工业机器人技术及应用第2章
工业机器人实操与应用技巧第2章
工业机器人实操与应用技巧第2章一、工业机器人的基本操作原理1.控制系统：工业机器人的控制系统主要由主控制器和控制软件组成。
主控制器是工业机器人的大脑，负责接收和传输指令、控制机器人的运动和动作。
控制软件则是控制系统的操作界面，通过软件可以对机器人进行编程和调试。
2.传感器系统：传感器系统是工业机器人的感知器官，用于感知周围环境的信息，以便机器人进行相应的动作。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以用于检测工件的位置、形状和颜色，力传感器可以用于检测机器人与工件之间的力的大小和方向，触觉传感器可以用于检测机器人与工件之间的接触。
3.执行系统：执行系统是工业机器人的执行器，用于实现机器人的运动和动作。
执行系统包括机械臂、末端执行器和驱动器。
机械臂是工业机器人的主体，用于实现机器人的运动和动作。
末端执行器是机械臂的末端装置，用于进行具体的操作，如抓取、切割、焊接等。
驱动器是机械臂的动力源，用于驱动机械臂的运动。
二、工业机器人的常见操作技巧在实际应用中，工业机器人的操作需要掌握一些基本的技巧，以确保机器人的运动和动作准确、稳定、安全。
1.坐标系的设置：坐标系是机器人进行运动和动作的基准系。
在进行编程之前，需要根据实际情况设置机器人的工作坐标系和基准坐标系。
工作坐标系是机器人的工作空间，基准坐标系是机器人与工件之间的相对位置关系。
合理设置坐标系可以提高机器人的运动和定位的精度。
2.示教模式的使用：示教模式是机器人的一种编程方式，可以通过手动操作机器人的臂架和控制器，将所需的运动和动作指令记录下来，然后保存为一个程序。
示教模式的使用可以简化编程的过程，为机器人的操作提供方便。
3.轴的控制方法：工业机器人通常具有多个关节轴，不同的轴对应机器人的不同运动方向。
在进行编程时，需要根据具体操作需求选择合适的轴控制方法，如点动控制、连续控制、增量控制等。
4.程序的调试和优化：在编程完成后，需要对程序进行调试和优化。
工业机器人技术及应用知到章节答案智慧树2023年上海中侨职业技术大学
工业机器人技术及应用知到章节测试答案智慧树2023年最新上海中侨职业技术大学第一章测试1.20世纪（）年代工业机器人得到了一定的发展，出现了由小型计算机控制并由电机驱动的工业机器人。
参考答案:702.工业机器人的机械结构系统可分为哪几部分（）参考答案:腰部和机座;臂部;腕部;手部3.工业机器人的感知系统由内部传感器模块和外传感器模块组成。
（）参考答案:对4.直角坐标型机器人的手臂按直角坐标形式配置，即通过___个相互垂直轴线上的移动来改变手部的空间位置。
参考答案:null5.坐标型机器人的手臂按球坐标形式配置，其手臂的运动由___个直线运动2个转动所组成。
null第二章测试1.手部按其抓握原理可以分为___和___手部。
参考答案:null2.一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。
（）参考答案:对3.机器人旋转传动机构包括：___、___和___等。
参考答案:null4.回转与俯仰型机器人的机身主要由实现手臂___和___运动的部件组成。
参考答案:null5.单自由度回转运动手腕的回转角度受限制，一般小于360°。
（）对第三章测试1.刚体上任意两点的连线在平动中是平行且相等的。
（）参考答案:对2.一个中心位于参考坐标系原点的坐标系由三个向量表示，通常着三个向量相互垂直。
（）参考答案:对3.单位向量的长度不确定。
（）参考答案:错4.两个向量不能进行乘法运算。
（）参考答案:错5.在三维空间中，若给定了某刚体上某一点的位置和刚体的姿态，则这个刚体在空间中的位姿也就确定了。
（）对第四章测试1.测量角速度的传感器有（）参考答案:旋转编码器2.机器人测距传感器不包括（）。
参考答案:STM3.对工业机器人进行示教时，同时对速度、位置、操作顺序等进行示教方式是（）参考答案:集中示教4.机器人按照控制方式可分为（）。
