机器人课程考核大作业-2013年概要

《机器人技术基础》课程考核大作业

一、进行课程学习考核(大作业形式的目的:

工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节,是机械类基础课程的延伸,可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展,可以为毕业设计和就业工作打下良好基础,其目的是:

1、通过资料查询与整理,联系生产实际,运用所学过的知识,使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。

2、利用机械类的前序课知识,学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法,学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计” 、“参数设计” 、“组成机构原理与分析” 、“机械结构装置设计” 、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。

3、加强机械设计中基本技能的训练, 如:设计计算能力, 运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力,以及机械、电气系统的综合运用能力。

二、同学可以选择的课题领域:

1. 玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人

2. 化学工业中应用的工业机器人

3. 建筑行业应用的工业机器人

4. 塑料工业中应用的工业机器人(如:装配、搬运

5. 用于包装工业的工业机器人

6. 电气和电子工业中应用的工业机器人:工件搬运和存放的工业机器人

7. 特殊行业应用的工业机器人(如:医疗、残疾、家庭

8. 用于金属生产和加工的工业机器人

9. 用于木加工业的工业机器人:木加工行业装配和搬运的工业机器人

10. 用于食品供应和加工的工业机器人:食品工业中的装配和搬运的工业机器人

11. 承担复杂机具搬运任务的工业机器人

12. 搬运和托盘堆码应用的工业机器人

13. 普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人

14. 用于机床上下料件的工业机器人

15. 用于粘接和密封的工业机器人

16. 用于金属生产和加工的工业机器人

17. 锻冶场所装卸的工业机器人

18. 金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人

19. 用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人

三、设计内容与要求:

1.介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系,理解其机、电组成系统的要求(包括:需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等,掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容,初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。

2.介绍工业机器人系统的总体设计的概念及一般过程,包括明确总体布局设计的内容, 掌握总体布局设计的要求,以及确定主要的技术参数、总体设计图的内容。

①参数设计:根据课题所确定的工业机器人的种类、用途及生产能力,描述该机器人的总体布局、主要构件结构形式和尺寸参数、运动参数及动力参数(电机功率。

②方案设计:根据所选机器人的主要结构的形式、性质及运动参数,阐述整机的机械

传动传动等构件的结构参数,以及机器人的整机结构图、执行机构组成等。

3.介绍机器人系统的主要子系统(动力系统、执行系统、传动系统、操纵系统、控制系统的构成、分类、功能、性能特点及相关设计等,确定其性能特点及其选择原则。

4、根据学生人数,按照学号顺序分组,每 8人一组,不同小组的详细课题不得重复,人员不得复用。

①必须合理,机器的结构、原理齐全及运动关系明确。

②用途、规格(生产能力、运动参数、动力参数及主要结构尺寸。

③机构及主要零部件的设计、选用,主要零件、部件的强度、刚度设计计算或验算方法,说明书中的理论及计算公式要注明出处。

④注明资料来源、参考文献及资料的目录,说明书中总的文字数(含图、表应不少于 2万字。

⑤使用标准 A4纸打印成稿(文字选用宋体小四号,页边距均为 2cm ,单倍行距 , 封面需要注明课题详细名称、参加学生姓名、班级学号、指导教师等。

5、每组 8个同学统一提交、共同答辩,分工如下:

①文献资料综述与所选机器人的应用情况;

②机器人总体方案设计与其系统的组成及各部分的关系;

③机器人组成机构分析与结构简介;

④系统构成的主要子系统(动力系统、执行系统、传动系统、操纵系统、控制系统构成及性能特点与选用原则。

6、提交时间安排:5月 29日上午 10:10各班学委收齐交到机电楼 303室。

三、参考文献:

徐元昌、陶学恒等, 《机器人技术基础》 ,中国轻工业出版社, 1999年

张伯鹏等, 《机器人工程基础》 ,机械工业出版社, 1989

吴广玉等, 《机器人工程导论》 ,哈尔滨工业大学出版社, 1988

熊有伦, 《机器人技术基础》 ,华中理工大学出版社, 1996

杜祥瑛等, 《工业机器人及其应用》 ,机械工业出版社, 1986

工业机器人应用技术课程标准

工业机器人应用技术课程标准 、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、电气控制与PLG机电设备故障诊断与维修 后续课程：工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型：专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术，包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课，课程理论和应用技术紧密结合，使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体，设计课程结构；以职业岗位能力要求为基础，改革课程内 容；以职业素质培养为主线，提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体，让学生了解工业机器人基 本原理和应用技能为目标，选取基本工业机器人的机械机构和运动控制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容，采用任务驱动的方式组织教学内容，以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识，培养学生了解和掌握工业机器人应

