机器人应用-基础知识3
法兰克_机器人基础知识
法兰克_机器人基础知识随着科技的不断发展，机器人已经渐渐走入人们的生活中。
无论是在工业生产环境中的装配线上，还是在家庭中的清洁机器人，机器人的应用越来越广泛。
而法兰克（Franka）作为当今机器人领域的领先品牌，其机器人基础知识需要我们了解。
一、法兰克机器人的概述法兰克公司成立于2016年，总部位于德国慕尼黑，是一家专注于研发和生产轻型机器人的公司。
法兰克机器人具有先进的传感、控制和操作能力，能够完成复杂的任务以及与人类进行协作。
目前，法兰克机器人主要应用于制造业领域，包括汽车制造、电子设备制造等。
二、法兰克机器人的主要特点1. 灵活性：法兰克机器人具有高度的灵活性，可以根据不同的需求进行工作模式的切换。
无论是批量生产还是个性化定制，法兰克机器人都能够适应。
2. 安全性：法兰克机器人采用了先进的传感技术和安全措施，确保与人类之间的协作安全可靠。
机器人具有自动停机和碰撞检测等功能，有效减少了工作中的意外事故。
3. 高性能：法兰克机器人拥有精准的定位和控制技术，能够实现高速、高精度的运动。
其控制系统具有较强的计算能力，可以实时处理大量的数据，保证机器人的稳定性和准确性。
4. 易操作性：法兰克机器人采用了友好的人机交互界面，使得操作更加简单和直观。
用户可以通过触摸屏或者语音控制实现对机器人的操作和监控。
三、法兰克机器人的应用领域1. 汽车制造：在汽车制造过程中，法兰克机器人能够完成零件装配、焊接、喷涂等工作，提高了生产效率和产品质量。
2. 电子设备制造：在电子设备制造过程中，法兰克机器人能够完成电路板组装、产品测试等工作，确保产品的稳定性和一致性。
3. 医疗领域：法兰克机器人可以用于手术辅助和康复训练等医疗领域。
机器人的稳定性和精确性可以大大减少手术风险，提高手术成功率。
4. 家庭服务：法兰克机器人还可以用于家庭服务领域，如清洁、照料老人、照料儿童等。
机器人的智能化和安全性能可以为家庭生活提供便利和安全保障。
机器人基础知识
3.机器人的作用
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机器人系统组成 1）机械系统作用相当于人的身体（骨骼，手，臂，腿等）； 2）驱动系统相当于人的肌肉； 3）控制系统相当于人的大脑； 4）感知系统相当于人的五官。 机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为： 控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动， 使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。 末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把 实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完 成作业任务为止。
机器人基础知识
1.什么是机器人
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又 可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲 领行动。
1）美国机器人工业协会给出的定义：机器人是一种用于移动各种材料， 零件，工具或专用装置，通过可编程序动作来执行各种任务并具有编程 能力的多功能机械手。 2）日本工业机器人协会给出的定义：一种带有存储器件和末端操作器 的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。 3）我国科学家对机器人的定义：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.第一台机器人
在1959年发明第一台机器人的正是享有“机器人之父”美誉的美国恩 格尔伯格先生。 恩格尔伯格是世界上最著名的机器人专家之一，1958年他建立了 Unimation公司，并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人，他对创 建机器人工业作出了杰出的贡献。1983年，就在工业机器人销售日渐火爆 的时候，恩格尔伯格和他的同事们毅然将Unimation公司买给了西屋公司， 并创建了TRC公司，开始研制服务机器人。 1959年 德沃尔与美国发明家约瑟夫•英格伯格联手制造出第一台工业 机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。 由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之 父”。
机器人等级考试三级知识点汇总
机器人等级考试三级知识点汇总？答：机器人等级考试三级的知识点涉及多个方面，包括电子电路基础、程序设计和机器人搭建等。
以下是一些主要知识点的汇总：1.电子电路基础：需要掌握电流、电压、电阻、导体、半导体等概念，理解串联、并联电路的原理，以及能够处理简单的电路连接问题。
此外，还需要了解电子电路领域的相关理论，如欧姆定律、基尔霍夫定律等。
2.程序设计：应熟悉程序的三种基本结构（顺序、选择和循环），掌握程序流程图的绘制方法，能够使用图形化编程软件进行程序设计。
此外，还需要了解变量的概念和应用，以及函数的基本定义和使用方法。
3.机器人搭建：需要了解机器人的基本构成和搭建方法，包括机械结构、电子电路和程序控制等方面。
应能够根据实际需求选择合适的硬件和软件组件，完成机器人的搭建和调试工作。
4.传感器应用：需要了解各种传感器的原理和应用方法，如光电传感器、超声波传感器、温度传感器等。
应能够根据实际需求选择合适的传感器，并将其应用到机器人中，实现特定的功能。
5.电机控制：需要了解电机的种类和控制方法，如直流电机、步进电机、伺服电机等。
