1机器人功能要求及技术性能指标
机器人技术基础实验报告1(机器人系统认识)
机器人技术基础实验报告班级：学号：姓名：台号：课程 1 机器人系统认识成绩：批改日期：教师签字：实验目的:1、使学生了解机器人系统的基本组成；2、增强学生的动手操作能力；3、熟悉机器人的基本操作。
实验设备及软件:1、珞石XB4机器人2、桌面示教应用程序实验原理:实验内容：1、 设备启动，启动EtherCAT 服务程序，启动机器人运动控制程序。
● 打开控制柜，确认急停开关D 和F 未被按下，如被按下顺时针转动，抬起急停开关。
顺时针旋转开关A ，随后将B 按至常亮，观察七段数码管是否显示数字8，若成功进入下一步。
●按压开关A,启动机器人控制器，开启后指示灯B 常亮，同时通讯服务程序自启动。
●启动机器人桌面控制程序“HBRobotConfigure”2、 标注六个关节正方向。
打开HBRobotConfigure 软件，先点击“重启控制程序”单击“连接”与控制器建立连接（机器人运动控制程序已启动）。
进入示教调试界面，单击“添加机器人模型”，并单击“运行”，显示实际或仿真机器人状态。
点击左侧“使能”和“下电”，控制机器人的使能状态。
选择轴坐标系，操作界面右侧加减按键观察机械臂各轴转向，确定各关节正方向。
ABCD操作流程：将机械臂各关节按①至⑥编号，如下图所示。
①俯视图中逆时针为正方向②左视图中顺时针为正方向③左视图中顺时针为正方向④正视图中顺时针为正方向⑤左视图中顺时针为正方向⑥俯视图中顺时针为正方向3、示教机器人，并保存工作空间中的三个点。
进入程序调试界面，调整移动速度至1%，将“Simulation”调至false进入真机模式，使能下电后通过界面按钮移动机械臂，移动明显距离后保存坐标点p1，重复操作3次以此获得工作空间中三点p1、p2、p3。
4、编写机器人脚本并运行机器人脚本，实现三个点之间的直线运动。
（先仿真运行，确认无误后再真机运行。
）1.先将左侧“Simulation”键调整为ture进入仿真模式。
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°）
内蒙古高速集团收费系统智能机器人技术标准
内蒙古高速集团收费系统智能机器人技术标准主要包括以下内容：
1.功能要求：明确高速/一级公路智能收费机器人的功能要求，包括但不限于收费、发卡、对讲、监
控等功能，并对各项功能的性能指标进行规范。
2.参数要求：规范高速/一级公路智能收费机器人的主要技术参数，如尺寸、重量、防护等级等，确
保符合国家和行业相关标准。
3.设计要求：规范高速/一级公路智能收费机器人的外观、结构设计，确保其符合人机工程学原理，
方便使用和维护。
4.施工要求：明确高速/一级公路智能收费机器人的施工方法、步骤和工艺要求，确保施工质量符合
标准。
5.测试要求：规范高速/一级公路智能收费机器人的测试方法、测试流程和测试标准，以确保其性能
稳定可靠。
此外，该技术标准还规定了智能收费机器人的验收要求、维护要求和安全要求等方面的内容。
该标准的制定旨在提高内蒙古高速集团收费系统的智能化水平，提高通行效率和服务质量，同时确保系统的安全稳定运行。
智能语音机器人关键技术指标
智能语音机器人关键技术指标智能语音机器人具备三大核心关键技术指标使：自然语言处理、自主意识及自主导航。
自然语言处理机器人采用基于深度学习算法的自然语言处理技术，设计一个语音识别处理引擎，使机器人可以理解人的语言，并且根据知识库的内容，针对人提出的问题，通过语音的方式回答。
自主意识为使其像人类一样思考，机器人模拟人类的思维模式，接收外界信息后，能够以人类智能相似的方式做出反应，建立机器人的自我意识，与用户进行语音交流，使用户消除人机交互带来的机械感。
机器人能够通过感知系统了解周围情况，并且建立一个初级交流场景。
五大感知系统包括：视觉系统，听觉系统，传感器系统，本地系统，云端大脑系统。
人类感知外界通过各个感官系统，机器人通过拟人的感知系统，促进机器人的感受和收集外界信息的能力。
自主导航机器人的自主导航、自主避障和自主定位功能是服务机器人的基本特征和核心技术，在不需要轨道的前提下，机器人很好的实现了以上功能。
对机器人而言，完成自主导航。
对应的技术问题：建立环境地图，标记机器人在地图中的当前坐标指令目标点与地图坐标的匹配，自主导航算法、实时定位和环境检测。