参考答案:连续轨迹控制方式;力（力矩）控制方式;点位控制方式;智能控制方式5.分布式控制系统的优点不包括（）控制系统的危险性较高第五章测试1.（）是第三代机器人的重要标志。
工业机器人技术与应用第2章 工业机器人的机械结构
2.4 工业机器人手部结构
2.5 工业机器人驱动与传动
2.1 工业机器人机身结构
工业机器人机身是直接连接、支承和传动手臂及行走机构的部件。它是由 臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及有关的导向装置、支撑件等 组成。 1．回转与升降型机身结构 回转与升降型机身结构主要由实现臂部的回转和升降运动的机构组成。
KUKA IR-662/100型机器人手腕传动图
2.2 工业机器人臂部结构
三、机器人臂部机构 3．臂部回转与升降机构
手臂回转与升降机构常采用回转缸与升降缸单独驱动，适用于升降行程短而 回转角度小于360°的情况，也有采用升降缸与气动马达-锥齿轮传动的结构。
2.3 工业机器人腕部结构
腕部是联接手臂和手部的结构部件，它的主要作用是确定手部的作业方向。 因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态调整。
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （1）单自由度回转运动手腕
回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构 1-回转油缸 2-定片 3-腕回转轴 4-动片 5-手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （2）双自由度回转运动手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （3）三自由度回转运动手腕
4．类人机器人型机身结构 类人机器人的机身上除装 有驱动臂部的运动装置外 ，还应装有驱动腿部运动 的装置和腰部关节。
2.1 工业机器人机身结构
2.1 工业机器人机身结构
没有手臂的双足机器人Cassie
2.2 工业机器人臂部结构
手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和 手部，并带动它们在空间运动，工业机器人腕部的空间位置及其工作空间 都与臂部的运动和臂部的参数有关。 一、机器人臂部的组成 机器人的手臂主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件 ，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。 根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同可分为：伸缩 型臂部结构，转动伸缩型臂部结构，屈伸型臂部结构，其他专用的机械传 动臂部结构。
第二章工业机器人的机械设计基础
水平多关节机器人（ SCARA ）
l 结构特点 - 作业空间与占地面积比很大， 使用起来方便； - 沿升降方向刚性好，尤其适合 平面装配作业
SCARA-Selective Compliance Assembly Robot Arm
1978年由日本山梨大学牧野洋 教授首先提出
并联机器人 模拟器
定姿态达到的点所构成的体积空间。记作Wp (P)。
➢ 次工作空间：总工作空间中去掉灵活工作空间所余下的部分。记作Ws
(P)。
工作空间
工作空间的两个基本问题： 1、给出某一结构形式和结构参数的操作机以及关节变量的变化范围，求 工作空间。称为工作空间分析或工作空间正问题。 2、给出某一限定的工作空间，求操作机的结构形式、参数和关节变量的 变化范围。称工作空间的综合或工作空间逆问题。
等，医疗外科… 微动机构和微型机构：显微外科、细胞操作、误差补偿器. 加工设备：虚拟轴机床，很容易获得6轴联动，前两年研究
的较多，近年来，大家发现虚拟机床很难获得高的加工精 度，如天津大学的黄田教授等人进行了多年的研究，发现很 难超过20μ .
娱乐：《真实的谎言》中的拍摄施瓦辛格驾驶鹞式飞机，就 是在一个stewart平台上进行的.
