实验指导书(机器人
机器人实验指导书
实验1机器人机械系统一、实验目的1、了解机器人机械系统的组成；2、了解机器人机械系统各部分的原理和作用；3、掌握机器人单轴运动的方法；二、实验设备1、RBT-5T/S02S教学机器人一台2、RBT-5T/S02S教学机器人控制系统软件一套3、装有运动控制卡的计算机一台三、实验原理RBT-5T/S02S五自由度教学机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。
基本机械结构连接方式为原动部件——传动部件——执行部件。
机器人的传动简图如图2——1所示。
图2-1机器人的传动简图Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、同步带、减速器构成，Ⅱ关节传动链有伺服电机、减速器构成，Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成，Ⅳ关节传动链主要由步进电机、公布戴、减速器构成，Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、锥齿轮、减速器构成在机器人末端还有一个气动的夹持器。
本机器人中，远东部件包括步进电机河伺服电机两大类，关节Ⅰ、Ⅱ采用交流伺服电机驱动方式：关节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ采用步进电机驱动方式。
本机器人中采用了带传动、谐波减速传动、锥齿轮传动三种传动方式。
执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。
下面对在RBT-5T/S02S五自由度教学机器人中采用的各种传动部件的工作原理及特点作一简单介绍。
1、同步齿形带传动同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形（图2-2）。
带轮轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。
由于带与轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步齿形带传动。
同步齿形带传动如下特点：1.平均传动比准确；2.带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；3.由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛；4.效率较高，约为0.98。
5.带及带轮价格较高，对制造安装要求高。
同步齿形带常用于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。
机器人技术作业指导书
机器人技术作业指导书一、简介机器人技术是指利用计算机科学、人工智能、机械工程等相关学科知识和技术，开发和制造能够自主执行任务的机器人系统。
在本任务指导书中，我们将介绍机器人技术的基本原理、操作方法以及常见应用场景，帮助同学们更好地掌握和应用机器人技术。
二、机器人技术基础知识1. 机器人定义和分类机器人是一种能够执行人类给定任务的自动化设备。
根据机器人的外观和应用领域的不同，可以将其分为工业机器人、服务机器人、医疗机器人等多个类别。
2. 机器人感知与定位机器人通过传感器获取周围环境信息，并根据这些信息对自身位置进行定位。
感知与定位是机器人实现自主导航和操作任务的基础。
3. 机器人运动控制机器人运动控制涉及机器人的路径规划和运动规划，通过算法和控制器实现机器人的精确运动和动作执行。
三、机器人操作方法1. 远程操作机器人可以通过远程控制器进行操作，远程操作可以减少人工接触，降低风险，适用于高风险环境和远距离操作。
2. 自主导航机器人通过内置算法和传感器，能够自主感知环境、规划路径并实现自主导航，适用于需要长时间工作或复杂环境下的应用。
3. 人机协作机器人与人类进行密切配合，通过感应人类的动作和指令，实现协同操作。
人机协作在工业生产、医疗护理等领域有广泛应用。
四、机器人技术应用场景1. 工业自动化工业机器人在生产线上完成重复性工作，提高生产效率，降低劳动强度，广泛应用于汽车制造、电子生产等行业。
2. 医疗服务医疗机器人在手术、康复护理等领域发挥着重要作用，能够提高手术的准确性和安全性，辅助康复治疗，减轻医护人员负担。
3. 农业领域农业机器人可以自动化完成农田作业，如播种、施肥、除草等，提高生产效率，减少劳动力需求，为农业生产带来新的变革。
五、机器人技术的挑战与未来发展1. 感知能力的提升当前机器人在复杂环境下的感知能力仍有限，需要进一步加强对环境的感知和理解，提高自主决策能力。
2. 人工智能的融合机器人技术与人工智能的融合将会推动机器人领域的进一步发展，使机器人能够更好地理解和适应人类需求。
机器人实验指导书
实验一机器人运动学实验一、基本理论本实验以SCARA四自由度机械臂为例研究机器人的运动学问题。
机器人运动学问题包括运动学方程的表示,运动学方程的正解、反解等，这些是研究机器人动力学和机器人控制的重要基础，也是开放式机器人系统轨迹规划的重要基础。
机械臂杆件链的最末端是机器人工作的末端执行器（或者机械手)，末端执行器的位姿是机器人运动学研究的目标，对于位姿的描述常有两种方法：关节坐标空间法和直角坐标空间法。
关节坐标空间：末端执行器的位姿直接由各个关节的坐标来确定,所有关节变量构成一个关节矢量,关节矢量构成的空间称为关节坐标空间。
图1—1是GRB400机械臂的关节坐标空间的定义。
因为关节坐标是机器人运动控制直接可以操纵的，因此这种描述对于运动控制是非常直接的。