应能够根据实际需求选择合适的电机，并掌握其控制方法，实现机器人的运动控制。
6.通信技术：需要了解基本的通信技术，如串口通信、无线通信等。
应能够根据实际需求选择合适的通信方式，实现机器人与外部设备或网络的数据交换和控制功能。
7.机器人常用知识：需要了解机器人的发展历程、应用领域和未来趋势等方面的知识。
同时还需要了解机器人比赛和评测的相关规则和标准，为参加机器人比赛和评测做好准备。
以上知识点是机器人等级考试三级的主要内容，但具体考试要求和内容可能会因考试机构和标准而有所不同。
建议参考相关教材和考试大纲进行系统学习和准备。
机器人技术基础全
机器人技术基础全一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术不断进步，改变了我们的生活方式。
机器人技术的基础是计算机科学、电子工程、机械工程和人工智能等学科的综合应用。
本文将全面介绍机器人技术的基础，包括硬件设计、软件编程、感知和控制等方面的知识。
二、机器人硬件设计机器人硬件设计是机器人技术的基础之一，包括机械系统设计、电路设计、传感器设计和通信设计等。
机械系统设计包括机器人的结构设计和运动学设计，电路设计包括电源电路、控制电路和驱动电路等，传感器设计包括视觉传感器、触觉传感器和力传感器等，通信设计包括无线通信和有线通信等。
三、机器人软件编程机器人软件编程是实现机器人智能化和自主化的关键。
机器人软件需要实现感知、决策、执行和通信等功能。
感知包括对环境的感知和对自身状态的感知，决策是基于感知信息做出行动决策，执行是将决策转化为具体的动作，通信则是实现机器人与外部环境的交互。
四、机器人感知和控制机器人感知是机器人通过传感器获取环境信息的过程，包括视觉感知、听觉感知、触觉感知和嗅觉感知等。
机器人通过感知可以获取环境的三维模型，从而进行路径规划、目标识别和避障等操作。
机器人控制是通过对机器人的运动学和动力学进行分析，实现对机器人姿态、速度和加速度等运动参数的控制。
同时，通过软件算法实现对机器人的自适应控制和鲁棒控制，提高机器人的适应性和稳定性。
五、结论机器人技术基础是实现机器人智能化的关键。
通过对机器人硬件设计和软件编程的掌握，以及实现对机器人感知和控制的理解，我们可以更好地应用和发展机器人技术，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。
工业机器人技术基础机器人的由来标题：工业机器人技术基础：机器人的由来随着科技的飞速发展，工业机器人已经成为了现代制造业的重要组成部分。
然而，这些智能机器人的起源可以追溯到几个世纪前。
本文将探讨工业机器人技术的历史发展，以及机器人在现代工业中的应用。
一、机器人的起源工业机器人的历史可以追溯到18世纪中叶的英国。
模块一 工业机器人的应用基础
2.林业机器人
六足伐木机器人
3.农业机器人
所示采摘草莓的机器人
4.军事机器人 (1)地面军用机器人 (2)空中军用机器人 广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。
排爆地面军用机器人
无人驾驶飞机
(3)水下机器人 无人遥控潜水器，也称水下机器人。 (4)空间军用机器人 从广义上讲，一切航天器都可以成为空间机器人， 如宇宙飞船、航天飞机、人造卫星、空间站等。
ABB机器人
史陶比尔
柯马
爱普AU） 人（EPSON） （Yaskawa） （SIASUN）
2.机器人的发展方向 1)横向上，应用面越来越宽，由工业应用扩展到更多 领域的非工业应用，像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘 进、侦查、排雷等； 2)纵向上，机器人的种类越来越多，像进入人体的微 型机器人，已成为一个新方向； 3)机器人智能化将得到加强，机器人会更加聪明。
9.按机器人的控制方式分类
(1)非伺服机器人 非伺服机器人按照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器人 的运动。 (2)伺服控制机器人 伺服控制机器人按照控制的空间位置不同，又可以 分为点位伺服控制和连续轨迹伺服控制。
10.按机器人关节连接布置形式分类 (1)串联机器人
3 最大到达距离
4 重复定位精度
5 重量
6 防护等级
1轴
2轴
7
最大动作速度 （运动范围）
3轴 4轴
5轴
6轴
规格 6 12kg 1850mm ±0.04mm 284kg IP67 175°/s （±180°） 175°/s （-95°~155°） 175°/s （-180°~75°） 360°/s （±400°） 360°/s （-120°~120°） 360°/s （±400°）
工业机器人的基础知识
图1-1 Unimate 机器人
2）初级阶段（20世纪60—70年代） 1961年，德沃尔的Unimation公司为通用汽车生产线安装了第一台用于生产的工
业机器人，它主要用于生产门窗把手、换挡旋钮、灯具和其他汽车内饰用五金件。 1978年，日本山梨大学牧野洋发明SCARA机器人（见图1-2），该机器人具有
将串联机器人和并联机器人有机结合起来的工业机器人，称为混联机 器人。混联机器人既有并联机器人刚度好的优点，又有串联机器人工作范 围大的优点，进一步扩大了机器人的应用范围。
2．按操作机坐标形式分类
工业机器人按操作机坐标形式的不同，可分为直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、 球坐标机器人和多关节机器人等。
四个轴和四个运动自由度，特别适合于装配工作，如今被广泛应用于汽车工业、电 子产品工业、药品工业和食品工业等领域。
图1-2 SCARA机器人
3）迅速发展阶段（20世纪80—90年代）
1981年，通用汽车公司第一次将CONSIGHT机器视觉系统成功地应用在了一个 恶劣的制造环境中，利用三台工业机器人以每小时1400个的速度分拣出六种不同的 铸件。