主要内容
工业机器人常见构型 机器人基本概念与关键参数 机器人的运动学 机器人工作空间与轨迹规划 机器人静力学与动力学 机器人关键功能部件 机器人元器件与传动方式 机器人典型结构与运动 机器人设计与分析 机器人设计思想与设计方法
机器人组成
机器人是一个高度自动化的机电一体化设备。从控制观点来看，机器人系统 可以分成四大部分：机器人执行机构、驱动装置、控制系统、感知反馈系统。
9. 示教再现：具有记忆再现功能的机器人。操作者预先进行逐步示教，机器人记 忆有关作业程序、位置及其他信息，然后按照再现指令，逐条取出解读，在一 定精度范围内重复被示教的程序，完成工作任务。
工业机器人技术(第三版)课后答案 郭洪红主编
第一章课后习题１、工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。
２、工业机器人应用场合及其特点：①恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）②特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）③自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随柔性自动化出现扮演更重要角色）３、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。
答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。
三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。
六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
关系由右图表明：４、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：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。
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，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。
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。
工作速度一般指工作时的最大稳定速度。
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。
承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质量。
５、按坐标形式分类及特点：①直角坐标型（这种机器人在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。
但它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。
工作范围是立方体型）②圆柱坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。
工业机器人技术基础及其应用没章思考题练习题参考答案
《工业机器人技术基础及其应用》（戴凤智，乔栋主编）的每章思考与练习题及其参考答案第1章工业机器人概述1.机器人系统由哪四部分组成？答：（教材第2页）机器人系统由以下四部分组成：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统。
2.工业机器人有哪些基本特点？答：（教材第3页）工业机器人主要有以下三个基本特点：可编程、拟人化、通用性。
3.工业机器人的传感部分有哪些子系统组成？答：（教材第12页）机器人的传感部分相当于人类的五官，机器人可以通过传感部分来感觉自身和外部环境状况，帮助机器人工作更加精确。
工业机器人的传感部分主要分为两个子系统：感受（传感）系统、机器人与环境交互系统。
4.工业机器人的机械部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）机械部分是机器人的硬件组成，也称为机器人的本体。
工业机器人的机械部分主要分为两个子系统：驱动系统、机械结构系统。
5.工业机器人的控制部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）控制部分相当于机器人的大脑，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制。
工业机器人的控制部分分为两个子系统：人机交互系统、控制系统。
6.工业机器人一般有哪些主要技术指标？答：（教材第12页）工业机器人的技术指标是机器人生产厂商在产品供货时所提供的技术数据，反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择机器人时必须考虑的问题。
工业机器人的主要技术指标一般包括：自由度、工作精度、工作范围、额定负载、最大工作速度等。
7.工业机器人是如何进行分类的？答：（教材第14页）工业机器人的分类方法有很多，本书主要介绍了以下三种分类方法。
（1）按机械结构可以分为串联机器人和并联机器人。