图1-1 机器人的关节坐标空间图1-2 机器人的直角坐标空间法直角坐标空间:机器人末端的位置和方位也可用所在的直角坐标空间的坐标及方位角来描述，当描述机器人的操作任务时,对于使用者来讲采用直角坐标更为直观和方便(如图1-2）.当机器人末端执行器的关节坐标给定时，求解其在直角坐标系中的坐标就是正向运动学求解（运动学正解）问题;反之，当末端执行器在直角坐标系中的坐标给定时求出对应的关节坐标就是机器人运动学逆解(运动学反解）问题.运动学反解问题相对难度较大，但在机器人控制中占有重要的地位。
机器人逆运动学求解问题包括解的存在性、唯一性及解法三个问题。
存在性：至少存在一组关节变量来产生期望的末端执行器位姿,如果给定末端执行器位置在工作空间外，则解不存在.唯一性：对于给定的位姿，仅有一组关节变量来产生希望的机器人位姿。
机器人运动学逆解的数目决定于关节数目、连杆参数和关节变量的活动范围。
通常按照最短行程的准则来选择最优解，尽量使每个关节的移动量最小。
解法：逆运动学的解法有封闭解法和数值解法两种.在末端位姿已知的情况下,封闭解法可以给出每个关节变量的数学函数表达式；数值解法则使用递推算法给出关节变量的具体数值，速度快、效率高，便于实时控制。
机器人实验指导书
机器人实验指导书主编王俊于洋洋贺莹天津大学仁爱学院专用教材2017年6月实验须知1. 实验是学习现代制造技术课程不可缺少的组成部分，这对加深理解基本概念，巩固课堂上所学的知识都很重要，每次实验必须认真对待。
2.做实验前，必须认真预习有关课程内容和阅读实验指导书，熟悉实验内容和步骤。
3. 做实验时要严格按照实验指导书的内容，步骤进行，认真操作，做好实验记录。
4. 做完实验，请指导教师看实验结果，教师确认实验通过后．应将实验台恢复原状，经指导教师同意后才能离开实验室。
5. 每次实验后，按实验指导书的要求，填好实验报告，交给指导老师审阅。
实验一MD-1200机器人机构测绘和焊接实验（一）实验目的及意义1、实验意义：机器人技术是综合了许多学科的知识，例如计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当今研究领域十分重视的课题，机器人在很多领域都得到广泛应用。
机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。
机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。
目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。
简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。
工业机器人，一般指的是在工厂车间环境中，配合自动化生产的需要，代替人来完成材料或零件的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。
国际标准化组织(ISO)在对工业机器人所下的定义是“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用设备，以执行种种任务”。
通过本次实验使学生充分认识焊接工业机器人结构组成及应用，熟练进行精确的测绘与控制，对于学好工业机器人技术及应用、机械工程测试技术基础等专业课程有着非常重要的意义。
2、实验目的：（1）掌握机器人的组成。
工业机器人实训说明书指导书
工业机器人实训说明书指导书
1.简介
本实训说明书旨在帮助学生了解工业机器人的基本原理、结构和操作方法，以及如何进行机器人编程和调试。
通过实训，学生可以掌握机器人的控制技能，提高实践能力和解决问题的能力。
2.实训目标
本次实训的目标是使学生能够熟练掌握工业机器人的基本操作方法和编程技能，了解机器人的结构和工作原理，并能够独立完成机器人的编程和调试任务。
3.实验器材
本次实训使用的器材包括：工业机器人、控制器、传感器、执行器等。
4.实验步骤
(1)安装机器人：将机器人放置在工作台上，并连接好电源和控制器。
(2)编写程序：使用编程软件编写机器人程序，包括运动轨迹、速度控制、传感器检测等功能。
(3)调试程序：将编写好的程序上传到控制器中，并进行调试，确保机器人能够按照预期的运动轨迹和速度运行。
(4)运行机器人：启动控制器，让机器人开始运行，观察其运动情况，
并进行必要的调整和修改。
(5)结束实验：关闭控制器和机器人，清理实验器材。
5.注意点
(1)在进行机器人编程时，要注意安全问题，避免机器人与人员或障碍物发生碰撞。
(2)在调试程序时，要仔细检查各个参数的设置是否正确，以确保机器人能够正常运行。
(3)在运行机器人时，要密切观察其运动情况，及时发现并处理异常情况。
(4)在结束实验后，要及时清理实验器材，保持实验室的整洁和安全。
以上是一份简单的工业机器人实训说明书指导书，具体的实训步骤和注意事项可能会因不同的实验要求而有所不同。
机器人实验指导书
机器人实验指导书实验1机器人机械系统一、实验目的1、了解机器人机械系统的组成；2、了解机器人机械系统各部分的原理和作用；3、掌握机器人单轴运动的方法；二、实验设备1、RBT-5T/S02S教学机器人一台2、RBT-5T/S02S教学机器人控制系统软件一套3、装有运动控制卡的计算机一台三、实验原理RBT-5T/S02S五自由度教学机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。
基本机械结构连接方式为原动部件——传动部件——执行部件。
机器人的传动简图如图2——1所示。
图2-1机器人的传动简图Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、同步带、减速器构成，Ⅱ关节传动链有伺服电机、减速器构成，Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成，Ⅳ关节传动链主要由步进电机、公布戴、减速器构成，Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、锥齿轮、减速器构成在机器人末端还有一个气动的夹持器。