工业机器人基础
工业机器人的基础知识
1.1 工业机器人的定义及特点
用来进行搬运机械部件或工件的、可编程序的多功能操作器，或通过 改变程序可以完成各种工作的特殊机械装置。
工业机器人有以下几个特点：
1．可编程
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境 变化的需要而再编程。因此，它在小批量、多品种、均衡、高效的柔性制 造过程中能发挥很好的作用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
1）高性能 2）机械结构向模块化、可重构化发展 3）本体结构更新加快 4）控制技术的开放化、PC化和网络化 5）多传感器融合技术的实用化 6）多智能体协调控制技术
全国青少年机器人技术等级考试三级PPT课件
A
电流表
电荷
电流的强弱
表示电流强弱的物理量是电流强度，简称电流。电流是指单位 时间内通过导体任一横截面的电荷量。电流通常用大写字母I表示。
电流的基本单位是安培，简称安，符号慢A。电流的单位除了 安培Ａ，常用的还有毫安mA，微安uA。换算公式为:1A=1000mA 1mA=1000uA，电流的大小使用电流表（安培表）进行测量。电流 表需要串联在电路中。
电路基础知识
实践
1、分别将100Ω、10kΩ的电阻串入电路，观察发光二极 管的亮度。
+ 3V-
100Ω
2、将电位器串入电路，调节电位器，观察发光二极管 的亮度
注意：LED发光二级管长管脚为正极； 钮扣电池正级向上扣在电池盒中（电池 盒突出部管脚为正线）；旋钮电位器1、 3管脚连接到电路中，则相当于连入最大 阻值。将2管脚与1或3管脚连接到电路 中，旋转旋钮可以起到改变电阻大小 的 作用；面包板左右两侧红线一侧那一列 互通，用来插入电源正级。蓝线一侧一 列互通，用来插入电源负极。中间横排 互通；按钮按键 有字的一侧两个管脚互 通。
+-
6V
基础知识 Basic knowledge
电路基础知识
01
模拟量、数字量
03 05 图形化编程软件
二极管、三极管
02
流程图、程序结构
04
变量与函数
06
二极管
二极管具有单向导电性，当二极管两端加入正向电压时，二极管导通；当加入反向电压时，二极管 截止。代表符号为：
二极管的正向特性： 使二极管导通最低电压称为门槛电压。当二极管外加正向电压低于门槛电压时，二极管不导通，电
中用
来表示。
2、变阻器
能够通过调节改变接入电路中电
库卡(KUKA)机器人入门学习必备知识-2024鲜版
2024/3/28
7
工业机器人定义与分类
2024/3/28
工业机器人的定义
工业机器人是一种可编程、多功 能的自动化操作设备，能够执行 各种工业任务，如焊接、装配、 搬运等。
工业机器人的分类
根据机器人的结构、功能和应用 领域，工业机器人可分为关节型 机器人、直角坐标机器人、 SCARA机器人、Delta机器人等 。
1995年
库卡(KUKA)机器人开始进入医 疗、娱乐等新兴市场。
2010年代至今
库卡(KUKA)机器人不断拓展应 用领域，如航空航天、新能源 等。
4
库卡(KUKA)机器人应用领域
汽车制造
库卡(KUKA)机器人在汽 车制造领域应用广泛， 包括焊接、装配、喷涂
等工艺。
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医疗器械
库卡(KUKA)机器人在医 疗器械领域也有应用， 如手术机器人、康复机
ABCD
2024/3/28
了解并掌握库卡机器人故 障处理指南，以便在发生 故障时能够迅速采取正确 的处理措施。
对于可能对环境造成影响 的故障或事故，应及时向 相关部门报告并配合处理 。
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06
库卡(KUKA)机器人应用案例分 享
2024/3/28
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案例一：自动化生产线上的应用
汽车制造
库卡机器人在汽车制造领域广泛应用，如焊接、装配、喷涂等工 艺，提高生产效率和产品质量。
年度维护
每年对机器人进行一次全面的维护和保养，包括更换磨损严重的部件、对控制器和驱动器 进行性能测试、对传感器进行校准等。同时，对机器人的使用记录进行分析，为未来的维 护和保养提供参考。
21
05
库卡(KUKA)机器人安全使用注 意事项
工业机器人技术基础
机器人 末端
右手定则
直角坐标系
1 机器人坐工标业系机器人基础知识
（2）直角坐标系 由于轨迹为空间插补，所以会遇到指定的位置和姿态不
能到达，即奇异现象。 常见的奇异有：
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即已经到达工作范 围边界。 c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
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3 机器人运工动业学机器人基础知识
逆运动学计算：
如何选取 某个解
3 机器人运工动业学机器人基础知识
逆动学应注意的问题：奇异性 奇异性：造成机器人运动能力缺失（缺少自由度）的特性。 工具坐标系常见的奇异有：
建立了各连杆坐标系后，n-1系与n系间的变换关系可以用坐标系的平移、旋转来实现。 从n-1系到n系的变换，可先令以n-1系绕Z n-1轴旋转θn角，再沿Z n-1轴平移dn ，然后沿Xn轴平移an ，最后绕 Xn轴旋转αn角，使得n-1系n系重合。 上述四次变换时应注意到坐标系在每次旋转或平移后发生了变动，后一次变换都是相对于动系进行的，因 此在运算中变换算子应该右乘。
动力学 ——动力学方程
惯性
离心
哥氏Leabharlann 粘摩静摩重力
外力
关节
力
