工业机器人技术及应用教案2工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用(教案)-工业机器人机械结构和运动控制.doc
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录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2.1 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2.1.1 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。
《工业机器人技术》电子教案
《工业机器人技术》电子教案一、教学目标1.了解工业机器人的定义和分类。
2.掌握工业机器人的基本结构和工作原理。
3.学习工业机器人的编程方法和应用领域。
4.培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
二、教学内容1.工业机器人的定义和分类2.工业机器人的基本结构和工作原理3.工业机器人的编程方法4.工业机器人的应用领域三、教学过程1.导入（10分钟）向学生介绍工业机器人的定义和分类。
引导学生思考工业机器人与其他机器人的区别，并让学生讨论工业机器人的应用领域。
2.学习工业机器人的基本结构和工作原理（30分钟）通过图片和视频展示，向学生介绍工业机器人的基本结构和工作原理。
解释机器人的各个部分的功能和作用，并与学生互动讨论。
3.学习工业机器人的编程方法（30分钟）讲解工业机器人的编程方法，包括离线编程和在线编程。
介绍工业机器人的编程语言和编程软件，并通过示例演示编程的过程。
4.实践操作（30分钟）组织学生进行工业机器人的实践操作，让学生亲自操作机器人进行简单的任务，如拾取和放置物体。
要求学生按照规定的步骤进行操作，并注意安全事项。
5.工业机器人的应用领域（20分钟）通过案例分析和讨论，向学生介绍工业机器人的应用领域，如汽车制造、电子电器制造、医药生物等。
引导学生思考工业机器人在这些领域中的作用和优势。
6.总结（10分钟）回顾本节课的学习内容，让学生总结学到的知识和技能，并展示他们的操作成果。
鼓励学生提出问题和建议，并进行讨论。
四、教学评价1.观察学生在实践操作中的表现，包括是否按照规定的步骤进行操作，是否注意安全事项等。
2.与学生互动讨论，了解他们对工业机器人的理解和掌握程度。
3.收集学生的操作成果和总结，评价他们的动手操作能力和团队协作能力。
五、教学资源1.图片和视频展示工业机器人的基本结构和工作原理。
2.工业机器人的编程语言和编程软件。
3.工业机器人实践操作的相关物品和设备。
六、教学拓展1.鼓励学生参观工业机器人的生产现场，了解实际应用情况。
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
(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。
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。
点焊50~350±0.2~±0.3
弧焊3~20±0.08~±0.1喷涂5~20±0.2~±0.5 2~5±0.02~±0.03装配
6~10±0.06~±0.08
10~20±0.06~±0.1
工作空间也称工作范围、工作行程。工业机器人执行任务时，其手腕参考点所能
掠过的
空间，常用图形表示。目前，单体工业机器人本体的工作范围可达3.5 m左右。
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。
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。
三种驱动方式特点比较
3
(3)传动单元
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
点和目标点位姿，不关心这两点之间的运动轨迹。