（2）按机器人的机构特性可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人。
（3）按程序输入方式可以分为编程输入型机器人、示教输入型机器人。
第2章工业机器人的机械结构系统和驱动系统1.工业机器人的机械系统有哪三部分组成？答：（教材第22页）工业机器人的机械系统由手部、手臂、基座三部分组成。
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
第一章绪论1.1 什么是工业机器人1.2 为何发展工业机器人1.3 工业机器人发展概况1.3.1 工业机器人的诞生1.3.2 工业机器人的发展1.4 工业机器人的分类及应用1.4.1 工业机器人的分类1.4.2 工业机器人的应用学习目标*掌握工业机器人的定义*了解工业机器人的发展事由和历程*熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。
机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。
这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。
课堂认知1.1 什么是工业机器人机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。
美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。
日本: 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。
中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者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。
ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。
广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。
它具有四个基本特征：①特定的机械机构②通用性③不同程度的智能④独立性1.2 为何发展机器人让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。
ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。
工业机器人技术及应用智慧树知到课后章节答案2023年下黑龙江职业学院
工业机器人技术及应用智慧树知到课后章节答案2023年下黑龙江职业学院黑龙江职业学院绪论单元测试1.（）被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造水平的重要标志。
答案:机器人第一章测试1.日本人发明了世界上第一台工业机器人。
答案:错2.世界上工业机器人的四大家族是日本的安川电机、发那科、德国的库卡、瑞士的ABB。
答案:对3.自工业机器人诞生以来，汽车行业一直是其主要应用领域。
答案:对4.机器人涵盖非常广泛，如无人机、无人驾驶汽车、火星车等都可以归类为机器人。
答案:对5.当下，最先进的机器人，其活动能力和智能已经超过人类。
答案:错6.robot是由捷克文robota意为（）衍生而来的。
答案:农奴、苦力7.机器人学术界一直将（）作为机器人开发的准则。
答案:机器人学三原则8.（）德沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。
答案:美国9.现有的工业机器人大多采用（）这种示教方式。
答案:示教再现10.工业机器人比较统一的定义是ISO采纳的( )的定义：一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统。
答案:美国机器人协会第二章测试1.按机器人的驱动方式分类，将机器人分为（）。
答案:气动式机器人、液动式机器人和电动式机器人2.直角坐标系机器人、圆柱坐标机器人、极坐标型机器人、平面关节机器人和多关节机器人属于按（）分类答案:机器人的坐标系统3.机器人系统三大部分包括（）。
答案:传感部分;机械部分;控制部分4.机器人关节的种类有（）。
答案:球关节;圆柱关节;回转关节;移动关节5.下面的机器人结构简图中属于（）轴机器人。
答案:46.自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。
答案:对7.工作空间又称工作范围、工作区域是指机器人末端执行器运动描述参考点所能达到的空间点的集合，一般用水平面和垂直面的投影表示。
机器人技术基础教学课件第2章
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
第二章 2.3工业机器人运动学(一)
第二章机器人基础知识2.3工业机器人运动学(一)【内容提要】本课主要学习工业机器人技术的运动学基础知识，涉及机器人正逆运动学的概念、平面二连杆机器人的运动学、以及机器人一般运动学的数学基础（位姿描述、齐次变换及运算）。
知识要点：✓机器人正逆运动学概念✓平面二连杆机器人的正逆运动学✓机器人的位姿描述✓齐次变换及运算重点：✓掌握机器人正逆运动学概念✓掌握平面二连杆机器人的正逆运动学✓理解机器人的位姿描述和齐次变换✓掌握齐次变换及运算难点：✓机器人的位姿描述、齐次变换及运算关键字：✓机器人正逆运动学、平面二连杆机器人、位姿描述、齐次变换及运算【本课内容相关资料】2.3机器人运动学从机构学的角度看，机器人可以看成开式运动链结构，由一系列连杆通转动或移动关节串联而成。