本机器人中，远东部件包括步进电机河伺服电机两大类，关节Ⅰ、Ⅱ采用交流伺服电机驱动方式：关节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ采用步进电机驱动方式。
本机器人中采用了带传动、谐波减速传动、锥齿轮传动三种传动方式。
执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。
下面对在RBT-5T/S02S五自由度教学机器人中采用的各种传动部件的工作原理及特点作一简单介绍。
1、同步齿形带传动同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形（图2-2）。
带轮轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。
由于带与轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步齿形带传动。
同步齿形带传动如下特点：1.平均传动比准确；2.带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；3.由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛；4.效率较高，约为0.98。
5.带及带轮价格较高，对制造安装要求高。
同步齿形带常见于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。
机器人实验指导书
机器人实验指导书机械工程学院机电系2005．8实验一认识工业机器人（综合性）1．实验目的巩固工业机器人的系统组成、机构型式、自由度等基本概念，了解工业机器人的工作原理。
2．实验内容以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为例，认识其控制系统、驱动单元、机械结构及传感系统等机器人的组成单元及各部分的功能。
以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为例，认识其机构型式、自由度数、各关节的结构及驱动方式等内容。
3．实验要求能清楚划分机器人系统的组成单元；在认识机器人各组成单元的基础上，能准确描述各部分的构成及其功能；画出MOTOMAN SK6通用型机器人的机构简图，标出关节名称及杆件序号。
4．实验步骤（1）认识MOTOMAN SK6各部分及其相互关系；（2）打开控制柜，认识控制系统的组成；（3）认识机构型式、各关节名称；（4）按操作说明书的要求通电，操作各关节独立运动；（5）运行老师事先编好的示教程序，注意观察各部分的运动。
实验二工业机器人工作站（综合性）5．实验目的巩固机器人轨迹点位控制和连续轨迹控制的概念，加深理解工业机器人工作站的组成原则，认识变位机和末端执行器的功能、结构型式及其控制方式。
6．实验内容以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站为例，观察连续轨迹控制的工作过程，熟悉工作站的组成，认识变位机的功能、结构型式及其控制方式。
以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站为例，观察点位控制的工作过程，认识末端执行器的功能、结构型式及其控制方式。
7．实验要求能清楚划分机器人工作站的组成单元；在认识机器人工作站各组成单元的基础上，能准确描述各部分的构成及其功能；画出以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站中的变位机的结构简图；画出以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站中的末端执行器的结构简图；8．实验步骤（1）认识以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站各部分及其相互关系；（2）按操作指导书开机，运行老师事先编好的焊接示教程序，注意观察机器人末端的运动轨迹和变位机的配合运动；（3）以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站各部分及其相互关系；（4）运行老师事先编好的搬运示教程序，注意观察机器人末端的运动轨迹和末端执行器搬运杯子的动作。
机器人技术基础实验指导书
机器人技术基础实验指导书目录实验注意事项 (1)实验软件操作指南 (3)实验一机器人认知和操作实验 (7)实验二机械手臂排列小木块实验 (10)实验注意事项1.安全预防措施(Precautions)实验室的每台机械手臂均配备有快速操作手册，为正确的安装和操作机械臂提供了完善的详细资料。
在没有彻底完全学习使用手册之前不要安装或者操作机械手臂。
注意机械手臂和控制器的安全指导。
1)正确安全地固定好机械臂的底座。
2)确定机械手臂有足够的、自由的操作空间。
3)不要进入机器人的安全范围或者当系统在运行操作中时触摸机器人。
在触摸机器人之前，确定控制器前面板上马达的开关处于关闭状态。
4)在操作机械臂之前确定头发和衣服已系好。
出现异常时，请立即中断全部正在运行的程序和停止所有轴的传动，请按控制器或者控制柜上的“EMERGENCY STOP紧急停止”按钮。
2. 警告(Warnings)不要超过机械手臂的有效负荷。
夹爪能夹起的有效负荷为1KG。
强烈推荐当夹爪抓取物体时要夹住物体的重心。
不要使用外力去移动或者停止机械手臂的任何部件。
不要让机械手臂碰到障碍物。
不要让机械手臂带着负载伸展数分钟。
不要让任何一个轴长时间处于机械应变的状态，尤其是不要夹不明物体3．实验要求1)机械臂实验可以帮助加深理解《机器人技术基础》课程中的基本概念，通过操作机械臂，可以巩固和应用课堂上所学的知识，培养同学的实验技能，因此学生对每次实验都必须认真对待。