(2)连续路径运动（Continuous Path, CP）CP运动不仅关心机器人末端执行器达
到目标
点的精度，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重复运动。
工业机器人PTP运动和CP运动
机器人CP运动的实现是以点到点运动为基础，通过在相邻两点之间采用满足精
分为反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机三种，其中混合式步
工业机器人教案设计
工业机器人教案设计课程目标：1. 了解工业机器人的定义与功能2. 熟悉工业机器人的结构与组成3. 学习工业机器人的基本操作方法4. 掌握工业机器人的编程与应用5. 了解工业机器人在现代制造业中的应用教学内容：一、工业机器人的定义与功能1. 工业机器人的定义2. 工业机器人的功能二、工业机器人的结构与组成1. 机械结构2. 电气系统3. 控制系统4. 传感器与执行器三、工业机器人的基本操作方法1. 示教器操作2. 机器人行走操作3. 机器人搬运操作4. 机器人焊接操作5. 机器人切割操作四、工业机器人的编程与应用1. 机器人编程语言2. 机器人运动轨迹规划3. 机器人搬运应用4. 机器人焊接应用5. 机器人切割应用五、工业机器人在现代制造业中的应用1. 汽车制造2. 电子产品生产3. 食品加工4. 石油化工5. 航空航天教学方法：1. 理论讲解：通过PPT演示工业机器人的结构、功能与应用场景，帮助学生理解工业机器人的工作原理。
2. 实践操作：让学生亲自操作工业机器人，学会机器人的基本操作方法，培养学生的动手能力和实践能力。
3. 案例分析：分析工业机器人在现代制造业中的典型应用案例，让学生了解工业机器人在实际生产中的作用。
4. 分组讨论：将学生分成小组，让学生讨论工业机器人在实际生产中的应用，培养学生的团队协作能力。
考核方式：1. 课堂表现：对学生的课堂表现进行评价，鼓励学生积极参与课堂讨论。
2. 理论考试：对学生的理论知识进行考核，检验学生对工业机器人基础知识的掌握程度。
3. 操作考核：对学生的实际操作能力进行考核，检查学生是否能够熟练操作工业机器人。
4. 案例分析：对学生的案例分析能力进行考核，考察学生是否能够运用所学知识解决实际问题。
(完整)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。
《工业机器人技术基础及其应用》教案大纲
建议全部150学时（1学时相当于一节课，即40～50分钟），包括讲课、实验和上机在内。也可以根据实际情况，将该教材分为两门课程，分别为《工业机器人技术基础》（60学时，教材第1-5章）和《工业机器人虚拟仿真及典型应用》（90学时，教材第6-10章）。
开课学期
第2学年第1学期
适用专业
本科院校的各个专业均可(该教材为通识类课程教材)
第2章工业机器人的机械系统（讲课6学时/实验2学时/上机0学时）
2.1工业机器人机械结构系统
介绍工业机器人的各个机械组成部件的结构和作用
2.2工业机器人的驱动系统
介绍工业机器人的不同驱动方式
2.3工业机器人的常用工具
介绍工业机器人的常用工具
对本章内容进行总结
本章重点：让学生熟悉工业机器人的机械系统及其不同的驱动方式。在教师的指导下让学生实际接触机器人并进行简单的操作以获得实感。
学校
教学大纲
2019–2020学年 第一学期
课程名称：工业机器人技术基础及其应用
教师姓名：
所在单位：
பைடு நூலகம்教学大纲
课程代码
ABC-001
课程名称
工业机器人技术基础及其应用
Foundation of Industrial Robot Technology and its Application
课程简介
作为机器人相关专业的本科通识类课程和职业院校的专业课程，兼顾了《工业机器人技术基础》和《工业机器人典型应用》这两门课程的内容。以具有最大影响的ABB工业机器人为主要对象，配合其他主流机型，系统介绍工业机器人技术与操作应用的基本知识和部分仿真、实训设备的使用方法。
