机器人入门大作业

姓名：王兆南

学号：2010123136

班级：电气2291

机器人入门

—机器人-Robot

绪论

它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。

关键词：机器人。

一机器人型号

这一次的作业按照老师的要求我选取的是YL-335B其中的装配单元。

（1）产品介绍：

亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。其外观如图所其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。

在YL-335B设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。

在控制方面，YL-335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，

组建成一个小型的PLC网络。小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC网络技术，将为进一步学习现场总线技术、工业以太网技术等打下了良好的基础。

二装配单元介绍

装配单元的功能是完成将该单元料仓内的黑色或白色小圆柱工件嵌入到放置在装配料斗的待装配工件中的装配过程。

装配单元的结构组成包括：管形料仓，供料机构，回转物料台，机械手，待装配工件的定位机构，气动系统及其阀组，信号采集及其自动控制系统，以及用于电器连接的端子排组件，整条生产线状态指示的信号灯和用于其他机构安装的铝型材支架及底板，传感器安装支架等

其它附件。如下图：

（1）管形料仓在塑料圆管底部和底座处分别安装了2个漫反射光电传感器（CX-441型），并在料仓塑料圆柱上纵向铣槽，以使光电传感器的红外光斑能可靠照射到被检测的物料上（2）回转物料台图中的光电传感器3和光电传感器4分别用来检测左面和右面料盘是否有

零件。两个光电传感器均也选用CX-441型。

（3）装配台料斗为了确定装配台料斗内是否放置了待装配工件，使用了光纤传感器进行检测。料斗的侧面开了一个M6的螺孔，光纤传感器的光纤头就固定在螺孔内,

三传感器介绍

（1）认知光纤传感器

光纤传感器也是光电传感器的一种，它由光纤单元、放大器两部分组成。其工作原理示意图如图所示。投光器和受光器均在放大器内，投光器发出的光线通过一条光纤内部从端面（光纤头）以约60°的角度扩散，照射到检测物体上；同样，反射回来的光线通过另一条光纤的内部回送到受光器。

光纤传感器的工作原理。

光纤式光电接近开关的放大器的灵敏度调节范围较大。当光纤传感器灵敏度调得较小时，反射性较差的黑色物体，光电探测器无法接收到反射信号；而反射性较好的

白色物体，光电探测器就可以接收到反射信号。反之，若调高光纤传感器灵敏度，则即使对反射性较差的黑色物体，光电探测器也可以接收到反射信号。

光纤传感器由于检测部（光纤）中完全没有电气部分，所以耐干扰等耐环境性良好，并且具有光纤头可安装在很小空间的地方，传输距离远，使用寿命长等优点。

下面以YL335B装置上使用的E3Z-NA11型光纤传感器（欧姆龙公司产）放大器单

E3Z-NA11型光纤传感器电路框图如图所示，接线时请注意根据导线颜色判断电源极性和信号输出线，切勿把信号输出线直接连接到电源+24V端。

光纤传感器的电路框图

（2）认识光电传感器

A 光电式接近开关的类型

“光电传感器”是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化等的传感器。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。

光电式接近开关主要由光发射器和光接收器构成。如果光发射器发射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射，到达光接收器的量将会发生变化。光接收器的敏感元件将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。大多使用可视光（主要为红色，也用绿色、蓝色来判断颜色）和红外光。

按照接收器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式3种，如图所示。

图所示光电式接近开关的类型

B漫射式光电开关

漫射式光电开关是利用光照射到被测物体上后反射回来的光线而工作的，由于物体反射的光线为漫射光，故称为漫射式光电接近开关。它的光发射器与光接收器处于同一侧位置，且为一体化结构。在工作时，光发射器始终发射检测光，若接近开关前方一定距离内没有物体，则没有光被反射到接收器，接近开关处于常态而不动作；反之若接近开关的前方一定距离内出现物体，只要反射回来的光强度足够，则接收器接收到足够的漫射光就会使接近开关动作而改变输出的状态。图(b)为漫射式光电接近开关的工作原理示意图

C 动作选择开关的功能是选择受光动作(Light) 或遮光动作(Drag)模式。即，当此开关按顺时针方向充分旋转时（L侧），则进入检测-ON模式；当此开关按逆时针方向充分旋转时（

