机器人总结

1、机器人系统组成部分？答:通常由四个相互作用的部分组成：机器手、环境、任务和控制器。

2、机器人学研究的内容？ 答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4) 机器人动力学；

(5) 机器人控制技术；(6) 机器人传感器；(7) 机器人语言。

3、机器人的驱动方式？答：可以分为电气驱动、液压驱动和气动。

4、一般认为，机器人应该具有的共同点？1）机器人的动作具有类似与人或其他生物的某些器官功能。2）是一种自动机械装置，可以在无人参与下（独立性），自动完成各种操作或动作功能，即具有通用性。可以再编程，程序流程可变，即具有柔性（适应性）3）具有不同程度的智能性，如记性、感知、推理、决策、学习。

5、机器人行走机构的轨迹可分为：固定轨迹式、无固定轨迹式。无固定轨迹式又可分为：步行式、履带式、轮式、脚混合式。

6、什么是位姿：刚体参考点的位置和刚体姿态统称为刚体的位姿。

7、齐次变换的作用：齐次变换T A

B 表示同一点相对不同坐标系{B}和{A}中的变换，

也用来描述坐标系{B}相对与另一坐标系{A}的位姿，同时还可以用来作为点的运动算子。

8、旋转矩阵的几何意义：1）R A

B 可以表示固定于刚体上的坐标系{B}对参考系坐

标系的姿态矩阵。2）R A B 可作为坐标变换矩阵，

它使得坐标系{B}中的坐标P B 变换成{A}中点的坐标P A 。

9、变换矩阵相乘不满足“交换律”，变换矩阵的左乘和右乘的运动解释是不同的：变换顺序“从右到左”，指明运动是相对固定坐标系而言的；变换顺序“从左到右”，指明运动是相对运动坐标系而言的。

10、RPY 角和欧拉角的不同点：RPY 角的设定是相对固定坐标系旋转的，欧拉角是相对于运动坐标系旋转的，都是以一定的顺序绕坐标主轴旋转三次得到方位的描述。

11、操作臂运动学研究的是手臂各连杆间的位移关系、速度关系和加速度关系。

12、操作臂运动学反解的方法可分为两类：封闭解和数值解。获得封闭解的两种途径：代数解和几何解。

13、DH 法描述的参数为：

1-i a =从1z -i 到i z 沿1-i x 测量的距离；1-i α=从1-i z 到i z 绕1-i x 旋转的角度；i d =从1-i x 到i x 沿i z 测量的距离；i θ=从1-i x 到i x 绕i z 旋转的角度。

14、已知关节角度求解末端位姿叫做顺运动学；已知末端位姿求解关节角度叫做逆运动学。

15、对于n 个关节的机器人，其雅可比J （q ）是6⨯n 阶矩阵。其中前3行代表对手爪线速度v 的传递比；后3行代表对手爪的角速度w 的传递比。

16、微分变换法求解雅可比的步骤：（1）计算各连杆变换T 0

1，T 1

2，…，T 1

-n n 。

(2)计算各连杆至末端连杆的变换：T 1

-n n =T 1

-n n ，T T T 1

-n n 212

-n n =-=n

n ，….，

T T T i n 1

1

-i n -=i i ，…，T T T 1n 010n =。

（3）计算J （q ）的各列元素，第i 列i T J 由T i n 所决定。根据公式⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯=z z z a p o p n p )()()(J li T （转动关节i ），⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=z z z a o n (J li T （移动关节i ）；⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡=z z z a o n ai T J （转动关节i ）；⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣⎡=000J ai T （移动关节i ）。 17、动力学研究的是物体的运动和受力之间的关系。操作臂动力学有两个问题需要解决：（1）动力学正问题——根据关节驱动力和力矩，计算操作臂的运动（关节位移、速度和加速度）；（2）动力学逆问题——已知轨迹运动对应的关节位移、速度和加速度，求出所需要的关节力和力矩。

18、对机器人动力学的研究采用的方法很多：有拉格朗日方法、牛顿—欧拉方法、高斯方法、凯恩方法、旋量对偶数方法等。

19、动力学正问题与操作臂的仿真研究有关，逆问题是为了实时控制的需要，利用动力学模型，实现最优控制，以前达到良好的动态性能和最优指标。

20、运动学逆问题是根据关节位移、速度和加速度求索需要的关节力和力矩，整个算法由两部分组成：首先向外递推计算各连杆的速度和加速度，由牛顿—欧拉公式算出各连杆的惯性力和力矩。第二步向内递推计算各连杆相互作用的力和力矩，以及关节驱动力和力矩。

21、)(),(D q G q q h q

q ++= ）（τ该式是操作臂在关节空间中的动力学方程封闭形式的一般结构式。D （q ）称为操作臂的惯性矩阵；),(q

q h 是离心力和哥氏力向量；G （q ）是重力矢量。

22、规划实际上就是一种问题求解技术，即从某个特定问题的初始状态出发，构造一系列操作步骤（也称算子），使之达到解决该题的目标状态。

23、所谓轨迹是指操作臂在运动过程中的位移、速度和加速度。

24、弧焊和曲面加工等，不仅要规定操作臂的起始点和终止点，而且要指明两点间的若干中间点，必须沿特定的路径运动（路径约束）。这类称为连续路径运动或者轮廓运动，而前者称点到点运动（PTP ）。

关节轨迹的插值方法：三次多项式插值、过路径点的三次多项式插值、高阶多项式插值、用抛物线过渡的线性插值。