机器人运动学研究的是机器人各关节运动的几何关系，具体而言是各连杆之间的位移关系、速度关系和加速度关系。
本节仅研究位移关系，重点是研究手部相对于机座的位姿与各连杆之间的相互关系。
“位姿”是“位置和姿态”的简称。
工业机器人手部相对于机座的位姿与工业机器人各连杆之间的相互关系直接相关。
为了便于数学上的分析，一般将连杆和关节按空间顺序进行编号。
同时，选定一个与机座固联的坐标系，称为固定坐标系，并为每一个连杆（包括手部）选定一个与之固联的坐标系，称为连杆坐标系。
一般把机座也视为一个连杆，即零号连杆。
这样，连杆之间的相互关系可以用连杆坐标系之间的相互关系来描述。
工业机器人手部相对机座的位姿就是固联在手部的坐标系相对固定坐标系的位姿。
这样，就可以将“手部相对于机座的位姿”这样一个物理问题转化为一个数学问题，即，得到了工业机器人的运动学数学模型，便于用计算机进行分析计算。
工业机器人运动学主要包括正向运动学和反向运动学两类问题。
正向运动学是在已知各个关节变量的前提下，解决如何建立工业机器人运动学方程，以及如何求解手部相对固定坐标系位姿的问题。
反向运动学则是在已知手部要到达目标位姿的前提下，解决如何求出关节变量的问题。
工业机器人技术基础第2章 工业机器人的数学基础
工业机器人技术基础
III 矩阵的运算 ▲矩阵的加法 设有两个mn的矩阵A=（aij），B＝（bij），则矩阵A和B的和记作 A+B 。即：
a11 b11 a b 21 21 A B am1 bm1
a12 b12 a22 b22 am 2 bm 2
a11 0 0
0 Байду номын сангаас22 0
0 0 ann
第二章 工业机器人的数学基础
工业机器人技术基础
b) 数量矩阵(scalar matrix)
a 0 0
c) 三角矩阵(triangular matrix)
0 a 0
工业机器人技术基础
目 录
第一章 工业机器人概论
第二章 工业机器人的数学基础
第三章 工业机器人的机械系统 第四章 工业机器人的动力系统 第五章 工业机器人的感知系统 第六章 工业机器人的控制系统
第七章 工业机器人编程与调试
第2章 工业机器人的数学基础
工业机器人技术基础
主要内容 2.1 矩阵及运算 2.2 坐标系及其关系描述 2.3 坐标变换 2.4 机器人运动学
2.5 机器人动力学
第二章 工业机器人的数学基础 2.1 矩阵及运算
工业机器人技术基础
1.矩阵的定义 定义1 由mn个数aij（i=1，2，，m； 成m行n列的数表：
j=1,2，，n），排
a12 a1n a11 a a a 21 22 2n A a m2 a mn a m1
易证，数乘矩阵满足下列运算规律（设A、B为 mn矩阵，、为数）： (i). （）A = （A）； (ii). （+）A = A + A； (iii). （A + B）=A + B。
工业机器人及其应用习题
工业机器人及应用习题集第一章：概论一、选择题1、机器人（Robot）一词源于（）。
A、英语 B 、德语C、法语D、捷克语2、提出“机器人三原则”的是（）。
A、物理学家B、哲学家C、科幻小说家D、社会学家3、世界上第一台真正意义上的机器人诞生于（）。
A、1952年，美国 B 、1959年，美国C、1959年，日本D、1952年，德国4、目前，大多数工业机器人使用的是（）机器人技术。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代5、根据机器人的应用环境，机器人一般分为（）两类。
A、关节型机器人和并联型机器人B 、工业机器人和服务机器人C、示教再现机器人和智能机器人D、顺序控制和轨迹控制机器人6 根据工业机器人的功能与用途，目前主要有（）几类。
A、加工类 B 、装配类 C 、搬运类 D 、包装类7 以下属于加工类工业机器人的是（）。
A 、焊接机器人B 、装卸机器人C 、涂装机器人D 、包装机器人8 以下属于装配类工业机器人的是（）。
A、焊接机器人 B 、涂装机器人C 、分拣机器人D 、包装机器人9 以下属于服务机器人的是（）。
A、家庭清洗机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D 、场地机器人10 月兔号月球探测器、好奇号火星探测器属于（）的一种。
A、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人11 美国的E-2D“鹰眼”预警机属于（）的一种。
A 、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人12 目前全球工业机器人产销量最大的生产企业是（）。
A、ABBB、YASKAWAC、FANUCD、KUKA13、日本最早的生产工业机器人的企业是（）。
A、KAWASAKIB、YASKAWAC、FANUCD、DAIHEN14.目前，工业机器人年销量最大的国家是（）。
A、美国B、德国C、日本D、中国15.目前工业人机器人使用量最大的行业是（）。
A 、电子电气工业B、汽车制造业C、金属制品及加工D、食品和饮料业二、简答题1、简述第一、二、三代机器人的组成、性能等方面的区别。
工业机器人技术及应用第二章答案