2)预习是做好实验的前提。
在实验之前,应认真复习与实验有关的课程内容，仔细阅读实验指导书,了解实验的目的、要求,掌握基本原理和主要实验步骤。
3)实验中要注意安全，严格按照前面的安全预防措施和警告事项进行操作。
不要随意扳动和操作，当实验发生故障时，应立即按控制器或者教导器上的“EMERGENCY STOP”按钮，中断正在运行的程序和停止所有轴的传动。
然后向指导老师报告，以便妥善处理。
4)必须熟悉机械臂控制软件——“SCORBASE for ER 4U”和“RBT-6T/S01S”的操作指南以及机械臂的编程指令。
机器人教学实验指导书(修改版)
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深圳市元创兴科技有限公司
机器人实验指导书
前言
工业机器人具有高度的灵活性和通用性， 已在汽车、 电子和搬运等行业获得了广泛的应 用。目前，在市场上应用比较普及的工业机器人有日本安川公司的 Motoman 系列工业机器 人，美国 Adept 公司的 SCARA 型工业机器人，瑞士 ABB 系列工业机器人等。这些工业机 器人系统主要面向工业应用， 为了获得系统的高可靠性和使用方便， 系统基本上采用的都是 封闭的体系结构，专用的硬件和软件。 元创兴 REBot 机器人系列提供了一个开放的机器人系统研究平台，采用通用运动控制 器和 PC 作为控制系统平台。 由于通用的运动控制器提供了机器人关节驱动电机的位置控制、 速度控制、多个关节之间的插补、数字 I/O、网络通讯等功能，在此基础上开发专用的机器 人控制系统就已经变得相对简单和容易，再加上 PC 提供的各种功能强大应用系统开发软件 如 Visual C++，Delphi 等，以及 PC 平台体系结构的国际标准提供了丰富的硬件扩展功能， 更使开发各种专用的机器人控制系统变得相当的方便和快捷。 为了使接受高等教育的学生深入理解机电一体化技术、 机器人技术， 针对教学和科研的 特点，元创兴科技提供了系列机器人实验研究平台。
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机器人本体应该使用地脚螺钉紧固在水泥地面上（或者用螺钉紧固在稳定的底座上） ， 且应有足够的空间位置，不能和其它物体有干涉。 不遵守该指示可能会造成机械本体的损坏。 机器人及其控制柜应该保持良好接地，实验室场地必须提供接地良好的电源输入。 遵循“先弱电、后强电”的步骤，开机时先开启 PC 电源，再开启控制箱的电源；关机 的顺序相反。
机器人实验指导书(2013年版)
机器人课程实验指导书实验一机器人程序设计基础的练习实验目的：1. 熟悉机器人仿真平台的组成、系统参数设置。
2. 掌握机器人仿真平台的简单程序设计。
3. 学会实体机器人程序的设计与调试方法。
实验内容：1. 机器人仿真平台的系统参数设置。
2. 机器人仿真平台的简单程序设计。
3. 实体机器人程序的设计与调试方法。
实验设备：安装VJC机器人仿真平台的PC机，能力风暴机器人AS-UII。
实验学时：6学时实验类型：验证性实验指导教材：《VJC1.5仿真版使用教程》. 上海未来伙伴机器人有限公司. 2008《VJC1.5开发版使用教程》. 上海未来伙伴机器人有限公司. 2008《能力风暴机器人AS-UII使用手册》. 上海未来伙伴机器人有限公司. 2008实验步骤：(2个学生合作完成本次实验的内容，并写出实验报告)一、虚拟机器人程序设计。
在VJC机器人仿真平台中完成以下的设计任务。
1、编写一个机器人，使其能够沿着彩线从左端走到右端。
（使用场景广茂达仿真场地/沿线走场地.ini）2、编写一个机器人，使其能够根据声音的强度，产生0～2之间的随机数，并跳到相应的格子中。
（使用场景广茂达仿真场地/跳格子.ini）3、编写一个机器人，使其能够避开障碍从一端走到另一端。
（使用场景广茂达仿真场地/越障跑.ini）二、实体机器人程序设计。
使用能力风暴机器人AS-UII完成以下的设计任务。
1、参照《能力风暴机器人AS-UII使用手册》，完成能力风暴机器人AS-UII的自检过程。
2、参照《能力风暴机器人AS-UII使用手册》，将能力风暴机器人AS-UII跟计算机连接，并练习如何下载程序到机器人的控制器。
3、编写一个机器人程序，控制机器人能够在行进的过程中避开障碍物。
(分别用“红外传感器”和“碰撞传感器”完成该程序。
)4、编写一个机器人程序，控制机器人能够转过90度角。
(使用“光电编码器”完成该程序。
)5、机器人接力赛。
该项目由两个小组共同完成。
机器人技术实验指导书
工业机器人实验指导书实验一、工业机器人的安装与调试一、实验学时：2学时二、实验目的：1、学习并掌握六自由度工业机器人的结构特点。
2、能根据安装说明书对机器人套件进行安装调试三、实验设备：1、六自由度工业机器人套件2、LOBOT机器人舵机控制板3、计算机一台四、实验原理：六自由度机械手臂是一套具有6个自由度的典型串联式小型关节型机械手臂, 带有小型手抓式;主要由机械系统和控制系统两大部分组成,其机械系统的各部分采用模块化结构,每个部分分别由一个伺服电动机来带动,每个电动机在根据控制要求以及程序的要求来运动从而实现运动要求。
此六自由度机械手臂的特点：1.手部和手腕连接处可拆卸.手部和手腕连接处为机械结构。
b.手部是机械手臂的末端操作器.只能抓握一种工件或几种在形状、尺寸、质量等方面相近似的工件.只能执行一种作业任务。
c.手部是决定整个机械手臂作业完成好坏.作业柔性好坏的关键部件之一。
此机械手臂的手爪是机械钳爪式类别中的平行连杆式钳爪。
五、实验步骤：1.首先.先熟悉一下需要用到的螺丝及铜柱2.取1 个圆盘和1 个金属舵盘3.用4 个M3*6 螺丝的将金属舵盘装在圆盘上面。