用能力。教学的过程是：案例导入T相关知识一案例讲解一知识拓展。 五、课程的目标 （一）总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的使用的一般方法与流程，具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1知识: 通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的结构，工业机器人的环境感觉技术，工业机器人控制，工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 （1）了解如何操作工业机器人，完成简单的动作。 （2）掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 （3）能分析出简单的故障所在。 （4）能设计出简单的末端操作器。 3、素质 （1）培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神 （2）培养科学的学习态度与作风，利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 （3）培养良好的专业触觉。 六、课程内容与学时分配 （一）课程内容与学时分配表

工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)

“工业机器人”设计大作业 作品题目：货物装卸机器人 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 指导教师：陈明

1 前言 货物装卸作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。货物装卸机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件货物装卸工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈10 万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度，超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证 本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究，深入了解其工作是 如何进行，各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合，先确定其总体结构再对主要 零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想 （1）设计要考虑要求和工作环境的限制。 （2）考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高，为了简化结构，境地成本，采用 角铁焊接结构。 （3）为了满足设计要求，须设计三个独立的电机驱动系统，各部分之间通过计算 机控制、协调工作。 （4）本次设计只是该题目的机械部分，而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案 我们所学的传动方式有以下几种：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢 丝绳传动等，一般地说，啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动；蜗轮传动工作的发热 情况较为严重，因而传动的功率不宜过大；摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力，故而 在传递同一圆周力时，其压轴力比齿轮传动的大几倍，因而不宜用于大功率传动。带传

机器人原理的大作业

永磁同步电机伺服系统中电机启动过程分析 姓名：周伟学号：1022229 班级：机制二班 指导老师：沈伟 一、作者简介 (2) 二、名词解释 (3) 三、文献索引 (4) 四、作者写该文的目的 (5) 五、作者对于永磁同步电机伺服系统的启动过程的研究.. 5 六、永磁同步电机伺服系统的前景及应用 (8) 七、永磁同步电机伺服系统的现状 (13) 八、对永磁同步电机伺服系统的相关补充 (14) 九、我对永磁同步电机伺服系统的启动过程的认识 (15)

永磁同步电机伺服系统中电机启动过程分析 内容： 一、作者简介 邓智泉：男，1969年生，电机与电器专业教授，博士生指导教师。1993年、1996年分别在东北大学获得工学硕士学位和工学博士学位。1996年4月起在南京航空航天大学开始博士后阶段研究工作，研究课题为“异步电动机直接力矩控制系统的关键问题研究”，在此期间完成中国博士后科学基金资助课题“异步电动机的非线性自适应控制”的研主要科研成果。 严仰光：1935年3月生，男，教授、博士生导师，我国著名航空电源专家，享受国务院政府特殊津贴专家，是航空电源航空科技（部级）重点实验室的创建者与首任主任。 1958年毕业于南京航空学院（现南京航空航天大学）航空电机电器专业。长期从事航空电源系统电机与控制、功率变换技术的教学和科研工作。获国家技术发明二等奖、省部级技术发明一等奖、科技进步二、三等奖多项，获授权国家发明专利36项，发表学术论文300余篇，主编专著和教材三部。培养了一大批电力电子与电力传动、电机与电器领域的知名专家和企业家，包括航空电源公司董事长、大型民营电源公司董事长、长江学者特聘教授以及重点高校电气工程学科带头人等。

工业机器人技术课程标准

[课程] 《工业机器人技术》课程标准 1 课程概述 课程名称：工业机器人技术 课程性质：专业核心课 参考学时：56学时 参考学分：学分 开设时间：第四学期 2 课程性质和任务 本课程是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，是必修课。其任务是：使学生掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器工作站系统建模及仿真等技术，培养学生具备一定的工业机器人编程及仿真设计能力。内容包括工业机器人典型应用案例、离线编程基础、机器人工作站系统模型、程序及轨迹设计、工业机器人现场编程基础知识等。 3 课程目标 知识目标 （1）熟悉工业机器人离线编程应用领域； （2）掌握离线编程软件安装过程； （3）掌握离线编程软件的工作界面使用方法； （4）掌握工业机器人工作站系统外部设备模型构建方法； （5）掌握工业机器人仿真工作站的构建流程； （6）掌握工业机器人工作站的离线编程方法； （7）掌握工业机器人工作站的仿真测试方法； （8）掌握机器人工件及工作站设备的三维建模与设计分析。 （9）掌握工业机器人的现场手动操纵。 （10）掌握工业机器人的现场轨迹编程及设计。 能力目标 （1）能安装工业机器人离线编程软件； （2）能构建工业机器人工作站系统模型；