关键技术描述：A算法基于栅格地图的实时定位和路径规划方法，特点是实时刷新障碍物信息，规划到目标点的最短路径双目测距利用双目视觉，根据同一特征点在不同摄像头的像素坐标差异，求解特征点的三维坐标里程计利用电机编码器，测定轮速和转角，实时估算机器人坐标和方位角运动控制根据编码器返回的速度信息，利用PID算法实现轮速精确控制，进而实现机器人的速度和位置精确控制超声波全局定位机器人上的超声波阵列接收基准声源信号，利用三角定位原理测算机器人相对声源坐标和方位局部障碍物识别利用超声波传感器实时标记近距离环境障碍技术指标头顶触摸：触摸距离，≤5mm。
感应面积，头顶正中心5厘米*5厘米；后部扩展接口：TF卡接口最大支持64G。
USB接口USB2.0 供电最大0.5A；麦克红外感光：MIC双路，灵敏度1.5米max，闪光灯，双路，功率0.5W*2红外发射遥控，波长940nm，功率0.3W；触摸屏：电容5点触摸。
工业机器人技术基础 工业机器人技术参数
O B
h
B
h
(b)
（b ）良好定位(精c) 度，很差重复定位精度
(d)
（a）合理定位精度，良好重复定位精度
（c）很差定位精度，良好重复定位精度
工业机器人工作空间
• 定义
工作空间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
• 参考点
手部中心、手腕中心或手指指尖 参考点不同，工作空间的大小、形状也不同
U-3
L-2
R-4 B-5 T-6
S-1
工业机器人自由度
• 工业机器人是典型机构，我们可以直接数出它的自由度。 • 组成机器人的旋转关节或移动关节，每个关节具有一个自由度! • 通常情况下，每个轴可以增加一个自由度。 • 常见的工业机器人有：4轴，6轴，7轴
工业机器人自由度
• 4自由度—SCARA机器人
• 3个旋转关节+1个移动关节 • 结构轻便、响应快 • 适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业
工业机器人自由度
• 6自由度
• 第一个关节能在水平面自由旋转 • 二、三两个关节能在垂直平面移动； • “手臂”（四关节）+两个“手腕” （五六关节）可
以拿起水平面上任意朝向的部件，以特殊的角度放入 包装产品里。还可以执行许多由熟练工人才能完成的 操作。
工业机器人工作空间
• 决定因素
行程、尺寸、角度
• 意义
工作范围的形状和大小十分重要，机器人在执 行某作业时可能会因为存在手部不能到达的作业死 区而不能完成任务。
工业机器人最大速度
• 定义
• 设计角度：工业机器人主要自由度上的最大稳定角速度，单位：rad/s或°/s • 功能角度：在各轴联动的情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度，单位：
技术指标及功能要求
技术指标及功能要求哈尔滨工业大学土木工程学院筹建大型结构多功能试验系统，用于大型结构和结构单元的足尺及模型试验研究，测试对象包括梁、柱、板、墙体、框架、网架、节点、橡胶支座以及耗能减震装置等。
1系统组成及总体性能指标该大型结构多功能试验系统由试验机台体、电液伺服作动器、液压管路、油源和冷却系统、数据采集系统、试验控制系统、配套的外接传感器及辅助设施构成。
该试验系统土建工程在实验室中的总体布置方式如图1所示。
试验机台体结构组成及其上伺服作动器布置方式如图2所示,其中沿横梁长度方向为X 轴，垂直横梁长度方向为Y 轴，竖直方向为Z 轴。
试验机台体包括基础、主立柱、副立柱、可升降移动横梁及主副立柱间拉梁。
移动横梁上布置Z 向30000kN 电液伺服作动器1台、Z 向IooOkN 电液伺服作动器2台；主立柱上布置X 向3000kN 电液伺服作动器2台；副立柱上布置Y 向2000kN 电液伺服作动器1台。
图1试验系统平面布局示意图此处油源间大i1'⅛⅛j对该试验系统总体性能指标要求如下：1）系统通道数：8个作动器控制通道，在控制器中额外提供16个模拟输入和8个模拟输出通道，用于采集外接的位移和载荷传感器的信号，并且可以用于控制的反馈。
2）控制方式：载荷控制和位移控制，且可以平滑切换。
3）控制系统类型：全数字式，手动和程序控制。
4）系统静态精度:力的精度为±0.5%FS（20%TOO%FS）；位移精度为±0.5%FS. 5）控制系统提供的加载波形：正弦波、三角波、方波、组合波、外部输入波等。
6）具有协调加载功能。