4.再取出1 个圆盘和1 个多功能支架.用M4*15 螺丝和螺母.将其固定5.取2 个圆环+大轴承+双通铜柱〔长15mm+4 个M4*80 螺丝。
6.将螺丝穿入圆环。
2 个圆环中间是轴承.下面用铜柱锁紧。
〔越紧越好。
7.取出方孔圆盘+1 个MG996R 舵机.用4 个M4*8 螺丝和M4 螺母将舵机固定在圆盘上。
注意方向不要搞错.舵机输出轴在圆盘中心位置。
这个舵机要调到90 度〔中间的位置.即往左往右都可以控制旋转90 度。
8.取出之前装好的带有金属舵盘的圆盘。
将其固定在舵机输出轴上.注意图中的位置.将小圆盘上2 个孔之间连线和方孔大圆上2 个孔之间的连线处于平行状态。
9.将之前装好的这两个部分.连到一起10.方孔大圆盘下面用M4 螺母锁紧。
《机器人技术及其应用》实验指导书-(1)
《机器人技术及其应用》实验指导书-(1)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII机器人技术及其应用实验指导书（第1版试用）周高峰编写机械电子工程教研室2014年9月学生实验规则1、实验前，学生要认真阅读实验指导书中内容，以求对实验目的、内容、方法和步骤有初步的了解。
2、遵守实验室的各项规章制度，听从教师的指导，实验时必须严肃、认真、细致。
3、要求在教师指导下，独立按时完成规定的实验内容。
4、实验过程中，学生不得无故迟到、早退、旷课、有事须请假批准。
5、遵守操作规则，注意安全。
6、爱护实验中用到的相关设备与工具，丢失损失东西，及时报告，照价赔偿。
7、实验结束，应将设备、仪器关闭，工具清理干净，搞好当天卫生。
目录实验一机器人机械机构 0一、实验目的 0二、实验属性 0三、实验设备、仪器 0四、实验要求 0五、实验原理 0六、实验步骤 (1)七、讨论题思考题与实验报告 (2)附件1：实验一机器人机械机构实验报告 (3)附件2：实验一机器人机械机构实验预习报告 (4)实验二机器人运动学 (5)一、实验目的 (5)二、实验属性 (5)三、实验设备、仪器 (5)四、实验要求 (5)五、实验原理 (6)六、实验步骤 (7)七、讨论题思考题与实验报告 (7)附件3：实验二机器人运动学实验报告 (8)附件4：实验二机器人运动学实验预习报告 (9)实验三机器人感觉 (11)一、实验目的 (11)二、实验属性 (11)三、实验设备、仪器 (11)四、实验要求 (11)五、实验原理 (12)六、实验步骤 (14)七、讨论题思考题与实验报告 (14)附件5：实验三机器人感觉实验报告 (15)附件6：实验三机器人感觉实验预习报告 (16)实验四机器人视觉 (17)一、实验目的 (17)二、实验属性 (17)三、实验设备、仪器 (18)四、实验要求 (18)4五、实验原理 (18)六、实验步骤 (20)七、讨论题思考题与实验报告 (21)附件7：实验四机器人视觉实验报告 (21)附件8：实验四机器人视觉实验预习报告 (22)《机器人技术及其应用》教学大纲 (23)《机器人技术及其应用》实验教学大纲 (29)5实验一机器人机械机构一、实验目的1．了解机器人的基本机械结构组成与分类；2．知道机器人的主要技术参数；3．掌握机器人的机构运动；4．掌握机器人的驱动方式。
《 机器人技术基础》(实验指导书)
《机器人技术基础》实验指导书实验一、机器人关节空间轨迹的多项式插值一、实验目的和要求1．熟悉关节空间轨迹的多项式插值方法；2．了解关节空间轨迹的插值计算和笛卡尔空间路径轨迹规划的区别； 3．根据关节空间轨迹的要求编程实现轨迹规划。
4．熟练Matlab 语言编程。
二、实验仪器和设备PC 机一台(含“Matlab ”软件)、USB 数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB 接口线。
三、实验原理机器人作业路径点通常由工具坐标系{T}相对于工作坐标系{S)的位姿来表示，因此，在关节空间中进行轨迹规划：首先需要将每个作业路径点向关节空间变换，即用逆运动学方法把路径点转换成关节角度值，或称关节路径点；然后，为每个关节相应的关节路径点拟合光滑函数；这些关节函数分别描述了机器人各关节从起始点开始，依次通过路径点，最后到达某目标点的运动轨迹。
由于每个关节在相应路径段运行的时间相同，这样就保证了所有关节都将同时到达路径点和目标点，从而也保证了工具坐标系在各路径点具有预期的位姿。
设关节在t 0＝0时刻的值是起始关节角度0θ，在终止时刻f t 的值是终止关节角度θf 。
运动轨迹的描述，可用经过起始点关节角度与终止点关节角度的一个平滑插值函数()θt 来表显然，有许多平滑函数可作为关节插值函数。
1. 线性插值如图1，关节空间线性插值的轨迹函数可以表示为：()00=+−f ft t t θθθθ (1)线性插值相比其他插值方式，具有简单、方便的特点。
图1线性函数插值图单纯线性插值会导致起始点和终止点的关节运动速度不连续，这意味着会产生无穷大的加速度，将给两端点造成刚性冲击，因此可以考虑分别在起点和终点处的邻域内增加一段抛物线的“缓冲区段”，即用抛物线与直线连接起来。
2.用抛物线过渡的线性插值如图2所示。
设两端的抛物线轨迹具有相同的持续时间a t ，具有大小相同而符号相反的恒加速度θ。
对于这种路径规划存在有多个解，其轨迹不唯一。
机器人教学实验指导书(修改版)