(1) _自由度_ 通常作为机器人的技术指标，反映了机器人动作的灵活性，可 用轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示。
(2) 工业机器人主要由 _操作机_ 、 _控制器_ 和 _示教器_ 组成。下图中 1 表示_末端执行器_ ； 2 表示 _操作机_ ； 3 表示 _控制器_ 和 4 表
示 _示Байду номын сангаас器_ 。 1
2
3 4
题2图
(3) 工业机器人的运动控制主要是实现 _PTP_ 和 _CP_ 两种。当机器人进行 _CP_ 运动控制时，末端执行器既要保证运动的起点和目标点位姿，而且必 须保证机器人能沿所期望的轨迹在一定精度范围内运动。
(4) 对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对于参 考坐标系的位姿，称之为 _正向_ 运动学。
2 、选择
(1) 操作机是工业机器人的机械主体，是用于完成各种作业的执行机构。它主 要哪几部分组成？（ D）
①机械臂；②驱动装置；③传动单元；④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (2) 示教器也称示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由 操作者手持移动。它是机器人的人机交互接口，试问以下哪些机器人操作可通 过示教器来完成？（D ）。 ①点动机器人；②编写、测试和运行机器人程序；③设定机器人参数；④查 阅机器人状态 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④
工业机器人技术第2章
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.2 工业机器人的特点
（3）驱动系统。工业机器人需要灵活改变位姿，绝大多数运动轴都需要 有任意位置定位功能，需要使用伺服驱动系统；在无人搬运车（Automated Guided Vehicle，AGV）等输送机器人上，还需要配备相应的行走机构及相应 的驱动系统。而辅助机械手的安装位置、定位点和动作次序样板都是固定 不变的，大多数运动部件只需要控制起点和终点，故较多地采用气动、液 压驱动系统。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
（3）驱动器。驱动器实际上是用于控制器的插补脉冲功率放大的装置， 实现驱动电机位置、速度、转矩控制，驱动器通常安装在控制柜内。驱动 器的形式决定于驱动电机的类型，伺服电机需要配套伺服驱动器、步进电 机则需要使用步进驱动器。机器人目前常用的驱动器以交流伺服驱动器为 主，它有集成式、模块式和独立型3种基本结构形式。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
2．机器人本体 机器人本体又称操作机，它是用来完成各种作业的执行机构，包括机械 部件及安装在机械部件上的驱动电机、传感器等。 机器人本体的形态各异，但绝大多数由若干关节（Joint）和连杆（Link） 连接而成。以常用的6轴垂直串联型（Vertical Articulated）工业机器人为例， 其运动主要包括整体回转（腰关节）、下臂摆动（肩关节）、上臂摆动 （肘关节）、腕回转和弯曲（腕关节）等。本体的典型结构如图2.1-2所示， 其主要组成部件包括手部、腕部、上臂、下臂、腰部、基座等。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
集成式驱动器的全部驱动模块集成一体，电源模块可以独立或集成，这 种驱动器的结构紧凑、生产成本低，是目前使用较为广泛的结构形式。模 块式驱动器的电源模块为公用，驱动模块独立，驱动器需要统一安装。集 成式、模块式驱动器不同控制轴间的关联性强，调试、维修和更换相对比 较麻烦。独立型驱动器的电源和驱动电路集成一体，每一轴的驱动器可独 立安装和使用，因此，其安装使用灵活、通用性好，其调试、维修和更换 也较方便。
工业机器人技术及应用2-工业机器人的机械结构和运动控制
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录工业机器人的系统组成操作机控制器示教器工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习工业机器人的运动控制机器人运动学问题机器人的点位运动…机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能*了解工业机器人的运动控制能力目标*能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。
虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。
整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。
课堂认知工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。
对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。
它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。