7）系统工作频率：0.001~5Hz08）油源额定流量：10001∕mino9）油源系统工作压力：28MPa。
10）油源总功率:约600kW.11）加载能力:(1) Z向压力30000kN,行程±30Onim(2) X向压力3000kN,行程±30Omm(3) Y向压力2000kN,行程±30On1m(4)2000kNZ向压力30000kN,同时水平X,Y方向分别可以达到3000kN,(5) 竖向30000kN作动器具有双向水平跟动能力，X方向跟动±300mm，Y方向跟动÷1OOmm2试验机台体试验机台体组成见图2示意。
工业机器人操作调整工职业技能标准
职业技术标准职业技术标准工业机器人操作调整工〔行业试行〕机械工业职业技术判定指导中心拟订1、职业概略1、1 职业编码JX04-24-021、2 职业名称工业机器人操作调整工1、3 职业定义从事工业机器人系统及工业机器人生产线的现场安装、编程、操作与控制、调试与保护的人员。
〔说明：工业机器人系统——由〔多〕工业机器人、〔多〕尾端履行器和为使机器人达成其任务所需的任何机械、设备、装置、外面协助轴或传感器组成的系统。
〔GB/T12643-2021/ISO8373：2021〕〕1、4 职业技术等级本职业共设四个等级，分别为中级〔技术等级四级〕、高级〔技术等级三级〕、技师〔技术等级二级〕、高级技师〔技术等级一级〕。
1、5 职业环境条件室内、常温或恒温。
1、6职业能力偏向拥有较强的学习能力、计算能力和空间感、形体知觉及色觉，手指、手臂灵巧，动作协调性强。
1工业机器人操作调整工1、7一般受教育程度高中毕业〔或同样学力〕。
1、8职业培训要求1〕培训限期整日制职业学校教育，依据其培育目标和教课方案确立。
晋级培训限期：中级许多于360标准学时；高级许多于320标准学时；技师许多于280标准学时；高级技师许多于240标准学时。
2〕培训教师培训中、高级的教师应拥有本职业技师或以上技术等级证书或有关专业中级及以上专业技术职务任职资格；培训技师的教师应拥有本职业高级技师技术等级证书或有关专业高级专业技术职务任职资格；培训高级技师的教师应拥有本职业高级技师技术等级证书2年以上或相关专业高级专业技术职务任职资格。
〔说明：有关专业——机械工程、机电工程、电气工程〕3〕培训场所及设备装备有教课投影仪、计算机及CAD/CAM/CAE软件的标准教室和拥有相应设备、工具、工装，照明、通风条件优秀、安全举措完美的场所。
1、9职业技术判定要求1〕申报条件——具备以下条件之一者，可申报中级技术：〔1〕获得有关职业初级技术等级证书后，连续从事本职业工作3年以上，经本职业中级正规培训达规定标准学时数，并获得结业证书。
高等机械工程学-习题及答案汇总 第1--6章 机械工程力学---智能制造及应用
第1章机械工程力学1 .简述非自由质点系的虚位移。
质点系各质点之间，质点系与外部之间都由约束联系着。
所谓非自由质点系的虚位移，是指在不破坏约束的情况下，质点系中各质点所具有的、几何相容的、任意的一组虚位移。
为了不破坏约束条件，质点系各质点的虚位移之间必须满足一定的关系。
2 .简述理想约束。
在很多情况下，约束力与约束所允许的虚位移相互垂直，约束力所做的虚功等于零，一些系统内部相互作用的约束力所做的虚功之和也等于零，这些约束统称为理想约束。
表达式为:∑Λ∙配=O3 .解释机械振动。
机械振动是日常生活和工程中普遍存在的现象，如钟摆的摆动、汽车的颠簸、混凝土振动捣实、地震等，其特点是物体围绕其平衡位置做往复运动。
掌握机械振动的基本规律，可以更好地利用有益的振动并减小振动的危害。
机械系统的振动往往是非常更杂的,应先根据具体情况及要求将机械系统简化为单自由度系统、多自由度系统及连续体等物理模型，再运用力学原理及数学工具进行分析。
本节只研究单自由度和多自由度系统的振动。
单自由度系统的振动反映了振动的一些最基本的规律;两自由度系统的一些特点可推广到多自由度系统中。
4 .简述隔振。
在工程中，振动是不可避免的，因为有许多回转机械中的转子不可能达到绝对平衡，往复机械的惯性力更无法平衡，这些都是振动的来源。
对这些不可避免的振动只能采用各种方法进行隔振或减振。
将振源与需要防振的物体之间用弹性元件和阻尼元件进行隔离，这种措施称为隔振使振动物体的振动减弱的措施称为减振。
隔振分为主动隔振和被动隔振两类。
5 .简述两自由度系统振动问题的分析。
两自由度系统振动问题的分析步骤与单自由度系统振动问题的分析步骤基本相似,但是两自由度系统的振动需要由两个方程来描述，求出两个固有角频率（也称主频率）。