力
力
擦
擦
力矩
••
•
••
•
•
B(q) q C1(q) q C2(q, q) q Fv q Fssign(q) G(q) f
2023年机器人基础知识
机器人基础项目导读机器人技术是20世纪人类最伟大的发明之一，机器人自20世纪60年代初问世以来，经历了五六十年的发展，取得了长足进步。
机器人的发展历史悠久，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，其中机器人“Robot”（原文为“Robota”，后来英文通用“Robot”）的本意是苦力，是剧作家笔下一个具有人外表、特征和功能的机器，也是最早对机器人的设想。
随着科学技术的不断发展，机器人发展也是日新月异，看过《变形金刚》《星球大战》的人们对机器人都不再陌生，影视作品中也对形态各异的机器人进行了非常多样的呈现，有些机器人已经开始走进我们现实的生活中，成为我们生活中不可或缺的一部分。
知识目标（1）了解机器人的诞生和现代机器人。
（2）了解机器人的定义和特点。
能力目标（1）能够掌握机器人按应用环境、机械结构、控制方式的各种分类。
（2）能够掌握机器人发展趋势。
课时安排本模块共4个单元，需理论课时4课时，实训课时0课时，共计4课时。
教学内容单元1 机器人简史一、机器人的诞生《列子·汤问》中收录了“偃师献技”的科学幻想寓言故事，传说西周时期有位“偃师”（即现在的能工巧匠）向周穆王献上了自己制作的能歌善舞的“伶人”（即现在的歌舞或戏剧演员）。
《墨子·鲁问》中又收录了“公输削鹊”的中华寓言故事，传说春秋战国时期我国著名木匠鲁班（在机械方面也是一位发明家）曾制造过一只木“鹊”，能在空中飞行“三日不下”。
公元前2世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人——自动机，它是以水、空气和蒸汽压力为动力会动的雕像，它可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。
1900年前的汉代，大科学家张衡发明了记里鼓车。
记里鼓车每行一里，车上木人击鼓一下，每行十里击钟一下。
后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”（出自《三国志·蜀志·诸葛亮传》），并用其运送军粮，支援前方作战。
2024版安川机器人培训资料
contents •机器人基础知识•安川机器人产品介绍•机器人操作与编程•机器人维护与保养•机器人应用案例分享•培训总结与展望目录01机器人基础知识机器人定义与分类机器人定义机器人分类机器人发展历程第一代机器人示教再现型机器人，主要由控制器和示教盒组成，通过人工示教的方式让机器人学习并重复执行特定任务。
第二代机器人带感觉的机器人，配备了各种传感器，如视觉、触觉、力觉等，使机器人能够感知外部环境并作出相应反应。
第三代机器人智能机器人，具有自主学习和决策能力，能够通过与环境的交互不断提高自身性能。
服务行业机器人在服务行业的应用包括餐饮服务、酒店服务、导游服务等。
它们能够提供高效、便捷的服务，提升客户体验。
工业制造机器人在工业制造领域的应用最为广泛，包括焊接、装配、喷涂、搬运等各个环节。
它们能够提高生产效率、降低人力成本并改善工作环境。
医疗保健机器人在医疗保健领域的应用包括手术协助、康复训练、患者照护等。
它们能够减轻医护人员的工作负担，提高医疗服务的效率和质量。
军事安全机器人在军事安全领域的应用包括侦察、排雷、反恐等。
它们能够在危险环境下执行任务，保障人员的安全。
机器人应用领域02安川机器人产品介绍安川机器人系列MOTOMAN系列高性能、高效率的工业机器人，广泛应用于焊接、切割、装配等领域。
GP系列通用型工业机器人，适用于搬运、码垛、上下料等任务。
HC系列协作型机器人，可与人协同工作，适用于柔性生产线和智能制造场景。
安川机器人特点与优势采用先进的控制算法和传动技术，实现高精度定位和重复定位。
优化机械结构和控制系统，提高机器人运动速度和加速度。
采用高品质材料和严格的生产工艺，确保机器人长期稳定运行。
提供友好的操作界面和编程环境，降低用户使用难度。
高精度高速度高可靠性易用性安川机器人应用领域01020304汽车制造电子电器塑料橡胶食品饮料03机器人操作与编程主界面配置界面监控界面调试界面操作界面及功能介绍编程语言与指令系统使用专用的编程软件，通过拖拽、配置参数等方式编写机器人程序。
《机器人应用技术》课程标准
《机器人应用技术》课程标准机器人应用技术课程标准引言本课程标准旨在培养学生在机器人应用技术领域的知识和技能。
通过研究该课程，学生将了解机器人的基本原理和应用领域，并能够运用所学知识进行机器人的设计、开发和应用。
课程目标本课程的主要目标是使学生掌握以下知识和技能：- 理解机器人的基本构成和工作原理；- 掌握机器人的编程方法和技巧；- 能够使用各种传感器和执行器进行机器人的控制；- 能够进行机器人的设计、制造和调试；- 能够将机器人应用于不同领域，如制造业、医疗保健、农业等。
课程内容本课程将涵盖以下方面的内容：1. 机器人基础知识- 机器人的定义和分类- 机器人的基本构成和工作原理- 机器人的应用领域和发展趋势2. 机器人编程- 基本编程概念和语言- 机器人编程的方法和技巧- 常用机器人编程软件的使用3. 机器人控制- 传感器和执行器的原理和应用- 机器人的电子控制系统- 控制算法和控制策略4. 机器人设计与制造- 机械设计基础- 机器人结构和驱动系统设计- 制造和装配技术5. 机器人应用- 制造业中的机器人应用- 医疗保健领域中的机器人应用- 农业领域中的机器人应用研究评价为了评价学生对本课程的研究情况，将采用以下方式进行评估：- 平时成绩：包括课堂表现、课后作业和小组讨论等。
- 期中考试：对学生对课程主要知识点的理解和掌握程度进行考核。
- 期末项目：学生需完成一个机器人设计和开发项目，并进行展示和演示。