（3）能按要求在离线编程软件下编写工作站控制程序； （4）能对工业机器人工作站进行仿真测试。 （5）能对工业机器人进行现场操纵及编程操纵。 素质目标 （1）具有分析与决策能力； （2）具有发现问题，解决问题的能力； （3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力； （4）具有组织管理能力； （5）培养良好的职业素养和一定的创新意识； （6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德； 4 课程设计思路 根据职业能力标准，以重点职业能力为依据确定课程目标，依据职业能力整合所需相关知识和技能，设计课程内容，以工作任务为载体构建“能力递进”课程。 课程结构以就业岗位对就业人员知识、技能的需求取向，通过理实一体化教学、项目式技能训练、综合案例考核等活动，构建机器人工作站典型应用、轨迹设计及编程、机械及动态装置、现场编程基础等四大模块的知识结构和能力结构，形成相应的职业能力。本课程的前续课程是《机电工程技术基础》和《PLC控制系统的设计与维护》，并为后续课程《工业机器人工作站集成与维护》、《行业应用典型工作站维护》提供相应的理论及技术支持。 课程主要内容为ISO 、IOS 15187:2000/GB/T 19399-2003、IEC 9506-3:1991、ISO/IEC 9506-3:1991、DIN7168-91、GB/T 33262-2016标准中的知识点和操作要求。 5 课程教学设计 表课程教学设计

机器人大作业

IRB1600型机器人的运动学分析及仿真

目录 1.引言................................................................................................................ - 2 - 1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 - 1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 - 2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 - 2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 - 2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 - 2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 - 3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 - 3.1 导入.................................................................................................. - 12 - 3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 - 3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 - 4. 结语............................................................................................................ - 18 - 5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -

机器人技术基础(课后习题答案)

0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 0.6什么叫冗余自由度机器人？ 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日

目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

机器人测控技术大作业

机器人测控技术 大作业 题目: 电气工程学院 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动 学生姓名： 学号： 2015 指导教师：张世杰

考虑如图1所示的双关节刚性机械臂，试分析以下问题： 图1 双关节机械臂示意图 （1） 用D-H 建模法建立上述机械臂的运动学方程； （2） 忽略重力、摩擦力和干扰项的情况下，建立该机械臂的动力学 方程； （3） 如果取11l =，20.8l =，120.5m m ==，初始状态： 11220.100.10q q q q ???? ????????=?????????? ?? 试设计一个PD 控制器，让其跟踪一条如下指定的曲线： 12sin 2sin 2d d q t q t ππ=?? =?，并利用Matlab 中给出仿真结果。 解： Y 0 X 0 X 1 Y 1 X 2 Y2

①建立坐标系 a 、机座坐标系｛0｝ b 、杆件坐标系｛i ｝ ②确定参数 d i ——相邻坐标系x 轴之间的距离； θi ——相邻坐标系x 轴之间的夹角； l i ——相邻坐标系z 轴之间的距离； αi ——相邻坐标系z 轴之间的夹角。 ③相邻杆件位姿矩阵 M 01=Rot(z,θ1)·Trans(l 1,0,0) = 1 00 01000011 011θθθθc s s c - 1 000010000101 l 001 = 1 01001 1011 1 1011θθθθθθs L c s c L s c - 同理可得： M 12=Rot(z,θ2)·Trans(l 2,0,0) = 1 01002 20222 2022θθθθθθs L c s c L s c - M 23（h ）=Rot(z,θ3)·Trans(l 3,0,0) = 1 01003 30333 3033θθθθθθs L c s c L s c -