D 侧），则进入检测-OFF模式。

D 工作状态指示灯为橙色LED(输出ON时亮起)，稳定指示灯为绿色LED(稳定工作状态时亮起)。

E 距离设定旋钮是5回转调节器，调整距离时注意逐步轻微旋转，否则若充分旋转距离调节器会空转。调整的方法与所选择的检测模式有关。

F CX-441型光电开关有4根引出线，其内部电路原理框图如图所示。除电源进线、信号输出线（NPN型晶体管集电极开路输出）外，尚有1根粉红色的检测模式选择输入线，用于根据背景和检测物体之间的位置选择BGS或FGS功能：当选择BGS功能

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时，粉红色线应连接到0V；若选择FGS功能，则粉红色线应连接到+V。

CX-441光电传感器电路原理图

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。

外国牛人教你一步步快速打造首台机器人

外国牛人教你一步步快速打造首台机器人 （超详细） 这是一个方法最简单，入门最快速的机器人制造教程。 这里面说到的东西都非常简单，看过这些教程以后，你可以在几个小时内制造出一个机器人。何乐而不为呢？ 由于有很多细小的东西需要你们去了解，以下就给你介绍这些东西，而没有其他。如果你对所要求的掌握的东西有两年的应用经验的话，你可以快速跳过这些介绍，然后个小时完成一个机器人的制作。尽管都很容易，但学习还是要花费时间的，为了有一个美好的周末，让我们花一些时间，去了解这全部的资料。 此处还有一起关于怎样建造机器人的另外一些资料。这主要是集中在如何使你更快速的建造机器人。你不需要了解任何的知识？你将会将所有基础性的东西做的很好。 材料需求 以前购买这些材料是非常困难的，因为没有一个专门的网店能提供所有的东西，你需要从不同的店里购买。 但幸运的是有一些网店已经根据说明提供了他们的整套装备，如： Jaxx’s shop（美国网店） Solarbotics shop（加拿大网店） Hobby2go （印度网店） 如果你从哪些网店购买东西，你还可以成为https://www.sodocs.net/doc/4410179826.html,的会员，因为要成为上面名单的一员，他们要和我们联系，我们之间就会达成了一种交易。 如果你不想买LMR套装，你可以通过google从网店购到你所需要的任何配件。只要在网店上有得卖，无论你在任何国家，你都想得到你想要的产品。 无论你通过什么途径得到配件，以下这些是必须的： 一个PICAXE-28开发板

这个28针的开发板就像马里奥兄弟一样有趣，充满着各种附带的和隐蔽的功能，这会使你有兴趣在上面多次玩弄。这是一个非常好的板子，会令你迫不及待的去做机器人， 排针

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）。

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

智能小车制作入门篇

智能小车制作入门篇 最近接触了很多机器人爱好者，很多人都对机器人技术展示出了浓厚的兴趣，也在计划如何动手制作自己的第一个机器人。但是似乎很多的人都摸不到门路，只能是站在大门外满怀兴趣的向内观望，观望了一阵兴趣渐失只好叹口气走开…… 很多初学者可能都是看了一些视频或是现场的比赛，勾起了儿时的美好回忆，兴起了自己动手制作机器人的念头，很多人可能并不是嵌入式开发的业内人士，甚至没有听说过单片机、步进电机这些名词，看着别人满地乱跑的各种机器人，颇有无处下手的感觉。有的人一上来就准备做一个可以双足行走的人形机器人，可以平稳行走，可以靠摄像头来读取环境信息，可以语音识别，最好还可以变形…… ：—（