关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1) 机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。
实质上是一个拟人手臂的空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动，由关节 - 连杆结构所构成的机械臂大体可分为基座、腰部、臂部（大臂和小臂）和手腕 4 部分。
09-10第二章工业机器人的驱动系统(2.5 工业机器人的驱动系统)
MESSI
2.5.2 驱动方式 MESSI
后冷却器：安装在空气压缩机出口处的管道上，它的作用是使压缩 空气降温。因为一般工作压力为8kgf/cm2的空气压缩机排气温度高达 140~170℃，压缩空气中所含的水和油（气缸润滑油混入压缩空气）均 为气态。经后冷却器降温至40~50℃后，水汽和油汽凝聚成水滴和油滴， 再经油水分离器析出。
MESSI
2.5.2 驱动方式
MESSI
3）压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和 制造精度要求可以降低。一般说来，往复运动推力在2t （19620N）以下时，用气动经济性较好。
4）与液压传动相比，它的动作和反应较快，这是气动的 突出优点之一。
5）空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。 6）可安全地应用在易燃、易爆和粉尘大的场合，便于实 现过载自动保护。
机械手一般小于30kg。
2）滞后现象小，反应较灵敏，传动平稳。与空气相比，油液的压缩
性极小，故传动的滞后现象小，传动平稳。气动传动碎易得到较大速度
（1m/s以上），但空气黏性比较低，传动冲击较大，不利于精确定位。
MESSI
2.5.2 驱动方式
MESSI
3）输出力和运动速度控制较容易。输出力和运动速度在一定 的液压缸结构尺寸下，主要取决于传动液的压力和流量，通过调节 相应的压力和流量控制阀，能比较方便地控制输出功率。
能差，惯性大，适用于中型或重型机器人。伺服电动机和步进电动机输
出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中
小型机器人。交、直流伺服电动机异步用于闭环控制系统，而步进电动
机主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。
MESSI
电动驱动系统
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【
课 堂 认
机器人常用的驱动方式主要有液压驱动、气压驱动和电气驱动三种基本类 型。
知
】
目前，除个别运动精度不高、重负载或有防爆要求的机器人采用液压、
气压驱动外，工业机器人大多采用电气驱动，而其中属交流伺服电机应用最
广，且驱动器布置大都采用一个关节一个驱动器。
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2.1 工业机器人的系统组成
置 ———
—
业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组 成。
腕关节
小臂
伺服电机 减速器
【
课
堂
认
肘关节
知
】
手腕
连接法兰
皮带传动
肩关节
大臂 腰部 腰关节
▲ 机器人操作机的每个关节 均采用 1 个交流伺服马达驱动
基座
关节型机器人操作机基本构造
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2.1 工业机器人的系统组成
2.1.1 操作机
所
处 (2) 驱动装置
位
置
——— 特点
—
驱动方式
输出力
【
课
堂 认 知
液压 驱动
压力高，可获 得大的输出力
】
气压 驱动
气体压力低， 输出力较小， 如需输出力大 时，其结构尺 寸过大
电气 驱动
输出力较小或 较大
三种驱动方式特点比较
控制性能
维修使用
油液不可压缩， 压力、流量均容 易控制，可无级 调速，反应灵敏 ，可实现连续轨 迹控制
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2.1 工业机器人的系统组成
所 处 位 置 ——— —
【 课 堂 认 知 】
第一代工业机器人主要由以下几部分组成： 操作机、控制器和示教器 。 对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别 由传感器及软件实现。
示教器
是机器人的人机交互接口，操作者 可通过它对机器人进行编程或手动 操纵机器人移动。
4) 手腕 手腕是连接末端执行器和手臂的部分，亦称次轴，主要用于改变末端 执行器的空间姿态。
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2.1 工业机器人的系统组成
所 2.1.1 操作机
处
位 置
(2) 驱动装置
——— —
驱使工业机器人机械臂运动的机构。它按照控制系统发出的指令信号，借助 于动力元件使机器人产生动作，相当于人的肌肉、筋络。
维修方便，液 体对温度变化 敏感，油液泄 漏易着火
可高速，冲击较 严重，精确定位 维修简单，能 困难。气体压缩 在高温、粉尘 性大，阻尼效果 等恶劣环境中 差，低速不易控 使用，泄露无 制，不易与 CPU 连 影响 接