机器人技术基础作业知识讲解

机器人技术基础作业 学院：电气与信息工程 班级：电子信息工程1302 姓名：唐佳伟 学号：A19130150 1.简要说明工业机器人的定义？ 答：工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 2.简要说明工业机器人的分类？ 答：按坐标分类 直角坐标型: 机器人在x、 y、 z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度 3简要说明工业机器人有哪些应用？ 答：目前工业机器人在制造加工中主要从事工件上下料、焊接、装配、喷涂、检验、铸造、锻压、热处理、金属切削加工等工作。 1、弧焊机器人 弧焊过程中，焊枪运动速度的稳定性和轨迹是两项重要的指标。 弧焊机器人 2、点焊机器人 性能要求 1)安装面积小，工件空间大； 2)快速完成小节距的多点定位； 3)定位精度高，以确保焊接质量； 4)持重大(490-980N)，以便携带内装变压器的焊钳； 5)示教简单，节省工时；

6)安全可靠性好。 一汽红旗轿车机器人焊接线 3、装配机器人

4.简要介绍工业机器人发展过程中的几个标志性事件？ 答：1969年，维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的手臂，全电动，6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解决方案。这使得它精确地跟踪在太空中任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应用，如装配和焊接。沙因曼则设计了第二臂的MIT 人工智能实验室，被称为“麻省理工学院的手臂。” 沙因曼，接收奖学金从Unimation发展他的设计后，卖给那些设计以Unimation 谁进一步发展他们的支持，通用汽车公司，后来它上市的可编程的通用机装配（PUMA）。 工业机器人在欧洲起飞相当快，既ABB机器人和库卡机器人带来机器人市场在1973年ABB机器人（原ASEA）推出IRB 6，世界上首位市售全电动微型处理器

《工业机器人技术》课程教学大纲

《工业机器人技术》课程教学大纲 课程名称：工业机器人技术 英文名称：Industry Robot Technology 课程编码： 学时/学分：18/1 课程性质：选修 适用专业：机械设计制造及其自动化 先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论 一、课程的目的与任务 《工业机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。其主要任务是培养学生： 1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力； 2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法； 3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的 能力； 4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。 二、教学内容及基本要求 第一章绪论 教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。 教学重点和难点：介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数，工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。 教学方法与手段：课堂教学 第一节机器人的分类 第二节工业机器人的应用和发展 1.2.1 工业机器人的应用 —1 —

1.2.2 工业机器人的发展 第三节工业机器人的基本组成及技术参数 1.3.1 工业机器人的基本组成 1.3.2 工业机器人的技术参数 1.3.3 工业机器人的坐标 1.3.4 工业机器人的参考坐标系 习题 第二章工业机器人机构 教学目的和要求：本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计形式。 教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。教学方法与手段：课堂教学 第一节机器人末端操作器 2.1.1 夹钳式取料手 2.1.2 吸附式取料手 2.1.3 专用操作器及转换器 2.1.4 仿生多指灵巧手 2.1.5 其它手 第二节机器人手腕 2.2.1 手腕的分类 2.2.2 手腕的典型结构 2.2.3 柔顺手腕结构 第三节机器人手臂 第四节机器人机座 2.4.1 固定式机器人 2.4.2 移动式机器人 第五节工业机器人的驱动与传动 2.5.1 直线驱动机构 2.5.2 旋转驱动机构 —2 —