我的意见是：新手最好还是老老实实的从小车开始吧。人形机器人可以说是一个系统的大工程，不是一个人玩的起来的，而且资金上的投入也是不可计量的。一个人形机器人的成型产品最少要卖到几千块——要知道，你在开发过程中是不可能没有错误投入的。机器人小车技术上门槛较低，资金投入也少，市场上的各种产品和零配件的支持也较多，虽然简单，但可以实现的功能可一点也不少。 我在这里凭自己的经验介绍一些自己动手制作机器人小车的基础知识，如果你是曾经自己动手做过的高手，那么你可以绕行，我这里介绍的都是为未入门者准备的最基本的理论知识和一些动手经验。 那么现在我们开始，首先是理论部分——小车的控制结构。 [一]小车的整体控制系统 小车是怎么来控制的？为什么小车判断出障碍物后可以自动的绕开？ 理论：控制工程——处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。包括对自动控制系统提出要求（即规定指标）、进行设计、构造、运行、分析、检验等过程。它是在电气工程和机械工程的基础上发展起来的。 闭环控制：闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统。 开环控制：开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 一般稍微复杂一点的机器人小车都是闭环控制，也就是说它有一个反馈机制，会根据自己配备的各种传感器来读取环境信息，并且根据这些环境信息来决定自己下一步的行动，决定好后将行动指令发给执行系统，使机器人做出合适的动作。当然也有的机器人小车是开环控制，我就见过一个机器人小车配了一支笔，将机器人放在纸上，机器人一转，刷的一下在纸上画出一个圈来，当然由于摩擦力和机械误差等原因，画出来的圆圈可能不闭合，也可能不圆。不过人家阿Ｑ都说了：“孙子才画的圆呢……” 有点迷糊？没关系，其实简单一点说就是这样：机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。

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。

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 ??? ??? ?=??

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）。

哈尔滨工业大学机械课程机器人技术课程大作业

机器人技术课程作业——PUMA机器人 如上图所示的PUMA机器人，要求实现右图所示的运动，求解： ①建立坐标系； ②给出D-H参数表； ③推导正运动学、逆运动学； ④编程得出工作空间。 解： ①建立坐标系 a、建立原始坐标系

b、坐标系简化 ②给出D-H参数表 a、PUMA机器人的杆件参数 d0.6604m，1 d 0.14909m， 2 d 0.43307m， 4 d 0.05625m 6 a 0.4318m，a3 0.02032m 2 b、D-H参数表 关节i i i L i d i 运动范围 1 90 0 0 0 -160 o~160o o o 2 0 -90 0 d2 0.14909m -225 ~45 3 -90 0 a2 0.4318m 0 -45 o ~225o 4 0 -90 a3 0.02032m d4 0.43307m -110 o ~170o 5 0 90 0 0 -100 o ~100o 6 0 -90 0 d6 0.05625m -266 o ~266o

③推导正运动学、逆运动学 a、正运动学推导 c s0a i i i 1 由式i1 T i s c c c s d s i i1i i1i1i i1 s s c s c d c i i1i i1i1i i1 可得：0001 c s 1100c s 22 00c s0a 332 0 T 1s c 00 11 0010 1 T 2 001 d 2 s c 22 00 2 T 3 s c 00 33 0010 000100010001 c s0a 443 c s 55 00c s 66 00 3 T 4001 d 4 s c 44 00 4 T 5 0010 s c 55 005T 6 0010 s c 66 00 000100010001 由0012345 T T T T T T T，得机械手变换矩阵： 6123456 n o a p x x x x 0 T 6n o a p y y y y n o a p z z z z 0001 n c(c c c c s s c)s c s c c c s s s c s x236541641236516541641 n c(c c c s s s s)s c s s c c s c s c c y236541641236516541641 n s(c c c s s)c c s z23654642365 o c(s c c c c s c)s s s c s c s s c c s x236541641236516541641 o c(s c c s c s s)s s s s s s c c c c c y236541641236516451641 o s(s c c s s)c c s z23654642365 a c s c c s c c s s s x235412351541 a c s c s s c s s s c y235412351541 a c c s s c z2352354

机器人制作教程

两年前，爸爸给我买了套机器人组合套件，希望我在进入小学高年级之前掌握基本的机器人知识。去年暑假爸爸辅导我阅读《简易机器人制作》（江苏教育）一书，开始学习认识机器人，掌握初级的计算机控制和简单的机械知识。这个寒假我利用所掌握的知识，在爸爸指导下，开始实际制作一个简单的完整模型——智能机器人小车。 一、小车功能介绍 智能机器人小车可独立完成4个功能： 1、小车碰壁拐弯——小车在行进过程中碰到障碍物倒退拐弯并继续前行； 2、小车悬崖回头——小车在浅色水平桌面行进，探测到行进方向是桌子边沿时停步并转弯回头； 3、小车边走边唱——小车在行进过程中播放音乐； 4、小车走8字——小车按照8字的形状行走； 二、设计思路 最初爸爸找到一个类似范例，但由于结构件不同，而且没有源程序，我们参考了这个范例的结构和功能，经过独立思考，多次实验调测，完成这个小车的制作。 1、确定任务 依照不同程序，能够分别使小车完成碰壁拐弯、边走边唱、悬崖回头和走8字。 2、确定总方案 根据任务确定智能小车所需完成的动作，小车需要具备探测障碍物、探测桌面边沿、以及相应需要完成的前进、后退、拐弯、唱歌这些动作。 3、结构设计