一、实验目的 ......................................................................................................................................7 二、知识回顾 ......................................................................................................................................7 三、实验步骤 ......................................................................................................................................7 四、实验报告 ....................................................................................................................................10 实验三 机器人运动学反解分析 ........................................................................................................ 11
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机器人实验指导书
前言
机器人实验指导书
机器人课程实验指导书实验一机器人仿真平台的应用实验目的：1. 熟悉机器人仿真平台AI-RCJ的安装、组成2. 掌握机器人仿真平台的系统参数设置。
3. 学会简单的机器人程序的设计与调试方法。
实验内容：1. 机器人仿真平台AI-RCJ的安装2. 机器人仿真平台的系统参数设置。
3. 简单的机器人程序的设计。
实验设备：安装AI-RCJ机器人仿真平台的PC机实验学时：2学时实验类型：验证性实验指导教材：《AI-RCJ C语言教程教材》. 中鸣公司. 2008《AI-RCJ 图形化编程教材》. 中鸣公司. 2008实验步骤：(每个学生独立完成本次实验的内容，并写出实验报告)1、机器人仿真平台的系统参数设置练习使用提供的机器人程序新建一场比赛，通过观察不同参数值时的比赛，掌握各参数的作用。
(机器人程序在文件夹“robot”中)。
导入机器人程序步骤：打开AI-RCJ4.0运行平台，菜单项->工具->机器人管理->导入然后再弹出的窗口中找出需要导入的机器人文件(zip或者jar文件)机器人就会被导入(通常在default或者用户自己新建的包里面)新建比赛步骤：然后新建比赛，选择刚刚导入的两队机器人，进行比赛。
2、编写一个简单行走的机器人。
机器人不断重复以下运动：先后退500个单位距离，再前进500个单位距离。
3、编写一个简单行走的机器人。
机器人在点(500,500)和点(100,100)之间来回运动。
4、编写一个简单行走的机器人。
机器人不断重复以下运动：运动到点(100,100)，延时50个单位时间，再运动到点(500,500)。
5、编写一个简单转动的机器人。
机器人不断重复以下运动：先左转90度，再右转90度。
6、编写一个简单转动的机器人。
机器人不断重复以下运动：先转到90度，再转到270度。
7、编写一个简单转动的机器人。
机器人不断重复以下运动：绕着边长为500的正方形行走。
8、编写一个简单转动的机器人。
机器人创新实验指导书
机器人创新实验指导书1. 简介机器人创新实验是一项创造性的实践活动，旨在培养学生的动手能力、创新意识和解决问题的能力。
通过设计、搭建、编程和测试机器人模型，学生可以深入了解机器人技术的原理和应用，并能够运用所学知识解决现实生活中的问题。
本指导书将帮助学生理解机器人创新实验的基本概念和步骤，提供详细的实验指导，并引导学生进行创新思考和进一步改进。
2. 实验准备在进行机器人创新实验之前，需要做好以下准备工作：2.1 材料准备准备以下材料：•机器人平台（如Lego Mindstorms EV3套装）•传感器模块（如触碰传感器、颜色传感器等）•电池组•电脑或智能设备•编程软件（如Lego Mindstorms EV3软件）2.2 知识储备在进行机器人创新实验之前，建议学生具备以下基础知识：•了解机器人的基本原理和组成部分•掌握基本的编程概念和语法•熟悉机器人的传感器和执行器的使用方法•具备基本的问题解决能力和创新思维3. 实验步骤3.1 确定实验目标在进行机器人创新实验之前，需要确定实验的目标和问题。
学生可以根据自己的兴趣和实际需求确定一个具体的问题，如设计一个能够自动清扫房间的机器人。
3.2 设计机器人模型根据实验目标和问题，学生需要设计一个机器人模型。
可以根据实际需要选择合适的机器人平台和传感器模块，并根据功能需求设计机器人的结构和布局。
3.3 搭建机器人模型根据设计的机器人模型，学生需要将机器人模型搭建起来。
根据机器人平台的说明书和教程，按照设计进行搭建，确保机器人结构的稳定和可靠。
3.4 编程控制利用编程软件，学生需要编写机器人的控制程序。
根据实验目标和问题，学生可以利用传感器的输入和执行器的输出，编写控制程序来实现所需功能。
可以使用编程软件提供的图形化编程界面或文本化编程界面来编写程序。
3.5 测试和调试在完成编程后，学生需要进行测试和调试。
测试时，学生可以通过手动操控机器人或设定一些测试场景来检查机器人的功能和性能。
机器人创新实验指导书
机器人创新实验指导书机器人创新实验（3）实验指导书机器人实验室实验一熟悉机器人与C51单片机硬件软件一、实验目的1、把握珍宝车机器人用C51教学板与运算机硬件连接和珍宝车差不多结构；2、熟悉及把握C51系列单片机Keil uVision IDE（集成开发环境）软件、ISP 下载软件及串口调试终端的使用方法。
二、实验设备及软件珍宝车机器人套件、ISP下载线、串行接口线、运算机、电源。
Keil uVision2 IDE集成开发环境、PROGISP1.72下载软件、串口调试软件。
三、实验内容和步骤单片机操纵的珍宝车机器人是通过串并口或USB接口通信交互，由硬件系统与软件系统相互结合组成的一个完整的智能操纵系统。
单片机必须与外围设备及软件组成一个完整的应用系统（如图1.1）。
