节连接而成的空间连杆开式链机构，要研究关节型机器人，必须对运动学和动力学知识有一个基本的了解。
分析机器人连杆的位置和姿态与关节角之间的关系，理论称为运动学，而研究机器人运动和受力之间的关系的理论则是动力学。
3.2 齐次坐标与动系位姿矩阵3.2.1 点的位置描述在关节型机器人的位姿控制中，首先要精确描述各连杆的位置。
为此，先定义一个固定的坐标系，其原点为机器人处于初始状态的正下方地面上的那个点，如图3-1（a）所示。
记该坐标系为世界坐标系。
在选定的直角坐标系{A}中，空间任一点P的位置可以用3×1的位置向量A P表示，其左上标表示选定的坐标系{A}，此时有A P=XYZ P P P ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦式中：P X、P Y、P Z—点P在坐标系{A}中的三个位置坐标分量，如图3-1（b）。
3.2.2 齐次坐标将一个n维空间的点用n+1维坐标表示，则该n+1维坐标即为n维坐标的齐次坐标．．．．。
机器人运动方程的正运动学
机器人运动方程的正运动学一、引言机器人运动方程的正运动学是研究机器人运动的基础，它描述了机器人各个部分的运动方式以及它们之间的关系。
这一方程可以帮助我们更好地理解机器人的运动规律，从而为机器人控制和路径规划等问题提供支持。
下面，我将以人类的视角，为大家详细介绍机器人运动方程的正运动学。
二、机器人的位置与姿态在机器人运动方程的正运动学中，我们首先要了解的是机器人的位置和姿态。
机器人的位置通常由三个坐标来表示，分别是x、y、z 轴坐标。
而机器人的姿态则是指机器人在三维空间中的朝向，也可以用欧拉角或四元数来表示。
通过这些参数，我们可以准确地描述出机器人在空间中的位置和姿态。
三、机器人的运动方式机器人的运动方式可以分为平动和转动两种。
平动是指机器人在空间中做直线运动，可以沿着x、y、z轴方向进行。
而转动则是指机器人绕某个轴进行旋转，可以是绕x、y、z轴的旋转。
通过控制机器人的平动和转动，我们可以实现机器人在空间中的各种运动。
四、机器人的运动关系在机器人运动方程的正运动学中，机器人的运动关系是十分重要的。
机器人的各个部分之间存在着固定的几何关系，这些关系可以通过运动方程来描述。
例如，机器人的末端执行器的位置和姿态可以通过机器人的关节角度和链式关系来计算得到。
通过这些关系，我们可以准确地控制机器人的运动，实现各种复杂的任务。
五、机器人的运动规划机器人的运动规划是指通过运动方程来确定机器人的轨迹和速度，从而实现机器人的自主运动。
在运动规划中，我们需要考虑到机器人的动力学特性、环境的限制以及任务的要求等因素。
通过合理地规划机器人的运动，我们可以使机器人高效地完成各种任务，提高工作效率。
六、人类与机器人的关系机器人运动方程的正运动学不仅仅是一种工具，它也反映了人类与机器人之间的关系。
通过研究机器人运动方程，我们可以更好地理解机器人的运动方式和规律，从而更好地与机器人进行交互和合作。
机器人的运动不仅仅是一种技术问题，更是人类与机器人共同发展的一个方向。
6 运动学方程的建立
0 0 0 0 1 d3 0 1
a3 0 1 0 0 0 1 d 4 3 4T 1 0 0 0 1 0 0 0
由连杆变换即可推导运动方程和各中间变换。
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a3 0 1 0 0 0 1 d 4 2 2 3 T T T 4 3 4 1 0 0 d3 1 0 0 0
0 0 0 1
c 2 s 1 2 2T 0 0
根据各个坐标 系的位姿关系
0 a2 0 0 1 0 0 1
1 0 3 4T 0 0
0 1 0 0
0 a3 0 0 1 0 0 1
求手腕中心的运动方程
0 4
0 0 0 0 1 d5 0 1
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空间3R机械手运动学方程
如图所示的空间3R机械手，3个旋转关节中关节1轴线与关节2、 3垂直，列出各连杆参数和运动学方程。
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αi-1
ai-1
90°
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根据连杆参数，可得到各个连杆的变换矩阵
c1 s 0 1 1T 0 0 1 0 2 3T 0 0 s1 c1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1
1 2T c 2 1 s 2 3 2 s 2 3 0 s 2 1 c 2 3 2 c 2 3 0 0 2 3 1 3 0 a1 0 0 1
T2 A1 A2
同理，若A3矩阵表示第三连杆坐标系相对于第二连杆坐 标系的齐次变换，则有：
T3 A1 A2 A3
如此类推，对于六连杆机器人，有下列矩阵：
2020年智慧树知道网课《森工机器人技术》课后习题章节测试满分答案
第一章测试1【判断题】(1分)机器人的主要特点是通用性和学习性。