结构设计成有两个电机分别控制两个后轮，前轮使用一个万向轮，另外需要一个接触传感器和一个双光反射传感器。结构上需要将接触传感器触点放在小车最前端，双光反射传感器设在接触传感器稍微靠后的位置，面向地面，距地面8-10mm。结构设计中的难点是万向轮很容易卡住，连接线不够长影响控制板安装位置。 4、控制电路设计 控制电路要设计成让传感器（接触传感器、光反射传感器）判断有没有信号，然后确定两个电机正转或反转，实现小车前进、后退和拐弯这些动作。 5、控制软件设计 软件设计首先需要制定机器人控制的输入输出分配方案： 根据所要完成的任务，绘制出控制软件的流程图草案，并最终完成软件程序流程。 6、组装调试 根据设计安装好小车，并将完成的程序写入主控制器中，然后让它试运行，再找出结构或程序的问题，不断的调试，直到将问题解决。 三、制作总结 制作成功这个智能机器人小车，我感觉很有成就感。这个制作加深了我对计算机控制基本知识的理解，激发了我继续深入学习机器人制作的兴趣。在现有小车的结构下，我还将编写新的控制程序，完成小车的第五个动作——沿黑线轨迹行走，并且进一步通过学习子程序的调用，把小车的五个动作集合到一起，通过接触传感器预先设定，完成不同的动作。未来还计划把这个小车改装成一个服务机器人，可以在不同的指定位置拿水杯、倒水和放杯。 附录一、智能机器人小车外观介绍