若系统以其中一个固有角频率做简谐振动，则称这种振动为主振动。
在主振动中，两个坐标之间存在一定的关系，表示做此主振动时系统的振型，这种振型称为系统的固有振型（也称主振型）。
运输机器人基本参数
运输机器人基本参数运输机器人是一种能够自主运行、搬运物品的机器人，通常用于仓库、工厂等场所的物流运输工作。
为了更好地了解运输机器人的基本参数，以下是一些常见的参数及其重要性：1. 载重能力：运输机器人的载重能力是指其能够搬运的最大重量。
这个参数决定了机器人能够搬运的货物种类和数量，对于提高物流效率和降低人力成本非常重要。
2. 速度：运输机器人的速度是指其移动的最大速度。
速度的快慢直接影响了机器人在工作场所的运输效率，快速的运输机器人能够更快地完成任务，提高物流效率。
3. 尺寸：运输机器人的尺寸包括长度、宽度和高度等参数，尺寸的大小决定了机器人能够穿越的空间和搬运的货物的大小。
合适的尺寸能够使机器人更容易在工作场所中自由移动。
4. 导航方式：运输机器人的导航方式包括激光雷达、红外线、视觉等多种方式，不同的导航方式适用于不同的工作场所和环境。
准确的导航方式能够使机器人更加精准地完成运输任务。
5. 动力来源：运输机器人的动力来源通常包括电池、电源线等，不同的动力来源会影响机器人的工作时间和充电方式。
稳定的动力来源是保证机器人持续运输的重要条件。
6. 工作时间：运输机器人的工作时间是指其能够持续工作的时间，长的工作时间能够提高机器人的运输效率，减少人力成本。
7. 安全性：运输机器人的安全性是指其在工作过程中对人员和设备的安全保护能力。
高安全性的运输机器人能够减少工作场所的安全事故，保护人员的生命财产安全。
综上所述，运输机器人的基本参数包括载重能力、速度、尺寸、导航方式、动力来源、工作时间和安全性等多个方面。
了解和合理选择这些参数对于提高运输机器人的工作效率、降低成本、保障安全都至关重要。
希望以上内容能够帮助您更全面地了解运输机器人的基本参数。
机器人技术参数
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。
如图所示为球（极）坐标机器人，具有5个自由度。
R3 P
R4 R2 R1
图球（极）坐标机器人自由度
特点：灵活性好，工作空间大。
4） 关节机器人
（1）SCARA型关节机器人 SCARA型关节机器人有4个自由度，如图所示。
R
2
R
1
P
R
3
SCARA型关节机器人自由度
特点：适用于平面定位，在垂直方向进行装配作业。
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。如表2-1。
a) 垂直串联多关节机器人 MOTOMAN MH3F
b) 水平串联多关节机器人 MOTOMAN MPP3S
特别注意：装上末端执行器以后，需要同时保证工具的姿态，实际可达 空间会比厂家给出的要小一层。
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
(Φ1)，腕部在xO1y面内有一个 独立的运动 • 转动(Φ2)。 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Φ3。
目前，焊接和涂装作业机器人多为 6 或 7 自由度，而搬运、码垛和装 配机器人多为 4~6 自由度。
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。
广州数控设备有限公司 GSK03A1型工业机器人智能制造实训平台 使用说明书
为保证产品安全、正常与有效地运行工作，请务必在安装、使用产品前仔细阅读本操作说明书（以及本实训平台内其它设备专用的说明书）。
在本产品使用说明书中，我们将尽力叙述各种与该产品使用相关的事项。
限于篇幅限制及产品具体使用等原因，不可能对产品中所有不必做和/或不能做的操作进行详细的叙述。
因此，本产品使用说明书中没有特别指明的事项均视为“不可能”或“不允许”进行的操作。
说明书中的图及照片，为代表性示例，可能与所购买产品不同。
本产品使用说明书的版权，归广州数控设备有限公司、广州市广数职业培训学院所有，任何单位与个人进行出版或复印均属于非法行为，广州数控设备有限公司、广州市广数职业培训学院将保留追究其法律责任的权利。