A.错B.对2【判断题】(1分)通常机器人按发展过程，可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型。
A.错B.对3【判断题】(1分)目前，关节型机器人应用最多。
A.对B.错4【判断题】(1分)机器人主要由机械部分、传感部分、行走部分构成的。
A.对B.错5【判断题】(1分)重复定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异，描述正确性。
A.错B.对第二章测试1【判断题】(1分)手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离驱动手腕。
A.B.错2【判断题】(1分)柔性手属于仿生多指灵巧手。
A.对B.错3【判断题】(1分)吸附式取料手适应于大面积、易碎、微小的物体。
A.错B.对【单选题】(1分)机器人手腕的运动中，通常把手腕的翻转，用（）表示。
A.RB.BC.YD.P5【判断题】(1分)机器人的新型驱动方式包括磁致伸缩驱动、形状记忆金属、静电驱动器、人工肌肉等。
A.对B.错第三章测试1【判断题】(1分)算子右乘是相对固定坐标系的变换，左乘是相对于动坐标的变换。
A.错B.对2【判断题】(1分)空间中任意一个点的齐次坐标是唯一的。
A.对B.错3【判断题】(1分)在复合变换过程中，应该先算平移变换，后算旋转变换。
A.对B.错【判断题】(1分)列阵中第四个元素为零，且，表示某轴（或某矢量）的方向。
A.对B.错5【判断题】(1分)Trans(Δx,Δy,Δz)为旋转算子，Δx,Δy,Δz分别表示绕X、Y、Z轴的旋转角度。
A.对B.错第四章测试1【判断题】(1分)串联关节机器人的关节坐标序号是从手部末端执行器依次标到机座的。
A.错B.对2【判断题】(1分)正运动学解决的问题是：已知手部位姿，求各个关节的变量。
A.错B.对3【判断题】(1分)逆运动学解决的问题是：已知各个关节的变量，求手部位姿。
A.错B.对4【判断题】(1分)机器人机械手可以看成由一系列连接在一起的连杆组成，由连杆长度、扭角、转角三个参数描述。
《工业机器人技术基础》课程试卷A卷 参考答案
xxxxxxxxx职业学院xxxxxx学年第xx学期期末考试《工业机器人技术基础》课程试卷A卷（适用于工业机器人技术专业）考试形式：闭卷答题时间：90 分钟题号一二三四五总分核分人题分复查人得分一、填空题（1～10题，每空1分，共20分）1．从体系结构来看，工业机器人可以分为三大部分：机器人本体、控制器与控制系统、示教器。
2. 机器人本体一般包含互相连接的机械臂、驱动与传动装置、各种内外部传感器。
其中机械臂主要由机座、腰部、臂部、手腕等组成。
3. 按结构特征来分，工业机器人通常可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节机器人、并联机器人。
4．机器人运动学是研究末端执行器的位置和姿态与关节变量之间的关系，而与产生该位姿所需的力或力矩无关。
5. 机器人臂部是为了让机器人的末端执行器达到任务所要求的位置。
机器人腕部是臂部和手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。
6. 工业机器人动力系统按动力源不同可分为液压动力系统、气动动力系统和电动动力系统三大类。
7．机器人内部传感器主要包括位置和位移传感器、速度传感器、力传感器。
8. 机器人控制系统按其控制方式可分为集中控制系统、主从控制系统、分散控制系统。
9. 工业机器人控制器的功能包括多任务功能、网络功能、操作历史记录功能、海量存储、用户接口丰富。
10. 机器人语言系统包括三个基本状态：监控状态、编辑状态、执行状态。
二、选择题（11～20题，每小题2分，共20分）11．（ A ）是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大重量。
A. 承载能力B. 作业范围C. 重复定位精度D. 定位精度12．1959年由德沃尔与美国发明家约瑟夫.英格柏联手制造的世界上第一台工业机器人，其名字叫（ B ）。
A. VersatranB. UnimateC. SCARAD. PUMA56213. 有关方向余弦阵的性质，下列说法错误的是（ C ）。
A. 若两坐标系完全重合则它们的方向余弦阵为一三阶单位阵B. 方向余弦阵为一正交阵C. 两个不同列或不同行中对应的元素的乘积之和为1D. 矩阵中每行和每列中元素的平方和为114．坐标变换中相对固系或动系的变换说法正确的有（D）。
举例说明运用齐次变换矩阵求解机器人正运动学的方法
举例说明运用齐次变换矩阵求解机器人正运动学的方法运用齐次变换矩阵求解机器人正运动学是机器人学中重要的一个应用。
在机器人学中，正运动学问题是指根据机器人各关节的运动参数，求解机器人末端执行器的位置和姿态。
齐次变换矩阵是一种用来描述从一个坐标系到另一个坐标系的变换关系的方法，它可以将平移和旋转变换统一起来，因此非常适用于机器人的运动学描述。