机器人视觉大作业

机器人视觉论文 论文题目：基于opencv的手势识别院系：信息科学与工程学院 专业：信号与信息处理 姓名：孙竟豪 学号：21160211123

摘要 文中介绍了一种易于实现的快速实时手势识别算法。研究借助计算机视觉库OpenCV和微软Visual Studio 2008 搭建开发平台，通过视频方式实时提取人的手势信息，进而经二值化、膨胀腐蚀、轮廓提取、区域分割等图像处理流程甄别出当前手势中张开的手指，识别手势特征，提取出人手所包含的特定信息，并最终将手势信息作为控制仪器设备的操作指令，控制相关设备仪器。 0、引言 随着现代科技的高速发展及生活方式的转变，人们越发追求生活、工作中的智能化，希望享有简便、高效、人性化的智能操作控制方式。而伴随计算机的微型化，人机交互需求越来越高，人机友好交互也日益成为研发的热点。目前，人们已不仅仅满足按键式的操作控制，其目光已转向利用人体动作、表情变化等更加方便、友好、直观地应用智能化交互控制体系方面。近年来，国内外科学家在手势识别领域有了突破性进展。1993 年B．Thamas等人最先提出借助数据手套或在人手粘贴特殊颜色的辅助标记来进行手势动作的识别，由此开启了人们对手势识别领域的探索。随后，手势识别研究成果和各种方式的识别方法也纷然出现。从基于方向直方图的手势识别到复杂背景手势目标的捕获与识别，再到基于立体视觉的自然手势识别，每次探索都是手势识别领域内的重大突破。 1 手势识别流程及关键技术 本文将介绍一种基于 OpenCV 的实时手势识别算法，该算法是在现有手势识别技术基础上通过解决手心追踪定位问题来实现手势识别的实时性和高效性。 基于 OpenCV 的手势识别流程如图 1 所示。首先通过视频流采集实时手势图像，而后进行包括图像增强、图像锐化在内的图像预处理，目的是提高图像清晰度并明晰轮廓边缘。根据肤色在 YCrCb 色彩空间中的自适应阈值对图像进行二值化处理，提取图像中所有的肤色以及类肤色像素点，而后经过膨胀、腐蚀、图像平滑处理后，祛除小块的类肤色区域干扰，得到若干块面积较大的肤色区域; 此时根据各个肤色区域的轮廓特征进行甄选，获取目标手势区域，而后根据目标区域的特征进行识别，确定当前手势，获取手势信息。

机器人课程考核大作业-2013年概要

《机器人技术基础》课程考核大作业 一、进行课程学习考核(大作业形式的目的: 工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节,是机械类基础课程的延伸,可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展,可以为毕业设计和就业工作打下良好基础,其目的是: 1、通过资料查询与整理,联系生产实际,运用所学过的知识,使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。 2、利用机械类的前序课知识,学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法,学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计” 、“参数设计” 、“组成机构原理与分析” 、“机械结构装置设计” 、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。 3、加强机械设计中基本技能的训练, 如:设计计算能力, 运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力,以及机械、电气系统的综合运用能力。 二、同学可以选择的课题领域: 1. 玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人 2. 化学工业中应用的工业机器人 3. 建筑行业应用的工业机器人 4. 塑料工业中应用的工业机器人(如:装配、搬运 5. 用于包装工业的工业机器人 6. 电气和电子工业中应用的工业机器人:工件搬运和存放的工业机器人 7. 特殊行业应用的工业机器人(如:医疗、残疾、家庭

8. 用于金属生产和加工的工业机器人 9. 用于木加工业的工业机器人:木加工行业装配和搬运的工业机器人 10. 用于食品供应和加工的工业机器人:食品工业中的装配和搬运的工业机器人 11. 承担复杂机具搬运任务的工业机器人 12. 搬运和托盘堆码应用的工业机器人 13. 普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人 14. 用于机床上下料件的工业机器人 15. 用于粘接和密封的工业机器人 16. 用于金属生产和加工的工业机器人 17. 锻冶场所装卸的工业机器人 18. 金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人 19. 用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人 三、设计内容与要求: 1.介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系,理解其机、电组成系统的要求(包括:需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等,掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容,初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。 2.介绍工业机器人系统的总体设计的概念及一般过程,包括明确总体布局设计的内容, 掌握总体布局设计的要求,以及确定主要的技术参数、总体设计图的内容。

工业机器人课程

1、请为工业机器人和智能机器人给出定义。 答：工业机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来完成各种任务并具有编程能力的多功能机械手。 智能机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。 2、简述工业机器人的组成部分及其作用。 答：工业机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。 其中，机械系统由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成；工业机器人的机械系统的作用相当于人的身体。 驱动系统可分为电气、液压、气压驱动系统以及它们结合起来应用的综合系统组合；该部分的作用相当于人的肌肉。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能；该部分的作用相当于人的大脑。 感知系统由内部传感器和外部传感器组成。其中，内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控

制系统提供反馈信息；外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度、接触程度等，用于引导机器人，便于其识别物体并作出相应的处理。 该部分的作用相当于人的五官。 3、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答：自由度：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手爪（末端操作器）的开合自由度。 重复定位精度：工业机器人的精度指定位精度和重复定位精度。重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力。 工作范围：工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能达到的的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力：承载能力是指机器人的工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 4、工业机器人按坐标形式分为哪几类？各有什么特点？ 答：工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 直角坐标型：机器人的运动方程可独立处理，且方程是