参考资料- 王志刚等. 机器人学. 清华大学出版社, 2018.- 金津编著. 机器人技术与应用. 电子工业出版社, 2019.- 张军编著. 机器人应用技术探究. 科学出版社, 2020.以上是《机器人应用技术》课程的标准内容，旨在帮助学生掌握机器人领域的知识和技能，提升其应用技术能力。
该课程将为学生未来在相关领域的就业和创新提供基础。
欢迎广大学生选择本课程，并期待你们在机器人应用技术的研究中取得优异的成绩！。
机器人基础知识
机器人基础知识
（1）机器人的执行机构 众所周知，对于我们人类来说，从执行器官讲，就是在大脑
支配下的嘴巴和四肢。单从体力劳动来讲，可以靠脚力、肩扛， 但最为主要的是人的手臂和手。而手的动作，离不开胳臂、腰 身的支持与配合。手部的动作和其他部位的动作是靠肌肉收缩 和张弛，并由骨骼作为杠杆支持而完成的。
机器人的执行机构，一般包括手臂、关节、末端执行器和基 座，它与人身结构基本上相对应，其中：
手臂对应人的手臂； 机器人的关节，有滑动关节、转动关节、圆柱关节和球关节 等类型，在何部位采用何种关节，则由要求它作何种运动而决 定。机器人的关节，保证了机器人各部位的可动性；
机器人基础知识
末端执行器又称机器人的手部，对应于人手和握持的工具，它 是工业机器人和多数服务型机器人直接从事工作的部分，根据工 作性质（机器人的类型），其手部可以设计成夹持型的夹爪，用 以夹持东西；也可以是某种工具，如焊枪、喷嘴等；也可以是非 夹持类的，如真空吸盘、电磁吸盘等；在仿人形机器人中，手部 可能是仿人形多指手；
机器人基础知识
机器人的分析-决策智能系统，主要是靠计算机专用或通用 软件来完成。 （5）环境
一般将机器人所处的周围环境、工作对象、障碍 等（外传感器感知的对象）称为环境； （6）任务
环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差 别；
3 机器人自由度 DOF(degree of freedom)
自由度是机器人的一个 重要技术指标，由机器人的 结构决定，直接影响机器人 的机动性。
机器人基础知识
一、机器人系统
1 机器人的主要特点：
“通用性”与“适应性”是其二主要特点。
机器人技术基础课件第三章 机器人运动学
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3.2.1 机器人正运动学方程
如图所示是个三自由度的机器人， 三个关节皆为旋 转关节，第3关节轴线垂直于1、2关节轴线所在的平 面，各个关节的旋转方向如图所示，用D-H方法建立 各连杆坐标系，求出该机器人的运动学方程。
刚体的姿态可由动坐标系的坐
标的轴刚 位方置体向可Q在来用固表齐定示次坐。坐标令标系n形、O式oX、的YZa一中分
别为X′、y ′、z ′坐标轴的 个(4×1)列阵表示为： 单位方向矢量，每个单位方向 矢量在固定坐标系上的分量为 动坐标系各坐标轴的方向余弦， 用齐次坐标形式的(4×1)列阵 分别表示为：
y L1 sin1 L2 sin(1 2 )
通常的矢量形式：
r f ( )
29
3.2.1 机器人正运动学方程
机器人正运动学将关节变量作为自变量，研究机器人末 端执行器位姿与基座之间的函数关系。总体思想是：
（1）给每个连杆指定坐标系； （2）确定从一个连杆到下一连杆变换（即相邻参考系 之间的变化）； （3）结合所有变换，确定末端连杆与基座间的总变换 ； （4）建立运动学方程求解。 机器人运动学的一般模型为：
03T 01T12T 23T
如此类推，对于六连杆机器人，有下列矩阵：
06T 01T12T 23T 34T 45T 56T
3.2 3.2 机械手运动学方程
26
0 6
T
3.1.4 连杆变换矩阵及其乘积
06T 01T12T23T34T 45T56T
机器人运动学方程
此式右边表示了从固定参考系到手部坐标系的各连杆
机器人技术与自动化：了解机器人学的基础知识和应用
机器人技术与自动化：了解机器人学的基础知识和应用随着科技的不断进步，机器人技术和自动化在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
了解机器人学的基础知识和应用对于我们理解和利用这些技术至关重要。
在本文中，我将详细介绍机器人学的基础知识和应用，并以步骤的形式列出具体内容。
步骤一：机器人学的定义和起源。
- 机器人学是研究和开发机器人的学科，它涵盖了机器人的各个方面，包括机械结构、传感器、控制系统等。
- 机器人学的起源可以追溯到20世纪50年代，当时科学家们开始探索如何将机器人应用于工业生产和其他领域。
步骤二：机器人学的基本组成。
- 机器人学主要由三个核心组成部分组成：感知、决策和执行。
- 感知：机器人通过感知系统获取外界环境的信息，包括摄像头、雷达、声纳等。
- 决策：机器人通过决策系统分析和处理感知到的信息，并做出相应的决策和行动计划。
- 执行：机器人通过执行系统实施决策和行动计划，包括运动系统、执行器等。
步骤三：机器人学的应用领域。
- 工业生产：机器人在工业生产中发挥着重要作用，可以承担重复、繁琐和危险的工作，提高生产效率和质量。
- 医疗保健：机器人在医疗保健领域具有广泛的应用，例如手术机器人可以实现精确的手术操作，减少手术风险。
- 农业：机器人可以应用于农业生产中，例如自动化的农业机器人可以自动收割作物、除草等。
- 教育和娱乐：机器人可以用于教育和娱乐领域，例如编程机器人可以帮助孩子学习编程，智能玩具机器人可以提供娱乐和陪伴。
步骤四：机器人学的发展趋势。
- 人机协作：未来机器人学的发展趋势之一是实现人机协作，即人与机器人之间的密切合作，共同完成任务。
- 智能化：随着人工智能技术的发展，机器人在感知、决策和执行方面的能力将不断提高，更加智能化。
- 自主化：未来的机器人将具有更高的自主性，能够自主感知环境、做出决策和执行任务，减少人的干预。
步骤五：机器人学的挑战和前景。
- 挑战：机器人学发展面临着一些挑战，例如机器人的成本、可靠性和安全性等问题需要解决。