IGSK03A1型工业机器人智能制造实训平台使用说明书II前言尊敬的客户：对您惠顾选用广州数控设备有限公司GSK03A1型工业机器人智能制造平台（简称实训平台）产品，本公司深感荣幸与感谢！为了保证产品安全、正常与有效地运行，请您务必在安装、使用产品前仔细阅读本产品使用说明书。
安全警告操作不当将引起意外事故，必须要具有相应资格的人员才能使用、操作本产品。
安全警告、安全责任III安 全 警 告警 告 在对本产品进行编程和操作之前，必须详细阅读本产品以及厂商的使用说明书，严格按照手册与说明书等的要求进行相关的操作，否则可能导致产品、机床损坏、工件报废甚至人身伤害。
安 全 警 告本使用说明书提示工业机器人的所有操作者必须完成相关的培训，并仔细阅读操作说明书等相关使用文件，必须要具有相应资格的人员才能操作本控制装置。
对《工业机器人GR-C 控制系统操作说明书》及本使用说明书中所列出的警告、小心、强制性的行动和禁令必须执行。
如果机器人移动方向不小心弄错，将有可能导致操作人员和其他人员受伤，以及设备损坏。
随时确认设备的正常运行是非常重要的。
注 意 本使用说明书描述的产品功能、技术指标（如精度、速度）仅针对本产品，安装了本产品的设备，实际的功能配置和技术性能由设备制造厂商的设计决定，设备功能配置和技术指标以厂商的使用说明书为准。
《工业机器人基础与实用教程》教学课件 单元一：任务3 认识工业机器人性能和技术参数
任务3 认识工业机器人性能和技术参数
【任务描述】 本任务主要讲述了工业机器人的性能特征、主要技术参数和IRB120机器人的特
点、控制器、相关参数等内容。IRB120是 ABB工业机器人的典型产品，近几年已经 使用于学校、培训机构等教育教学中。 【任务目标】
1、了解工业机器人的性能特征、主要技术参数 2、理解IRB120工业机器人的控制器面板、示教器、以及相关参数
图1-19
（2）工作范围，机器人的工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心运动时所能 到达的所有点的集合，也叫工作区域。因为末端执行器形状和尺寸多种多样，工作 范围一般指不安装末端执行器时的工作区域。工作范围的形状和大小十分重要，机 器人在执行作业时可能会因为手部不能到达作业死区不能完成任务。如图1-20所示， 是 IRB120工业机器人的作业范围（单位：mm），其中阴影部分是其可以到达范围。
（5）紧凑型控制器。ABB新推出的这款紧凑型控制器高度浓缩了IRC5的顶尖功能， 将以往大型设备“专享”的精度与运动控制引入了更广阔的应用空间。除节省空间之 外，新型控制器还通过设置单相电源输入、外置式信号接头（全部信号）及内置式可 扩展16路O系统，简化了调试步骤。离线编程软件 Robotstudio可用于生产工作站模拟， 为机器人设定最佳位置，还可执行离线编程，避免发生代价高昂的生产中断或延误。 小型机器人的最佳“拍档”。
表1-3
(5)最大工作速度，机器人的最大工作速度是指机器人主要关节上最大的稳定速 度或手臂末端最大的合成速度，因生产厂家不同而标注不同，一般都会在技术参数中 加以说明。工作速度越高，工作效率越高，但是，工作速度越高就要花费更多的时间 去升速或降速，或者对机器人最大加速度的要求更高。
三、IRB120工业机器人 1、 IRB120工业机器人的控制器
第一章工业机器人概论
第一章概论提起机器人，我们都不陌生，脱口就能说出一大串机器人的名字：铁臂阿童木、霹雳五号、奥特曼、终结者等，这些都是小说或影视作品中的主人翁。
可以说大多数人都是从影视作品中了解机器人的，影视作品中的机器人，功能都很强大，看起来很神奇，正是由于这些影视作品的影响，人们对机器人给予了非常高的希望，但现实中的机器人并不像人，与其说是机器人，还不如说是一台机器。
但是只有想到了，才能做到，那些神奇的机器人正是我们共同奋斗的目标。
我们只有了解了现实的机器人，才能创造出未来更好的机器人。
机器人技术是一门高新技术，作为21世纪的人才，面临高新技术和自动化技术的冲击，面临国际市场经济和技术迅猛开展的剧烈竞争，机器人技术是迎接未来挑战的有力武器和理想助手，机器人使人类从繁琐、恶劣的作业环境中解脱出来，而从事更加雄伟的事业，开创未来世界。
对年青朋友来说，不管你以后搞不搞机器人技术，也不管你涉不涉足机器人产业，都有必要了解一些机器人知识，因为未来的机器人将对你的生活和工作产生巨大的影响。
[作业1] 机器人开展概况综述。