下面我们以一个简单的二自由度机械臂为例，详细说明如何运用齐次变换矩阵求解机器人正运动学。
1.机器人几何参数的定义我们首先需要定义机器人的几何参数，包括各关节的长度、原点位置和旋转轴方向等。
假设我们的机器人臂长分别为L1和L2，关节1的旋转轴在z轴上，关节2相对于关节1的旋转轴在y轴上。
2.齐次变换矩阵的构建根据机器人的几何参数，我们可以构建各关节相对于前一关节的齐次变换矩阵。
对于本例中的二自由度机械臂，我们需要构建两个齐次变换矩阵，分别表示关节1和关节2相对于机器人基座的变换关系。
假设关节1的变换矩阵为T1，关节2的变换矩阵为T2，机器人基座的变换矩阵为Tbase。
根据机器人几何参数的定义，我们可以得到如下变换矩阵的表达式：T1 = [cos(θ1) -sin(θ1) 0 L1*cos(θ1)sin(θ1) cos(θ1) 0 L1*sin(θ1)00100001]T2 = [cos(θ2) 0 sin(θ2) L2*cos(θ2)0100-sin(θ2) 0 cos(θ2) L2*sin(θ2)0001]Tbase = [1 0 0 001000 0 1 d_base0001]其中θ1和θ2分别表示关节1和关节2的旋转角度，d_base表示机器人基座的高度。
3.机器人末端执行器的正运动学求解对于机器人末端执行器的正运动学问题，我们需要根据机器人各关节的运动参数，如各关节的旋转角度，通过乘法计算得到末端执行器的位置和姿态。
具体过程如下：a)首先，将各关节的变换矩阵相乘，得到机器人末端执行器相对于基座的变换矩阵。
机器人手臂动力学与运动控制测试考核试卷
B.自适应控制器
C.鲁棒控制器
D.传统PID控制器
16.机器人手臂的动力学测试中，以下哪些测试是必要的？（）
A.静态力测试
B.动态响应测试
C.疲劳测试
D.耐久性测试
17.以下哪些技术可以用于提高机器人手臂的能效？（）
A.优化驱动器设计
B.采用再生制动技术
C.使用低功耗传感器
D.改进控制算法以减少能量损耗
C.矩阵求逆法
D.最小二乘法
12.机器人手臂的PID控制器中，以下哪个参数调整不当可能导致系统不稳定？（）
A. P参数
B. I参数
C. D参数
D.所有参数
13.以下哪种传感器常用于测量机器人手臂的位置和速度？（）
A.加速度传感器
B.位置传感器
C.磁场传感器
D.压力传感器
14.在机器人手臂的动力学分析中，以下哪个物理量表示系统的稳定性？（）
A. P控制器
B. I控制器
C. D控制器
D. PD控制器
（以下为试卷其他部分的提示，具体内容请根据实际需求编写）
二、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分）
三、简答题（本题共5小题，每小题10分，共50分）
四、计算题（本题共3小题，每小题20分，共60分）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.机器人手臂的运动控制过程中，以下哪些因素会影响其稳定性？（）
A.控制器参数
B.传感器精度
C.驱动器响应速度
D.环境温度
2.以下哪些方法可以用于机器人手臂的轨迹规划？（）
A.预定义轨迹
B.逆运动学
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正向运动学主要解决机器人运动学方程及手部位姿的问题。
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目录
一、正向运动学的概念与目的
二、正向运动学的主要方法
三、正向运动学的应用实例
四、结语
正文
一、正向运动学的概念与目的
正向运动学，又称为正运动学，是机器人运动学中的一个重要分支。
它主要解决机器人在空间中的位置和姿态问题，即根据机器人的结构和运动学约束，求解机器人各个关节的坐标和姿态。
正向运动学的目的是为了确定机器人末端执行器的位姿，从而为后续的逆运动学求解和机器人控制提供依据。
二、正向运动学的主要方法
正向运动学主要采用以下几种方法来求解机器人末端执行器的位姿：
1.D-H 法（Delaunay-Hellebaut Method）：D-H 法是一种常用的求解正向运动学的方法，它通过建立坐标变换矩阵，将机器人的关节角坐标转换为末端执行器的位姿坐标。
2.矩阵变换：矩阵变换是另一种常用的求解正向运动学的方法，它通过对机器人的关节角进行线性变换，得到末端执行器的位姿。
三、正向运动学的应用实例
假设我们有一个简单的机器人手臂，由三个关节组成，我们需要求解该机器人手臂在给定关节角下的末端执行器的位姿。
这里可以通过正向运
动学来解决。
首先，我们可以根据机器人的结构和运动学约束，建立机器人的坐标变换矩阵。
然后，通过给定的关节角，计算出机器人末端执行器的位姿坐标。
这样，我们就可以得到机器人末端执行器在给定关节角下的位姿。
四、结语
正向运动学是机器人运动学中的一个重要分支，它主要解决机器人在空间中的位置和姿态问题。
通过正向运动学的求解，我们可以得到机器人末端执行器的位姿，从而为后续的逆运动学求解和机器人控制提供依据。