模块一 工业机器人基础知识
模块一 工业机器人基础知识
三、工业机器人的分类
１. 按机器人的技术等级划分 按照机器人技术发展水平可以将工业机器人分为三代。 (１) 示教再现机器人 第一代工业机器人是示教再现型。按照人类预先示教的轨迹、行为、顺 序和速度重复作业。 (２) 感知机器人 第二代工业机器人具有环境感知装置，能在一定程度上适应环境的变化， 目前已进入应用阶段。 (３) 智能机器人 第三代工业机器人称为智能机器人，具有发现问题并能自主地解决问题 的能力。
能力目标
１. 能结合工厂自动化生产线说出搬运机器人、码垛机器人、焊 接机器人、涂装机器人和装配机器人的应用场合。
２. 能进行简单的机器人操作。
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工作任务
本次任务的主要内容就是初步认知工业机器人，通过观看工业机器人在工 厂自动化生产线中的应用录像，参观工业机器人相关企业和生产现场，加深 对工业机器人应用领域的了解。最后在教师指导下，分组进行简单的工业机 器人操作练习。
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工作任务
机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统三个基本系统。 主要内容是认识工业机器人的本体构造及典型机器人操作机轴。
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相关知识
一、机器人结构运动简图
机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人手臂、手 腕和手指等结构及运动形式的简易图形符号，见表。
五轴圆柱坐标机器人自由度
模块一 工业机器人基础知识
(３) 球面 ( 极) 坐标机器人的自由度 如图所示为球面坐标机器人，其有 5 个自由度。
球面坐标机器人自由度
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(４) 关节机器人的自由度 １)SCARA 型平面关节机器人的自由度 SCARA 型平面关节机器人有 4 个自由度，如图所示。
机器人基础知识
机器人基础知识机器人是一种能够自动执行任务的机械设备。
它可以根据预设的程序或通过人工智能技术自主地进行工作。
机器人的应用范围非常广泛，可以用于生产制造、医疗健康、军事防卫等各个领域。
机器人的主要组成部分包括机械结构、传感器和控制器。
机械结构是机器人的身体，它决定了机器人的外形和功能。
一些机器人的机械结构可以灵活变换，以适应不同的工作需求。
传感器是机器人的感知器官，它可以感知环境中的信息，如光、声、温度等。
控制器是机器人的大脑，它可以根据传感器的反馈信息做出相应的决策，并控制机器人的运动。
机器人的控制方式有多种，最常见的是通过预设的程序进行控制。
程序是一系列指令的集合，它可以指导机器人进行各种操作。
例如，程序可以告诉机器人前进一段距离、抓取一个物体等。
此外，人工智能技术也为机器人的控制提供了更加灵活和智能的方式。
通过深度学习和神经网络等算法，机器人可以学习和适应不同的工作环境，提高其自主决策和执行任务的能力。
机器人的应用范围相当广泛。
在生产制造领域，机器人可以代替人工进行繁重、危险或高精度的工作，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造工厂中，机器人可以自动组装零件，完成车身焊接等工作。
在医疗健康领域，机器人可以用于手术、康复训练和病房护理等任务。
在军事防卫领域，机器人可以用于侦察、排雷和救援等任务，减少对士兵的风险。
机器人的发展也面临一些挑战。
首先，机器人的成本仍然较高，限制了其广泛应用。
其次，机器人的自主决策和适应能力有待进一步提高。
如何让机器人更加智能地感知和理解环境，并做出准确和灵活的决策，是一个重要问题。
此外，机器人的伦理和安全问题也需要引起重视。
如何确保机器人不会对人类造成伤害，保护个人隐私和数据安全，是机器人发展的重要考虑因素。
总体而言，机器人是一种具有广泛应用前景的智能设备。
随着科技的不断进步，机器人的功能和性能会不断提高，为人类生活带来更多的便利和创新。
但同时，我们也需要关注其潜在的问题和风险，确保机器人的发展能够符合人类的利益和价值观。
机器人培训教材(基础知识篇)
1、机器人简介
插补、圆弧插补等，为示教编程用； 2. 运动功能键：如X±移动、Y ±移动、Z ±移动、1～6关节±转动
等，为操纵机器人示教用； 3.参数设定键：如各轴速度设定、焊接参数设定、摆动参数设定等；
4. f 特殊功能键：根据功能键所对应的相应功能菜单，从而打开各种 不同的子菜单，并确定相应不同的控制功能。
1、机器人简介
二十世纪末期，世界各国的工业尤其是制造业为达到提高劳动生 产率，增加生产产量，主要依靠机器人，而不是增加就业人数。据国 际机器人联合会（IFR）1995年统计，机器人的销售增长较快，1995 年比1994年增长了22%。1995年到1998年世界机器人销售的平均增长 率为19%，到2000年，世界机器人的安装总数增加到了100万台。从应 用领域来看，机器人主要集中在制造业的焊接、装配、机加工、电子、 精密机械等领域。随着机器人的普及应用，工业机器人技术也取得较 快发展。21世纪的制造业已进入一个新的阶段，由面向市场多变生产 转向面向顾客生产，敏捷制造企业（AGIENT ENTERPRISE）将是未 来企业的主导模式，以机器人为核心的可重组的加工和装配系统，已 成为工业机器人和敏捷制造业的重要发展方向。
1、机器人简介
1.6 机器人的主要性能参数