课后工作：让学生完成课后思考练习题，并对本章进行总结、提交报告。
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制工业机器人技术及应用(教案)--工业机器人的机械结构和运动控制一、引言工业机器人作为现代制造业中的重要设备，其广泛的应用对于提高生产效率和降低劳动强度具有重要意义。
本节课将介绍工业机器人的机械结构和运动控制原理，帮助学生们全面了解工业机器人技术的基本知识。
二、工业机器人的机械结构工业机器人的机械结构是实现其工作功能的重要组成部分。
主要包括机械臂、关节、执行器等几个主要部分。
1. 机械臂机械臂是工业机器人的核心部件，其结构类似于人的手臂，由一系列可伸缩的关节组成。
常见的机械臂结构有串联型和并联型两种。
串联型机械臂的各个关节依次连接，使得机械臂的末端能够灵活移动。
而并联型机械臂则通过某种机构将各个关节同时运动，提高了机械臂的稳定性和精确性。
2. 关节关节是机械臂上各个可运动部分的连接点，决定了机械臂在不同方向上的活动范围。
根据机械臂的需要，关节可以分为旋转关节和平移关节。
3. 执行器执行器是机械臂上用于实现夹持、切割、焊接等具体工作的部件。
常见的执行器包括机械手、夹爪、焊枪等。
执行器的选择需要根据具体工作场景和要求来确定。
三、工业机器人的运动控制工业机器人的运动控制是指通过控制系统对机器人的运动进行精确控制，使其能够按照预定的轨迹和动作完成工作任务。
主要包括轨迹规划、运动学和动力学控制等几个方面。
1. 轨迹规划轨迹规划是确定机器人末端执行器的运动轨迹，在规定时间内完成工作任务。
常用的轨迹规划方法有插补法和直接法。
插补法通过计算机控制系统对机器人的运动进行插值计算，确定关节运动的速度和加速度，使机器人能够满足工作要求。
而直接法则是通过预先编写运动轨迹的数学模型，直接控制机器人的关节运动。
2. 运动学控制运动学控制是通过控制机械臂各个关节的运动，实现机器人末端执行器的精确控制。
运动学控制主要涉及关节位置控制和轨迹跟踪控制。
通过精确计算各个关节的运动学模型和运动学方程，可以确定机械臂在工作空间中的位置和姿态。
《工业机器人技术》电子教案
《工业机器人技术》电子教案一、教案概述本教案是针对工业机器人技术课程设计的一份电子教学教案，旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学生掌握工业机器人的基本原理、应用场景以及操作技能。
二、教学目标1.了解工业机器人的起源和发展历程；2.掌握工业机器人的基本构成和工作原理；3.了解工业机器人在制造业中的应用场景；4.学会使用机器人仿真软件进行机器人编程和操作。
三、教学内容和学时安排第一课时：工业机器人的起源和发展（0.5学时）1.工业机器人的定义和分类；2.工业机器人的起源和发展历程；3.工业机器人的应用领域和前景。
第二课时：工业机器人的基本构成（1学时）1.机械臂的基本结构和关节类型；2.传感器和执行器的作用；3.控制系统的组成和功能。
第三课时：工业机器人的工作原理（1学时）1.推导工业机器人的运动学方程；2.解释速度和精度的概念；3.分析工业机器人的运动规划算法。
第四课时：工业机器人的应用场景（0.5学时）1.汽车制造业中的应用；2.电子产品制造业中的应用；3.食品加工和包装业中的应用。
第五课时：机器人编程与操作（1学时）1.介绍机器人编程语言和软件；2.示范机器人编程和操作的基本步骤；3.提供机器人仿真软件的操作指南。
四、教学方法1.讲授法：通过教师讲解的方式，对工业机器人的基本知识进行介绍和解释；2.实践操作：使用机器人仿真软件进行操作练习，并在教学过程中引导学生进行实践操作；3.讨论交流：提倡学生之间的讨论和交流，促进对工业机器人技术的深入理解。
五、教学资源1.教材：《工业机器人技术导论》；2.电子设备：电脑、投影仪、机器人仿真软件。
六、教学评价1.课堂问答：通过提问学生的方式，检查学生对工业机器人知识的理解程度；2.实践操作评估：根据学生在机器人仿真软件上的操作表现，评估其编程和操作技能；3.课后作业：布置相关的文献阅读和实践作业，鼓励学生自主学习并巩固所学知识。