机器人大作业

自动喷涂机器人 B09113 组长：李子浩20094011315 组员：王国锋20094011329 李广建20094011319 郑宗浩20094011338

一、自动喷涂机器人的好处 自动喷涂机因其喷涂质量好，喷涂表面质量稳定，工人劳动条件好，能降低动力消耗，价格适中等特点深受中小规模汽车涂装线青睐而广泛被采用。然而，随着我国汽车T．业的高速发展．对汽车产品产量和质量提出了更高的要求，现有自动喷涂机大多存在控制精度不够、柔性低、喷涂轨迹单一化、浪费油漆等缺点，已经不能适应当前汽车生产的柔性化和订单生产模式，严重制约了当前汽车工业的发展。相对于自动喷涂机，喷涂机器人具有如下显著优点： 1轨迹灵活，可完成车身内表面和外表面的喷涂任务，仿形喷涂轨迹精确，提高了涂膜的均匀性，降低过喷涂量和清洗溶剂的用量．提高材料的利用率，对环境保护也起到了一定的作用。 2柔性大，工作范围太，可实现多品种车型的混线生产，如轿车、旅行车、皮卡等车身混线生产。 3易操作和维护。可离线编程，大大缩短现场调试时间；模块化的设计可实现快速安装和更换元器件，极大地缩短维修时间。 4设备利用率高，往复式自动喷涂机利用率一般仅为40％～60％，而喷涂机人的利用率可达90％～95％。由于上述优点，喷涂机器人应成为汽车工业喷涂生产线的首选设备，然而由于我国工业机器人技术的局限，自主研发的喷涂机器人往往存在精度不够，控制能力低下的缺点，目前我国大多数汽车涂装生产线仍然在采用自动喷涂机设备，少数企业所采用的自动喷涂机器人大部分都是来自圜外的设备制造商(如ABB、安川等)，成套引进这些设备不仅价格昂贵，而且维护成本高，一旦设备出现故障，维修周期较长，更甚者有可能在维修期间导致整条生产线的停产，造成企业巨大的资源浪费和财产损失。因此实现自动静电涂装设备的国产化，提高对喷涂机器人的研究水平，打破国外厂商的技术垄断成为当前亟需解决的问题，这对于我国机器人产业以及汽车产业都具有重大意义。 二、国内近况 在国内，喷涂机器人的研究始于上世纪八九十年代，最早开始喷涂机器人研究的是北京机械工业自动化研究所机器人中心，从七十年代初就开始了工业机器人及其应用的研究，一方面做为我国工业机器人行业归口单位，长期代销国外的喷涂机器人，同时在国外喷涂机器人的基础上开展研究，并研发周边技术，在喷涂机器人产品中先后开发出PJ系列电液伺服喷涂机器人PJ．1、PJ．1A、PJ．IB、PJ-500和EP系列电动喷漆机器人EPS．500、EPR 一600等。近年来由于国内汽车制造业和大型的机械制造业的发展和需求，我国的许多汽车厂家和制造业公司也正在开发和研究适合自己的喷涂机器人。同时许多国外知名喷涂机器人厂家纷纷与国内企业合作或者在国内设立分公司。如MOTOMAN与国内首钢合作，生产和研发喷涂等工业机器人；ABB也在中国的上海和北京设立分公司，主要销售喷涂和非喷涂两类工业机器人。到目前为止，喷涂机器人己成为国内市场上最多，但国内自主研发和生产的喷涂机器人一般工作不够稳定，机器人重复精度低，使用寿命短，喷涂质量不理想，至今还未成功应用于汽车车身喷涂生产线。国内使用喷涂机器人的汽车制造厂家基本上都是采用国外的喷涂机器人，并且很多是照搬国外整条生产线，却普遍存在消化难、维修难、升级难等问题，从而难以真正发挥设备的作用，也有少数企业采用人工半自动喷涂，喷涂产品的质量难以保证，工人劳动强度大，而且涂料对人体健康有很大的损害，因而开发适合于国内生产实际的高精度的喷涂机器人系统显得非常迫切和必要。 三、我组经过细心讨论研究如下

如何着手制作一个机器人小车--给初学者

如何着手制作一个机器人小车--给初学者 2009-02-10 09:33 来源：机器人天空原创作者：湖泊时间：2008-12-21 最近接触了很多机器人爱好者，很多人都对机器人技术展示出了浓厚的兴趣，也在计划如何动手制作自己的第一个机器人。但是似乎很多的人都摸不到门路，只能是站在大门外满怀兴趣的向内观望，观望了一阵兴趣渐失只好叹口气走开…… 很多初学者可能都是看了一些视频或是现场的比赛，勾起了儿时的美好回忆，兴起了自己动手制作机器人的念头，很多人可能并不是嵌入式开发的业内人士，甚至没有听说过单片机、步进电机这些名词，看着别人满地乱跑的各种机器人，颇有无处下手的感觉。有的人一上来就准备做一个可以双足行走的人形机器人，可以平稳行走，可以靠摄像头来读取环境信息，可以语音识别，最好还可以变形…… ：—（ 我的意见是：新手最好还是老老实实的从小车开始吧。人形机器人可以说是一个系统的大工程，不是一个人玩的起来的，而且资金上的投入也是不可计量的。一个人形机器人的成型产品最少要卖到几千块——要知道，你在开发过程中是不可能没有错误投入的。机器人小车技术上门槛较低，资金投入也少，市场上的各种产品和零配件的支持也较多，虽然简单，但可以实现的功能可一点也不少。 我在这里凭自己的经验介绍一些自己动手制作机器人小车的基础知识，如果你是曾经自己动手做过的高手，那么你可以绕行，我这里介绍的都是为未入门者准备的最基本的理论知识和一些动手经验。 那么现在我们开始，首先是理论部分——小车的控制结构。 [一]小车的整体控制系统 小车是怎么来控制的？为什么小车判断出障碍物后可以自动的绕开？ 理论：控制工程——处理自动控制系统各种工程实现问题的综合性工程技术。包括对自动控制系统提出要求（即规定指标）、进行设计、构造、运行、分析、检验等过程。它是在电气工程和机械工程的基础上发展起来的。 闭环控制：闭环控制有反馈环节，通过反馈系统使系统的精确度提高，响应时间缩短，适合