第一节工业机器人的概念关于工业机器人，目前世界各国尚无统一定义，分类方法也不尽相同。
①美国：工业机器人是一种可重复编辑的多功能操作装置，它可以通过改变动作程序来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件和工具。
②日本：1〕工业机器人是整机能够回转，有抓取〔或吸住〕物体的手抓和能够进行伸缩、弯曲、升降〔仰俯〕，回转及其复合动作的臂部，带有记忆部件，可局部地代替人进行自动操作的具有通用性的机械。
2〕具有人体上肢〔臂、手〕动作功能，可进行多种动作的装置，或者具有感觉功能，可自主进行多种动作的装置。
日本定义的工业机器人的范围是较广的，他们将工业机器人分为六类：人控机械手固定程序控制机器人可变程序控制机器人示教再现机器人数值控制机器人③我国对“机械手〞和“工业机器人〞的定义：机械手：就是附属于主机，动作简单，工作程序固定，定位点不能灵活改变；用来重复抓放物料的操作手。
机器人设计说明书
机器人—南方小子设计及功能说明一．机器人设计所需部件我们制作的机器人所用到的部件：一个L293D驱动模块，四个直流电机，四个红外线反射传感器，一块AT89S52单片机，四个5.8cm小轮，一个万向轮，一个12MHz的晶振，导线若干，电容若干，芯片若干其中：直流电机1 驱动输出；直流电机 2 驱动输出；直流电机 3 驱动输出；直流电机 4 驱动输出；5V寻迹ARM 控制，可以方便的控制直流电机速度和方向可以方便的控制直流电机速度；单片机有四组接口可以为接红外避障接口。
二．机器人系统硬件设计1．电源模块设计根据材料我们选用两节3.6V锂电池作为输入电源，由于52单片机要求输入电压为+5V 我们采用7805稳压后供电。
2.驱动模块设计我们所用的驱动模块为L293D驱动模块，可以直接驱动 4 路 3- 16V 直流电机，并提供了 5V 输出接口（最低只要6V），可以给 5V 单片机电路系统供电 ,支持3.3V MCU ARM 控制，可以方便的控制直流电机速度和方向，也可以控制 2 相步进电机， 5 线 4 相步进电机。
驱动模块使用两个继电器和四个三极管为主要部件构成驱动电路。
可以分别控制四个电机正转.反转和停转。
其中四组信号线可以接入单片机。
3.红外线传感模块设计红外线传感模块主要有四个红外对管，电阻和发光二极管组成；三个红外线反射传感器作为机器人的寻迹功能使用，另外一个作为机器人的探头用以避障探测；红外对管由发射管和三极管组成，当遇到黑线没有反射时接收三极管不导通，相应输出端输出高电平，其他时刻接收三极管导通，输出端被下拉为低电平。
其红外探头接口有三条线组成：红线：接 4.5-5V 电源高电平黄色线：信号线，接单片机，输出 TTL 电平给单片机，用以测量红外光值黑线：GND 0V电源低电平4.附加硬件设备设计为了便于机器人更好越障和上坡，我们在机器人尾部附加设计一个万向轮，避免机器人在越障时后轮被卡在障碍物上以及防止机器人上坡时机器人后倒。
工业机器人性能评判指标
工业机器人性能评判指标
一、速度：
工业机器人的速度是指其完成一定动作或任务的时间。
速度是评判机器人工作效率的重要指标之一、机器人的速度直接影响到生产效率和运行周期。
机器人的速度包括关节速度和直线速度两种。
关节速度指机器人每个关节的转速，直线速度则指机器人在工作空间内执行动作的速度。
速度评判指标是根据特定任务的要求和生产环境来确定的。
二、精度：
工业机器人的精度是指它的定位精度和重复精度。
定位精度是指机器人在执行任务时的位置和姿态与目标位置和姿态之间的误差。
重复精度是指机器人在多次重复执行任务时，相同任务之间的位置和姿态误差的平均值。
精度直接影响到机器人对于各种加工任务的可靠性和准确性。
三、稳定性：
工业机器人的稳定性是指其在执行任务时的抗干扰能力和可靠性。
稳定性包括机器人的抗干扰能力和抗干扰能力。
机器人需具备较高的抗干扰能力，以应对外界变化和干扰。
为了保持高度的稳定性，机器人的结构设计、控制系统和传感器等方面需要具备优异的工作能力。
四、灵活性：
工业机器人的灵活性是指其适应不同工作环境和多种任务的能力。
灵活性是衡量一个机器人自适应性的重要标志，包括机器人的自适应性、可编程性、易操作性、用户友好性等。
一个具有高灵活性的机器人可在多种工作环境和多种任务下发挥应有的作用。
五、可靠性：
综上所述，工业机器人的性能评判指标包括速度、精度、稳定性、灵
活性和可靠性等多个方面。