七、教学计划和时间安排本课程共计5个学时，每个学时45分钟，具体时间安排如下：第一周：第一课时（0.5学时），第二课时（1学时）；第二周：第三课时（1学时）；第三周：第四课时（0.5学时），第五课时（1学时）。
工业机器人的运动控制-工业中专教学设计
工业机器人的运动控制【知识目标】1.掌握机器人运动轴和坐标系。
2.掌握手动操纵机器人的流程和方法。
【技能目标】能够使用示教器熟练操作工业机器人实现单轴运动、线性运动。
【教学过程】一、工业机器人运动轴与坐标系1.机器人运动轴的名称机器人轴是指机器人操作机的轴，目前典型商用工业机器人大多采用六轴关节型。
KUKA机器人6轴分别定义为A1、A2、A3、A4、A5和A6；而ABB 机器人则定义为轴1、轴2、轴3、轴4、轴5和轴6。
A1、A2和A3三轴(轴1、轴2和轴3)称为基本轴或主轴，用于保证末端执行器达到工作空间的任意位置；A4、A5和A6三轴(轴4、轴5和轴6)称为腕部轴或次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。
2.机器人坐标系的种类在大部分工业机器人系统中，均可使用关节坐标系、大地（基）坐标系、工具坐标系和用户坐标系，而工具坐标系和用户坐标系同属于直角坐标系范畴。
A.关节坐标系在关节坐标系下，机器人各轴均可实现单独正向或反向运动。
对于大范围运动，且不要求TCP姿态的，可选择关节坐标系。
B.直角坐标系直角坐标系(世界坐标系、大地坐标系)是机器人示教与编程时经常使用的坐标系之一，所有其他的坐标系均与大地坐标系直接或间接相关。
基坐标系的原点定义在机器人安装面与第一转轴的交点处，X 轴向前，Z 轴向上，Y 轴按右手法则确定。
无论机器人处于什么位置，TCP均可沿基坐标系的X、Y和Z轴平行移动。
法兰坐标系是原点为机器人法兰中心的坐标系，是工具坐标系的参考点。
C.工具坐标系工具坐标系是一个可自由定义，用户定制的坐标系。
工具坐标系的原点定义在TCP点，并且假定工具的有效方向为Z轴(有些机器人厂商将工具的有效方向定义为X轴)，而Y轴、Z轴由右手法则确定，如图1-2-24所示。
工具坐标的方向随腕部的移动而发生变化，与机器人的位姿无关。
因此，在进行相对于工件不改变工具姿态的平移操作时，选用该坐标系最为适宜。
D.用户坐标系用户坐标系为作业示教方便，由用户自行定义的坐标系，它定义工件相对于大地坐标系的位置，如工作台坐标系和工件坐标系，如图所示。
《工业机器人应用》教案
项目一
授课
方式
任务驱动、理实一体
授课
时间
第一周
课时
2
授课
教师
教学目标
传授课程内容知识，使用PPT讲解及视频播放，举例子来解释说，使学生容易掌握技术
内容分析
川崎机器人示教；川崎机器人编程演示；工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件；机器人传感器
教学重点
掌握川崎机器人示教与编程演示
教学难点
掌握传奇机器人编程演示
6、布置作业：（5分钟）
课后纪要
授课教师：审阅签名：
提交时间：审阅日期
教学内容
组织教学：师生相互问候，点名，管理课堂纪律。
复习导入：观看机器人“足球赛”吸引学生的注意力，引入本课程以及本章节课程内容的学习。
教解：
一、学习任务分析
在老师的指导下，学会如何区分机器人品牌，理解机器人系统组成。
二、学情分析
3.机器人传感器
4.对视频及PPT深度化了解
布置实训任务：熟悉与掌握工业机器人示教与初识编程语言；工业机器人交流伺服驱动控制系统硬件
巡回指导：
指导学生进行按照要求完成实训任务；
指导学生进行直观检查及调试；
指导学生清理现场；
结束指导：
1.施工项目验收
检查、验收。
2.工作总结与评价
学生对工作成果的展示、评价，教师点评学生语言表达的规范性、评价学生的工作成果。
教学重点
掌握工业机器人的系统的组成
教学难点
掌握工业机器人的系统的组成
教学过程
1、组织教学：师生相互问候，点名，管理课堂纪律（3分钟）
2、复习导入：观看视频（5分钟）
3、教学内容与重点难点讲解：（45分钟）