1、熟悉珍宝车机器人的结构组成（如图1.2）：小车底板、车轮、教学板、伺服电机、电池盒。
这是珍宝车机器人的硬件系统，它的微操纵器（MCU）是由Atmel公司生产与51系列兼容的8位AT89S52单片机。
图1.1单片机应用系统图图1.2采纳C51单片机的机器人2、教学板指方便单片机与电源、ISP下载线、串口线以及各种传感器和电机的连接制作的一个电路板（如图1.3）。
将珍宝车机器人与运算机硬件连接，并连接到电源。
●连接单片机教学板ISP接口到运算机，以便程序下载；●连接单片机教学板串行接口到运算机，以便调试和交互；●连接机器人到电池或者是供电电源。
USBasp C版通用编程器图1.3 C51单片机教学板3、运用C语言编程，运用编译器编译生成可执行文件并下载到单片机，用串口调试软件查看单片机输出信息。
①建立用户文件夹，方便治理程序，拷入编译所需头文件（例如，将光盘“头文件”文件夹中的文件拷贝到C:\Program Files\Keil\C51\INC文件夹里）。
②进入编程系统（Keil uVision2 IDE）：1）新建项目工程（*.uv2）：Project→New Project，命名，储存在新建立的用户文件夹内；选择单片机生产公司及类型：Atmel、AT89S52。
abb机器人实训指导书
abb机器人实训指导书
一、引言
本实训指导书旨在为ABB机器人操作人员提供一套全面、实用的操作指南。
通过本指导书，您将了解ABB机器人的基本操作、编程、调试和维护等方面的知识，为您在实际工作中提供有力的支持。
二、机器人的基本操作
1. 机器人安全操作规程：在操作机器人之前，务必了解并遵守安全操作规程，确保人身和设备安全。
2. 机器人启动与关闭：按照正确的顺序启动和关闭机器人，确保机器人正常运行。
3. 机器人坐标系认知：了解并掌握机器人的三种坐标系（关节、世界和工具坐标系）及其相互关系。
三、机器人编程
1. I/O通信：了解并掌握机器人与外部设备的通信方式，如I/O 板卡、传感器等。
2. 程序编写：掌握机器人编程语言，如RAPID，能够编写简单的程序，实现机器人的基本运动控制。
3. 程序调试：通过模拟和实际运行，对编写的程序进行调试，确保机器人按照预期运行。
四、机器人调试与维护
1. 参数调整：根据实际需要，调整机器人的运动参数，如速度、
加速度等，提高机器人的运动性能。
2. 故障诊断与排除：了解常见的故障类型及排除方法，能够快速定位并解决机器人故障。
3. 维护与保养：定期对机器人进行维护和保养，延长机器人的使用寿命。
五、总结与展望
通过本实训指导书的学习，您将掌握ABB机器人的基本操作、编程、调试和维护等方面的知识。
在实际工作中，您将能够熟练操作ABB机器人，提高工作效率和质量。
同时，随着技术的不断进步和发展，ABB机器人将在更多领域得到应用和推广。
希望您能够不断学习和进步，为ABB机器人的应用和发展做出贡献。
机器人工程作业指导书
机器人工程作业指导书一、概述机器人工程是一门涉及机械、电子、计算机科学和人工智能的综合性学科。
本作业指导书旨在帮助学生理解机器人工程的基本概念和原理，并指导学生完成相关的作业任务。
二、作业要求1. 设计一个机器人的外观与结构，包括机器人的核心部件，如传感器、执行器等。
2. 使用编程语言控制机器人的运动和功能。
3. 进行机器人的测试和性能评估，并完成相关报告。
4. 团队合作，分工合理，互相协作完成任务。
三、作业步骤1. 机器人设计根据机器人预定的功能和应用场景，设计机器人的外观与结构。
可以选择不同材料、尺寸和形状，确保机器人的稳定性和可靠性。
2. 机器人组装根据设计方案，将机器人的各个部件组装在一起。
注意连接的稳固性和紧密性，确保机器人的正常运行。
3. 传感器和执行器集成将传感器和执行器与机器人主体连接起来。
传感器用于感知外界环境，执行器用于执行特定的任务。
保证传感器与执行器的准确性和可靠性。
4. 编程控制使用编程语言对机器人进行控制。
根据机器人的功能，编写相应的算法和代码，实现机器人的运动、感知和决策。
5. 机器人测试对机器人进行测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试。
记录测试结果和问题，为后续的改进和优化提供参考。
6. 性能评估与报告根据测试结果和实际应用情况，评估机器人的性能和效果。
撰写相关报告，包括机器人设计方案、编程代码、测试结果和分析。
四、评分标准1. 机器人设计与外观（20%）- 考虑机器人外观美观性和结构稳定性。
2. 传感器和执行器集成（20%）- 确保传感器和执行器与机器人主体连接稳固、可靠。
3. 编程控制（30%）- 编写清晰、高效的代码实现机器人的运动和功能控制。
4. 机器人测试与性能评估（20%）- 完成全面的测试和评估报告，准确评估机器人的性能和效果。
5. 团队合作（10%）- 评估团队成员的分工合理性和协作效果。
五、注意事项1. 请严格按照作业要求和步骤完成作业任务。
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进行机械组件和电气组件与电机的连接，输入并运行程序，记录参数，分析结果，培养学生在机电一体化技术的工程应用方面分析与解决问题的综合能力。
二、实验目的及要求（一）实验目的本实验的目的是使学生了解机器人和机电一体化技术基本原理，了解和掌握机器人和机电一体化技术的基本知识，使学生对机器人和机电一体化技术有一个完整的理解。
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实验一 机器人运动学实验
一、基本理论
本实验以SCARA 四自由度机械臂为例研究机器人的运动学问题.机器人运动学问题包括运动学方程的表示,运动学方程的正解、反解等,这些是研究机器人动力学和机器人控制的重要基础,也是开放式机器人系统轨迹规划的重要基础。