这些指标综合考虑机器人在工业生产中的表现，帮助生产企业选购合适的机器人设备，提高生产效率和产品质量，降低生
产成本。
协作机器人扭力性能指标国际一流
协作机器人扭力性能指标国际一流
协作机器人的扭力性能指标包括：
1. 扭矩精度：指机器人在对物体进行扭转力时的精度，通常使用电机或气动装置来实现。
2. 扭力范围：指机器人能够施加的扭力范围。
这个范围通常根据各种应用需求进行设定。
3. 可控性：指机器人能够实现精密控制，使其能够对不同的扭转力施加不同的控制。
4. 稳定性：机器人在施加扭转力时的稳定性，对于某些重要的应用来说尤为重要。
5. 反应速度：机器人在响应扭转力变化时的速度。
对于需要快速反应的应用来说，反应速度十分重要。
以上指标都是衡量协作机器人扭力性能的重要因素，同时也是国际一流标准。
不同的应用需要不同的扭力性能指标，因此在设计和开发协作机器人时，应该根据应用需求进行定制化设计。
复合机器人的技术参数
复合机器人的技术参数
"复合机器人" 可能指的是具有多个关节或模块，能够执行多种任务的机器人系统。
复合机器人的技术参数会因其设计、用途和制造商而异。
以下是一些技术参数：
关节数量：复合机器人的关节数量决定了其灵活性和可执行的动作。
通常，关节数量越多，机器人的运动范围和能力越大。
负载能力：指机器人能够携带的最大重量。
这对于工业应用中需要搬运或操作重物的场景非常重要。
工作半径/工作范围：表示机器人能够覆盖的空间范围。
这是一个关键的参数，特别是在需要机器人在大范围内执行任务的情况下。
重复定位精度：机器人在重复执行相同任务时的定位精度。
这是在自动化生产线等应用中非常重要的参数。
速度：机器人的运动速度，通常以关节角度或工具末端速度来表示。
工具末端执行器：机器人通常需要携带工具末端执行器，例如夹爪、吸盘、激光切割头等，这些工具的规格和性能也是重要的技术参数。
控制系统：机器人的控制系统包括软件和硬件。
关注控制系统的性能、编程灵活性、通信能力等。
电源和电源需求：机器人的电源类型（直流或交流）、电压、功率等参数。
这对于安装和维护都是重要的考虑因素。
通信接口：机器人需要与其他设备、传感器或上层控制系统进行通信。
了解机器人的通信接口是必要的。
安全特性：包括碰撞检测、急停功能、人机协作等安全特性。
在与人类共同工作的场景中，安全性是至关重要的。
请注意，不同类型的复合机器人可能有不同的技术参数。
在选择或设计复合机器人时，需要根据具体应用场景和任务要求来评估这些技术参数。
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图 ２中，Ｌａ，Ｌｂ分别表示椭圆的长半轴和短半轴； Ｒ，ｒ１分别表示驱动轮半径和张紧轮半径；Ｐ１ 和 Ｐ２ 分 别是左右椭圆轨迹上的动点；Ｏ１和 Ｏ２分别是左、右椭 圆的左、右焦点。基于椭圆的几何关系，在动点 Ｐ１，Ｐ２ 上安装张紧轮，在焦点 Ｏ１，Ｏ２ 上分别安装驱动轮和从 动轮，通过摆臂张紧机构的运动实现张紧轮的椭圆运 动。摆臂张紧机构的作用是提高机器人的越障能力， 两摆动主臂的摆动轨迹虽然均不是整椭圆，但仍能满 足越障要求。该机构越障时的几种构型形态如表 ２ 所示。
１ 机器人功能要求及技术性能指标
的速度到达工作现场，因此需要有灵活切换行驶速度
１．１ 机器人功能要求
的能力，并规定速度安全界限。
课题组研究的机器人应满足以下的功能：
３）运动稳定性：机器人在不同的路段其运动性能
１）较强的负载能力，灵活的运输能力；
不同，特别是在崎岖复杂的路段需要有较高的抓地能
２）较强的越障性能，可以通过陡坡、台阶、沟壑和 力和稳定性。
图 ３ 行走机构构型推衍 Ｆｉｇｕｒｅ３ Ｄｅｒｉｖｅｄｏｆｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ
可采用对比法对已推衍的履带式行走机构构型的 特点进行比较，并根据特殊任务的需要选择合适的机 器人行走机构，构型特点见表 ３。 ２．２ 驱动方式
机器人的驱动方式常有前驱和后驱，对于构型 ｅ 履带机构，由于左右对称且履带构型不改变，可用前轮 或后轮驱动。构型 ｉ的可变形履带机构，采用驱动轮
复杂地面的工作要求，但其爬斜坡、越沟壑等的越障能 力较差，为改进其越障性能，在车体前端加装一对摆臂 构成双节四履带式，使其能够爬越高度较大的障碍，但 其越障能力仍然有限。再在机器人上加装两对以上的 摆臂构成多节多履带式，其越障能力进一步增强。另 一方面，许多可变形履带也是从上述构型中衍变出来 的，因此可采 用 推 衍 法 ［８１０］对 各 类 履 带 行 走 机 构 构 型 的设计进行推衍。