《工业机器人技术》电子教案.docx

XXXXXXXX）学院 教师课时授课计划 教师姓名 XXX 课程名称工业机器人技术授课时数4累计课时4 授课日期XXXX 年月日XXXX 年月日XXXX年月日授课班级工业控制 141 、 142XXXXX XXXXX 第1/2讲项目一：工业机器人应用技术概述 1、工业机器人的行业应用领域。 知识点2、工业机器人的种类品牌机器特征。 教学目标 3、工业机器人的类型与基本组成结构。 能力培养了解并掌握工业机器人的基本功能、结构及在自动化生产中的应用。 教学重点工业机器人的类型、品牌、市场及其功能应用分析。 教学难点工业机器人的类型与基本组成结构。 教具XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 作业复习本节课程的内容、预习下一讲课程内容。 教学内容 ---- 过程教学方法说明 时间（分钟）新课引入： 通过工业机器人在各个行业的十大典型应用视频引入视频与讨论结 介绍20 分合 本课题，了解工业机器人在自动化生产领域中的功能与作 用，工业机器人的使用安全规则。 典型行业应用介绍： 1、讲解工业机器人典型搬运领域的应用与分析。 2、讲解工业机器人典型焊接领域的应用与分析。 3、讲解工业机器人典型组装领域的应用与分析。视频讲授重点60 分 4、讲解工业机器人典型喷涂领域的应用与分析。 5、讲解工业机器人典型上下料领域的应用与分析。 6、讲解工业机器人典型分拣领域的应用与分析。 典型类型及品牌介绍：

1、讲解六轴工业机器人的功能及介绍。 2、讲解四轴工业机器人的功能及介绍。 视频讲授操 3、讲解高速并联机器人的功能及介绍。难点80 分 作 4、讲解双臂智能工业机器人的功能及介绍。 5、ABB/KUKA 安川 /发那科品牌工业机器人介绍。 7、讲解工业机器人的基本结构。 课堂小结总结介绍20 分 合计共180分 1

机器人技术大作业

大作业：PUMA 机器人 1. 坐标系建立 利用D-H 参数法建立坐标系： 2．D-H 参数表 关节 i θ(?) i α(?) i l i d 运动范围 1 90 -90 0 0 -160°~160° 2 0 0 a 2 d 2 -225°~45° 3 90 90 -a 3 0 -45°~225° 4 0 -90 0 4d -110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 6 6d -266°~266° 3. 正运动学推导

3.1变换矩阵求取 1 i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 00 1i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθ θαθαθθααα----????-? ?=?????? 列各D-H 变换矩阵如下： 110101010010000 01-????? ?=??-? ???c s s c A 2212222 02220200 10 001c s a c s c a s A d -??????=?? ???? 33233 03 3303301000001c s a c s c a s A -?? ??--??=?? ? ? ?? 344404040400100001-??????=??-????c s s c A d 45 50 5 0505001000001c s s c A ????-??=?? ?? ?? 5666-6 066000010 001c s s c A d ?? ????=?? ???? 注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ== 又由00123456123456T A A A A A A =?????，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得： ??????? ?? ???=10 0060 pz az sz nz py ay sy ny px ax sx nx T 其中 - c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ??? ??? ?=??

工业机器人技术课程标准

工业机器人技术课程标准 Prepared on 24 November 2020

[课程] 《工业机器人技术》课程标准 1 课程概述 课程名称：工业机器人技术 课程性质：专业核心课 参考学时：56学时 参考学分：学分 开设时间：第四学期 2 课程性质和任务 本课程是工业机器人技术专业的一门专业核心课程，是必修课。其任务是：使学生掌握工业机器人系统构成、工业机器人编程等知识和进行机器工作站系统建模及仿真等技术，培养学生具备一定的工业机器人编程及仿真设计能力。内容包括工业机器人典型应用案例、离线编程基础、机器人工作站系统模型、程序及轨迹设计、工业机器人现场编程基础知识等。 3 课程目标 知识目标 （1）熟悉工业机器人离线编程应用领域； （2）掌握离线编程软件安装过程； （3）掌握离线编程软件的工作界面使用方法； （4）掌握工业机器人工作站系统外部设备模型构建方法； （5）掌握工业机器人仿真工作站的构建流程； （6）掌握工业机器人工作站的离线编程方法； （7）掌握工业机器人工作站的仿真测试方法； （8）掌握机器人工件及工作站设备的三维建模与设计分析。