机械臂杆件链的最末端是机器人工作的末端执行器(或者机械手)，末端执行器的位姿是机器人运动学研究的目标，对于位姿的描述常有两种方法：关节坐标空间法和直角坐标空间法。
关节坐标空间：
末端执行器的位姿直接由各个关节的坐标来确定，所有关节变量构成一个关节矢量，关节矢量构成的空间称为关节坐标空间。
图1-1是GRB400机械臂的关节坐标空间的定义。
因为关节坐标是机器人运动控制直接可以操纵的，因此这种描述对于运动控制是非常直接的。
直角坐标空间：
机器人末端的位臵和方位也可用所在的直角坐标空间的坐标及方位角来描述，当描述机器人的操作任务时，对于使用者来讲采用直角坐标更为直观和方便（如图1-2）。
当机器人末端执行器的关节坐标给定时，求解其在直角坐标系中的坐标就是正向运动学求解（运动学正解）问题；反之，当末端执行器在直角坐标系中的坐标给定时求出对应的关节坐标就是机器人运动学逆解（运动学反解）问题。
运动学反解问题相对难度较大，但在机器人控制中占有重要的地位。
图1-1 机器人的关节坐标空间 图1-2 机器人的直角坐标空间法
机器人逆运动学求解问题包括解的存在性、唯一性及解法三个问题。
存在性：至少存在一组关节变量来产生期望的末端执行器位姿，如果给定末端执行器位臵在工作空间外，则解不存在。
唯一性：对于给定的位姿，仅有一组关节变量来产生希望的机器人位姿。
机器人运动学逆解的数目决定于关节数目、连杆参数和关节变量的活动范围。
通常按照最短行程的准则来选择最优解，尽量使每个关节的移动量最小。
解法：逆运动学的解法有封闭解法和数值解法两种。
在末端位姿已知的情况下，封闭解法可以给出每个关节变量的数学函数表达式；数值解法则使用递推算法给出关节变量的具体数值，速度快、效率高，便于实时控制。
下面介绍D-H 变化方法求解运动学问题。
建立坐标系如下图所示
连杆坐标系{i }相对于{ i −1 }
的变换矩阵可以按照下式计算出，其
中连杆坐标系D-H 参数为由表1-1给出。
齐坐标变换矩阵为：
其中描述连杆i 本身的特征；和描述连杆i−1与i 之间的
联系。
对于旋转关节，仅是关节变量，其它三个参数固定不变；对于移动关节，仅是关节变量，其它三个参数不变。
表1-1 连杆参数表
其中连杆长l
1=200mm，l
2
=200mm，机器人基坐标系为O-X
Y
Z。
根据上面的
坐标变换公式，各个关节的位姿矩阵如下：
运动学正解：各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学模型）为：
其中：z 轴为手指接近物体的方向，称接近矢量 a （approach）；y 轴为两手指的连线方向，称方位矢量o（orientation）；x 轴称法向矢量n（normal），由右手法则确定，n=o*a。
p 为手爪坐标系原点在基坐标系中的位臵矢量。
运动学逆解：通常可用未知的连杆逆变换右乘上式：
令两式对应元素分别相等即可解出。
其中
将上式回代，可得，
令第二行第四个元素对应相等，可得：
令第四行第三个元素对应相等，可得：
所以，
注意：关节运动范围：θ1： 0~180°
θ2： 0~100°
d3: ±40mm
θ4:±170°
二、实验目的
1．了解四自由度机械臂的开链结构；
2．掌握机械臂运动关节之间的坐标变换原理；
3．学会机器人运动方程的正反解方法。
三、实验系统构成
图1-3 机械臂本体
图1-4 伺服驱动系统与运动控制卡
实验系统的主要构成为：四自由度机械臂本体，伺服驱动系统，运动控制卡，计算机。
PCI运动控制卡安装在计算机内，通过伺服驱动系统对机械臂的四个关节的交流伺服电动机驱动控制，实现所需的关节运动。
各部分的逻辑关系如图1-5所示。
图1-5 实验系统构成的逻辑关系
（本实验由老师演示）
步骤1．检查实验系统各部分的信号连接线、电源是否插好，完成后打开伺服驱动系统的电源开关。
步骤2．运行GRBserver程序，出现以下程序界面。
图1-6 机器人示教程序界面
步骤3．按下“打开控制器”按钮，按下“伺服上电”按钮。
步骤4．清理周围环境，避免机械臂运动时打到周围的人或物。
检查末端执行器上的电线连接，避免第四个关节运动时电线缠绕而被拉断。
步骤5．按下“自动回零”按钮，机械臂自动回零。
步骤6．选择“关节空间”或“直角坐标空间”，选择“运动步长”，选择“运动速度倍率”为合适值。
一般刚开始时尽量选择较小的值，以使运动速度不致太快。
步骤7．在“示教操作”区按下相应关节按钮，观察机械臂的运动情况。
此时可以按下“记录”按钮，以便以后重复该次运动。
步骤8．重复步骤7，演示各种运动及功能。
1.用你熟悉的计算机语言编写GRB400四自由度机械臂的运动学正解和
反解的程序；
2.列表给出5组计算结果；
3.（选做）将你求解的结果进行可视化显示，即用线条代表杆件，示意
画出机械臂，并给出直角坐标系的起点、终点坐标，计算出相应的关
节坐标值，用线条的运动模拟机械臂从起点到终点的运动过程。
4.谈谈你对机械人运动学的认识。
六、附：机械臂示教界面的菜单及工具条
菜单：
文件——新建：清空示教列表，新建一个示教列表文件
打开（*.tch）：弹出打开文件对话框，选择示教列表文件打开
保存：保存示教列表记录为文件
退出：退出机器人图形示教程序
设置——机器人类型：选择操作设备型号（本机为GRB400）
联机模式：点选设置为网络联机模式
回放——回放：开始回放示教列表中的示教记录
停止：停止回放示教列表中的示教记录，机器人动作将在当前回放的一条示教记录完成后停止继续执行
暂停：暂停回放，使用继续菜单继续执行回放动作
继续：在暂停回放后，使用继续菜单继续回放动作
单步：每点击一次单步菜单执行一条示教记录
语言编程——转化示教列表为GRL 程序：转化示教列表中的内容为机器人语言编程程序GRL 编译器：打开GRL 编译器，进行语言编程实验
帮助——关于：程序版本和版权说明
快捷菜单与菜单相对应，提供快捷操作方式，如下图
图1-7 机器人示教程序快捷菜单。