1．安装形式:包括落地式安装、墙壁式安装和倒挂式安装等几种； 2．控制轴数:2轴、3轴、4轴、5轴、6轴、7轴等多种； 3．最大有效载荷:根据手臂承载能力选择不同载荷能力的机器人； 4．重复定位精度:±0.01mm； 5．驱动系统:气动、液压、直流伺服系统、交流伺服系统等等； 6．位置反馈类型:绝对编码器和增量式编码器； 7．手臂移动范围:决定机器人运动空间； 8．各轴移动速度:决定机器人工作效率。
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Compiled by: Dong Chunli
５．分辨率
机器人的分辨率由系统设计检测参数决定，并受到位置反馈检测 单元性能的影响。 分辨率是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动角 度。 精度和分辨率不一定相关。 一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命 令后能够达到的运动位置之间的差距， 分辨率则反映了实际需要的运动位置和命令所能够设定的位置之 间的差距。 分辨率分为编程分辨率与控制分辨率，统称为系统分辨率。 编程分辨率是指程序中可以设定的最小距离单位，又称基准分辨 率。
３．工作速度
工作速度是指机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接口 中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。 确定机器人手臂的最大行程后，根据循环时间安排每个动作的时间， 并确定各动作同时进行或顺序进行，就可确定各动作的运动速度。 分配动作时间除考虑工艺动作要求外，还要考虑惯性和行程大小、驱 动和控制方式、定位和精度要求。 为了提高生产效率，要求缩短整个运动循环时间。运动循环包括加速 度起动，等速运行和减速制动三个过程。过大的加减速度会导致惯性 力加大，影响动作的平稳和精度。为了保证定位精度，加减速过程往 往占去较长时间。
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圆柱坐标机器人
自由度：共有三个基本关节1,2,3和两个选用关节4,5； 工作范围：见图b所示； 关节移动范围及速度：
A1 3000 A2 500mm A3 500mm A4 3600 A5 1900 2.10r/s 600mm/s 1200mm/s 2.10r/s 1.05r/s
Compiled by: Dong Chunli
４．工作载荷
机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负 载量(包括手部)。用质量、力矩、惯性矩来表示。 负载大小主要考虑机器人各运动轴上的受力和力矩，包括 手部的重量、抓取工件的重量，以及由运动速度变化而产 生的惯性力和惯性力矩。 一般低速运行时，承载能力大，为安全考虑，规定在高速 运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。 工业机器人承载能力范围较大，目前最大可达1000Kg
一台设备的运动精度是指命令设定的运动位置与该设备执行此命令 后能够达到的运动位置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运 动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。
Compiled by: Dong Chunli
8．精度、重复精度和分辨率
图2-4给出了分辨率精度和 重复精度的关系。 工业机器人的精度、重复精 度和分辨率要求是根据其使 用要求确定的。机器人本身 所能达到的精度取决于机器 人结构的刚度、运动速度控 制和驱动方式、定位和缓冲 等因素。 由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因 此造成了机器人的精度难以确定。 由于精度一般难测定，通常工业机器人只给出重复精度。
项目 动作形态 控制轴数 设置状态
多关节坐标型机器人
日本安川公司生产的 MOTOMAN UP6型 通用工业机器人
Compiled by: Dong Chunli复定位精度 本体质量 安装方式 电源容量 S轴（回旋） L轴（下臂倾动） U轴（上臂倾动） R轴（手臂横摆） B轴（手腕俯仰） T轴（手腕回旋） S轴 L轴 U轴
容许力矩
B轴 T轴 R轴
容许转动惯量 标准涂色
B轴 T轴
安装环境
温度 湿度 振动 其他
Compiled by: Dong
多关节坐标型机器人
机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接口中心 或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。
Compiled by: Dong Chunli
2.3.1 机器人的参 数
4．工作载荷 机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包 括手部）。用质量、力矩、惯性矩来表示。 5．控制方式 机器人用于控制轴的方式，是伺服还是非伺服，伺服控制方式是实 现连续轨迹还是点到点的运动。
最大动作范围
最大速度
R轴
B轴 T轴 R轴
5.85 rad/s （335°/s）
5.85 rad/s （335°/s） 8.37 rad/s （500°/s） 11.8 N· m （1.2 kgf· m） 9.8 N· m （1.0 kgf· m） 5.9 N· m （0.6 kgf· m） 0.24 kg·m2 0.17 kg· m2 0.06 kg· m2 活动部位：淡灰色 固定部位：深灰色 电动机：黑色 0～45 °C （20～80） % RH （不能结露） 4.9 m/s2 以下 避免接触易燃及腐蚀性气体或液 体； Chunli 不可接近水、油、粉尘等； 远离电气噪声源
６．驱动方式