（9）掌握工业机器人的现场手动操纵。 （10）掌握工业机器人的现场轨迹编程及设计。 能力目标 （1）能安装工业机器人离线编程软件； （2）能构建工业机器人工作站系统模型； （3）能按要求在离线编程软件下编写工作站控制程序； （4）能对工业机器人工作站进行仿真测试。 （5）能对工业机器人进行现场操纵及编程操纵。 素质目标 （1）具有分析与决策能力； （2）具有发现问题，解决问题的能力； （3）具有良好的心理素质、职业道德素质以及高度责任心和良好的团队合作能力； （4）具有组织管理能力； （5）培养良好的职业素养和一定的创新意识； （6）养成“认真负责、精检细修、文明生产、安全生产”等良好的职业道德； 4 课程设计思路 根据职业能力标准，以重点职业能力为依据确定课程目标，依据职业能力整合所需相关知识和技能，设计课程内容，以工作任务为载体构建“能力递进”课程。

机器人技术大作业

可编辑版 《机器人技术》大作业 （2015年秋季学期） 题目工业机器人概述 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化 报告提交日期2015年12月5日 哈尔滨工业大学 .

内容及要求 1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机器人； 仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考： 1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)； 2) 机器人的运动学及动力学分析； 3) 机器人的控制及轨迹规划； 4) 驱动及伺服系统设计； 5) 电气控制电路图及部分控制子程序。 2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献； 4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。 8.此页不得删除。 评语： 成绩（20分）：教师签名： 年月 日

工业机器人概述 机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多种学科。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经成为人类的好帮手。在航空航天，深海探测中，往往使用机器人代替人类去完成复杂的极限工作任务。 工业机器人是一个多功能、多自由度的机械和电气一体化的自动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。它结合制造主机或生产线，可以形成一个单一的或多台机器自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。目前，工业机器人技术飞速发展，在生产中的应用日益广泛，已成为现代制造业重要的生产高度自动化设备。 一、工业机器人特性 自20世纪60年代美国第一代机器人的开始，工业机器人的发展和应用迅速发展起来，工业机器人的最重要的特性概括如下。 1、可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人能根据工作环境不同、做出相应规划和变化，因而在小批量多品种的高效柔性制造过程可以起到很好的作用，是柔性制造系统（FMS）的重要组成部分。 2、拟人化。工业机器人在机械结构上类似于人体行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪和部分，在控制上有计算机类似大脑。此外，智能工业机器人具有许多类似生物传的感器，如皮肤接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声传感器、语言功能等。该传感器提高了自适应能力。 3、通用性。除了专门的特种工业机器人外，一般工业机器人在执行不同任务时具有很好的通用性。例如，更换工业机器人末端执行器（夹具、工具等）可以执行不同的任务。 4、机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但总结起来就是是机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外界环境信息的能力，而且具有记忆、语言理解、图像识别、推理和判断等能力，这与微电子技术、特别是计算机技术的应用有着密切的关系。因此，机器人技术的发展将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用也可以验证一个国家科技和工业技术的发展和水平。 二、工业机器人组成 工业机器人系统由三大部分和六个子系统组成。三大部分：机部分、传感部分、控制部分。六个子系统：驱动系统、机械结构系统、感觉系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。 1、驱动系统，要使机器人运行起来，就需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动

机器人技术基础试卷A

一、填空题（共20分，每空格1分） 1.阿西莫夫“机器人三定律”是： （1）________________________________________________ （2）________________________________________________ （3）________________________________________________ 2.按机械结构坐标形式，机器人可分为： ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ 3.完全确定一空间任意物体的位置和姿态，至少需要___________个自由度数 目。 4.手部机构设计分为哪两大类？________________。 5.机器人控制系统的组成分为哪四大部分？__________________________， _____________________，_________________，___________ 6. 一般机器人控制性能要求分为哪四大类？___________，____________，

01050401-1 _______________，___________________。 7．机器人设计的三个阶段是____________，_________________，______________________。 1. （5分）结合人的臂各关节自由度数目，描述机器人自由度的含义。 2. （5分）结合实验室FESTO系统的机器人手爪，机器人实现零件抓取和装配的轨迹如何得到？至少列举两种方法并简要说明。 3. (5分)在安装空间小，要求功率大，而又充满易燃气体的环境中，哪种电机比较 合适，为什么？

机器人技术基础(课后习题答案)

简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 工业机器人与数控机床有什么区别 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。 什么叫冗余自由度机器人 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 题图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。