为实现移动机器人兼具有腿式移动机构和履带式 移动机构的特性，移动机器人可变形履带结构的设计 具有重要的意义［６］。
按履带运动方式是否变化可以把履带行走机构分 为 ２种：固定履带式和可变形履带式［７］。综合国内外 履带式移动机器人行走机构构型的特点，各类履带式 机器人之间并不是互不相关的，而是存在一定的联系 和规律。例如单节双履带式，其结构简单，能满足一般
［研究·设计］
董佳灵，等：基于椭圆形成原理的可变形机器人结构研究
· １３ ·
课题组设计的移动机器人要求在结构简单和运动 人，其外形尺寸应在期望工作环境所能限制的尺寸范
稳定性较高的基础上，具有一定的越障能力和较强的 围内，结构要简单可靠。
环境适应能力。
２）速度灵活性：机器人在不同的路段需要以不同
１）外形 结 构：研 究 的 机 器 人 属 于 小 型 移 动 机 器
表 １所示为移动机器人各个方面的性能参数要求。
表 １ 性能参数要求
Ｔａｂｌｅ１ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
移动方式 变形履带式
行走机构
满载自身 最大外形尺寸 ／ 巡航行驶速度 ／ 越障行驶速度 ／
转向能力
图 ３是行走机构构型推衍图。图 ３中固定履带式 行走机构 ａ装备摆臂后形成双节四履带式机构 ｂ与三 节六履带式机构 ｃ；构型 ｂ和 ｃ的摆角固定时分别形 成三角形机构 ｄ与梯形机构 ｅ；将三角履带式机构的 摆臂换成具有自张紧能力的摆臂，形成可变形单摆臂 履带式机构 ｆ；将梯形履带式机构的一侧换成自张紧摆 臂，则形成复合摆臂履带式机构 ｇ；综合构型 ｆ和构型 ｇ各自的特点形成双摆臂机构 ｈ；将构型 ｈ中的摆臂改 装成对称结构且均有张紧装置的摆动主臂，则形成可 变形履带机构（构型 ｉ）。
·１４·
轻工机械 ＬｉｇｈｔＩｎｄｕｓｔｒｙＭａｃｈｉｎｅｒｙ
２０１９年第 ２期
表 ２ 构型形态分析 Ｔａｂｌｅ２ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ
图 １ 双椭圆机构 Ｆｉｇｕｒｅ１ Ｂｉｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ
图 ２ 机构原理图 Ｆｉｇｕｒｅ２ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｄｉａｇｒａｍ
质量 ／ｋｇ （ｍｍ×ｍｍ×ｍｍ） （ｍ·ｓ－１）
（ｍ·ｓ－１）
≥２００ ２２５０×１２２０×８００
２．０
０．４
可原地转向
执行机构（机械臂）
翻越台阶 高度 ／ｍｍ
≥５００
跨越沟壑 宽度 ／ｍ
≥１
最大爬坡 角度 ／（°）
≤３０
动作类型
控制轴
连杆关节型 Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５
Ｊ１ ０～３６０
动作范围 ／（°）
Ｊ２
Ｊ３
Ｊ４
０～１８０
０～１２０
０～１２０
Ｊ５ ０～３６０
工作半径 ／ｍ 末端负载 ／ｋｇ 自由度
≤１．５
≤５０
５
２ 可变形移动机器人结构
根据移动机器人的功能和技术性能参数要求，基 于模块化的结构设计理念［４］，移动机器人行走装置主 要由移动机构模块、执行机构模块和动力系统模块组 成，其中移动机构模块主要是主动轮、从动轮、行星轮、 履带和摆臂张紧机构等；执行机构模块主要是机械臂； 动力系统模块主要是伺服电机、减速器等［５］。 ２．１ 变形机构
及行走装置的负载，还要有足够的额外负载能力以实
为实现以上的功能，课题组对移动机器人的外形 现一定的运输功能而且还要满足以上运动性能。
结构、速度 灵 活 性、运 动 稳 定 性、越 障 能 力 和 载 重 能
６）作业环境：高温、高压、辐射、污染、真空和高负
力［４］等方面提出了具体要求。
载等人工无法直接作业的环境。
崎岖路段等障碍；
４）越障能力：越障性能是评价机器人翻越障碍能
３）结构简单紧凑，易维护保养；
力的重要指标之一，需要能越过一定高度的障碍、一定
４）较强的执行能力，可以在非结构化环境中执行 深度的沟壑及一定角度的陡坡等障碍。
搬运、夹取等特种作业。
５）载重能力：机器人执行任务时不仅要承载车体
１．２ 机器人技术性能指标