７．重复精度 8．精度、重复精度和分辨率
Compiled by: Dong Chunli
2.3.1 机器人的参 数
1．自由度
自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。
2．工作空间
机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点所能达到的 所有空间区域，不包括手部本身所能达到的区域。
3．工作速度
机器人应用-基础知识3
2.3 机器人的技术参数
2.3.1 机器人的参数 2.3.2 机器人的举例
dongcl@
机器人应用技术
第二节 机器人的主要技术参数
一、机器人的参数 二、机器人的举例
dongcl@
2.3.1 机器人的参 数
１．自由度 ２．工作空间 ３．工作速度 ４．工作载荷 ５．控制方式
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6．精度
精度是一个位置量相对于其参照系的绝对度量，指机器人手部实 际到达位置与所需要到达的理想位置之间的差距。 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。 机械误差主要产生于传动误差、关节间隙与连杆机构的挠性。 传动误差是由轮齿误差、螺距误差等所引起的； 关节间隙是由关节处的轴承间隙、谐波齿隙等引起的； 连杆机构的挠性随机器人位形、负载的变化而变化。 分辨率系统误差可取1/2基准分辨率。其理由是基准分辨率 以下的变位既无法编程又无法检测，故误差的平均值可取 1/2基准分辨率。 机器人的精度可认为是1/2基准分辨率与机构误差之和，即： 机器人的精度=1/2基准分辨率 + 机构误差
Compiled by: Dong Chunli
１．自由度
机器人臂部位置 在xO1y面内有三个独立运动 • 升降(L1)、伸缩(L2)、和转动 (Φ 1)，腕部在
xO1y面内有一个独立的运动
•
转动(Φ 2)。
机器人手部位置 需要一个独立变量 • 手部绕自身轴线O3C的旋转Φ 3。
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重复定位误差： +/-0.05mm 控制方式：五轴同时可控，点位控制； 持重（最大伸长、最高速度下）：30kg 驱动方式：三个基本关节由交流伺服电动机驱动，并采用增量式角位 移检测装置。
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极坐标机器人
激光切割机器人有CO2气 体激光和YAG固体激光 切割机器人。 通常激光切割机器人既 可进行切割又能用于焊 接。
２．工作空间
机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点所能达到的 所有空间区域，不包括手部本身所能达到的区域。 机器人所具有的自由度数目及其组合不同，则其运动图形不 同； 而自由度的变化量(即直线运动的距离和回转角度的大小)则 决定着运动图形的大小。
Compiled by: Dong Chunli
Compiled by: Dong Chunli
8．精度、重复精度和分辨率
表2-3为不同作业机器人要求的重复精度。
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2.3.2 实用机器人举例分析
1. 美国DENSO公司的XYC4-G系列直角坐标机器人。
2. 美国 Unimation公司的VERSATRAN系列圆柱坐标机器人
直角坐标机器人
美国DENSO公司的XYC4-G系列直角坐标机器人。 适用于小型工作空间的紧凑尺寸。 宽泛的变化：左臂类型、右臂类型。48种行程。 利用高强度滑动单元可获得最大负载：10kg的物体。 用于大功率或精细任务的两种驱动功率模式 标准配置：6套空气管线系统，10个信号阀和电磁阀。
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直角坐标机器人
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直角坐标机器人
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圆柱坐标机器人
美国 Unimation公司的 VERSATRAN系列圆柱 坐标机器人，见图2-19 所示。 为一台持重30kg，供搬 运、检测、装配用的圆 柱坐标型工业机器人
3. L-1000型CO2激光切割机器人是典型的极坐标型机器人 4. 日本安川公司生产的MOTOMAN UP6型通用工业机器人 典型的多关节坐标型机器人 5. 深圳市众为兴数控技术有限公司生产的ADT-600×4G
300-5机器人是典型的平面多关节坐标型机器人。
Compiled by: Dong Chunli
6．驱动方式 驱动方式指关节执行器的动力源形式。 7．精度、重复精度和分辨率 精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的定位能力。
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１．自由度
自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。 机器人的自由度表示机器人动作灵活的尺度，一般以轴 的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示，手部的动 作不包括在内。 机器人的自由度越多，就越能接近人手的动作机能，通 用性就越好；但是自由度越多，结构越复杂，对机器人 的整体要求就越高，这是机器人设计中的一个矛盾。 工业机器人一般多为４～６个自由度，７个以上的自由 度是冗余自由度，是用来避障碍物的。