容易与 CPU 连接，
控制性能好，响 应快，可精确定 位，但控制系统
维修使用较复 杂
案 例 】
形成了较为完善的产业基础，但与发 达国家相比，仍存在较大差距，产业
基础依然薄弱，关键零部件严重依赖
进口。
整个机器人产业链主要分为上游
核心零部件（主要是机器人三大核心
零部件 —— 伺服电机、减速器和控制
系统，相当于机器人的“大脑”）、
中游机器人本体（机器人的“身体”）
和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。
工业机器人技术及应用
—工业机器人的机械结构和运动控制
讲授：王 兴
章节目录
2.1 工业机器人的系统组成
2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器
2.2 工业机器人的技术指标
学习目标 导入案例 课堂认知 扩展与提高 本章小结 思考练习
2.3 工业机器人的运动控制
2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动 … 2.3.3 机器人的位置控制
操作机
用于完成各种作业Biblioteka 务的机械主 体，主要包含机械臂、驱动装置、 传动单元以及内部传感器等部分。
控制器
是完成机器人控制功能的结构实现 ，是决定机器人功能和水平的关键 部分。
工业机器人系统组成
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2.1 工业机器人的系统组成
所 2.1.1 操作机
处 位
操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作
2.1.1 操作机
所
处 位
(3) 传动单元
置
目前工业机器人广泛采用的机械传动单元是减速器，应用在关节型机器人上的
———减—速器主要有两类： RV 减速器 和 谐波减速器 。 一般将 RV 减速器放置在基座、腰部
、大臂等重负载的位置 ( 主要用于 20kg 以上的机器人关节 ) ；将谐波减速器放置在小
所 2.1.1 操作机
处
位
机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机
置 ———
械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
—
【 课
堂 认 知 】
夹紧爪
吸盘
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焊枪
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2.1 工业机器人的系统组成
所 2.1.1 操作机
处 位
(1) 机械臂
置 ———
关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体 。实
— 质上是一个拟人手臂的空间开链式机构，一端固定在基座上，另一端可自由运动，
【 由关节 - 连杆结构所构成的机械臂大体可分为 基座 、 腰部 、 臂部（大臂和小臂）
课 堂
和手腕 4 部分。
认
知 1) 基座 基座是机器人的基础部分 ，起支撑作用。
】
2) 腰部 腰部是机器人手臂的支承部分 。
3) 手臂 手臂是连接机身和手腕的部分，是执行结构中的主要运动部件，亦 称主轴， 主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。
复杂
结构体积
使用范 围
在输出力相 同的情况下 ，体积比气 压驱动方式 小
中、小 型及重 型机器 人
体积较大
中、小 型机器 人
需要减速装 置，体积较 小
高性能 、运动 轨迹要 求严格
制造成 本
液压元 件成本 较高， 油路比 较复杂
结构简 单，能 源方便 ，成本 低
成本较
高
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2.1 工业机器人的系统组成
➢了解工业机器人的运动控 制
➢能够正确识别工业机器人 的基本组成
➢能够正确判别工业机器人 的点位运动和连续路径运 动
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导入案例
所
国产机器人竞争力缺失 关键技术是瓶颈
处
位
置
———于— 先天众因所素周，知在，单中体国与机核器心人零产部业件由仍
【 然落后于日、美、韩等发达国家。虽
导 入
然中国机器人产业经过 30 年的发展，
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课前回顾
所 处 位 置 ——— —
【 课 前 回 顾 】
✓ 何为工业机器人？ ✓工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ ✓工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
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学习目标
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【 学 习 目 标 】
➢ 熟悉工业机器人的常见技 术指标
➢ 掌握工业机器人的机构组 成及各部分的功能