工业机器人机械基础与维护-工业机器人的机械结构和运动控制
结构体积
在输出力相同的情况下体 积比气压驱动方式小
体积较大
需要减速装置，体 积较小
2.1 工业机器人的系统组成
操作机
驱动装置
驱动 方式 内容
密封性
液压驱动 密封问题较大
气压驱动 密封问题较小
电气驱动 无密封问题
安全性
防爆性能较好，用液压油 作传动介质，在一定条件下 有火灾危险
防爆性能好，高于1000kPa 时，应注意设备的抗压性
已知末端执行器在参考坐标系中的 初始位姿和目标位姿，求各关节角矢量， 称为逆向运动学，又称为运动学逆解。
机器人再现时，机器人控制器逐点 进行运动学逆解运算，并将矢量分解到 操作机各关节。
2.3 工业机器人的运动控制
奇异点
在运动学逆解时，如果得不到唯一解时，即 方程为无解或多解时，就是一个奇异点位置。
动器需要统一安装
独立式
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
2.1 工业机器人的系统组成
控制系统
3）上级控制器
用途
机器人与机器人、机器人与行走装置的协同作业控制 机器人与数控机床、机器人与其他机电一体化设备的集中控制 机器人的调试、编程
形式
PC机：一般的机器人编程、调试和网络连接操作 CNC：机器人和数控机床结合，组成柔性加工单元（FMC） PLC：自动化生产线等设备
缺点：
系统控制缺乏灵活性 控制危险容易集中 出现故障，影响面广，后果严重 系统实时性差 连线复杂，会降低系统的可靠性
2.1 工业机器人的系统组成
控制系统
2）主从式控制系统
主从控制方式是采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能。主CPU实 现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从CPU实现所有关节的动作控制。
工业机器人技术及应用
工业机器人技术及应用工业机器人技术在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。
随着科技的不断进步和制造业的自动化需求增加，工业机器人的应用范围也在不断扩大。
本文将对工业机器人技术及其应用进行探讨，旨在为读者提供更深入的了解和认识。
一、工业机器人的概念工业机器人是一种自动化设备，一般由机械结构、电气控制系统和计算机控制系统组成。
它可以执行各种任务，如搬运、装配、焊接、喷涂等。
工业机器人具有高度灵活性和精准性，可以替代传统人工操作，提高生产效率和质量。
二、工业机器人的分类根据不同的应用需求和功能，工业机器人可以分为以下几类：1. 搬运机器人：主要用于物料搬运和堆垛，能够准确快速地完成重复性的任务。
2. 组装机器人：用于零件的组装和安装，具有较高的精度和稳定性。
3. 焊接机器人：广泛应用于汽车、航空等行业的焊接工艺，可提高焊接质量和效率。
4. 喷涂机器人：在汽车制造、家具制造等领域有广泛应用，可实现均匀细致的涂层。
5. 其他特定功能机器人：如剪裁机器人、冲压机器人等，根据不同行业和工序的需求，可以设计制造出相应的机器人。
三、工业机器人的技术工业机器人的核心技术主要包括感知与定位技术、运动控制技术和智能控制技术。
1. 感知与定位技术：工业机器人需要通过感知技术获取周围环境的信息并准确地定位自身的位置。
常用的感知技术有视觉识别技术、激光测距技术等。
2. 运动控制技术：工业机器人需要具备高精度的运动控制能力，以实现各种任务的准确完成。
运动控制技术包括轨迹规划、运动学控制、力控制等。
3. 智能控制技术：近年来，人工智能技术在工业机器人领域得到广泛应用。
通过引入深度学习、模式识别等技术，提高机器人的自主学习和决策能力。
四、工业机器人的应用随着工业机器人技术的发展，其应用范围越来越广泛。
以下是工业机器人在不同行业中的应用案例：1. 汽车制造业：工业机器人在汽车制造业中扮演着重要角色，可以完成车身焊接、车门安装、喷涂等工序，极大地提高了生产效率和产品质量。
《工业机器人技术》课程教学简案
《工业机器人技术》课程教学简案教学内容第五章搬运机器人及操作应用教学目的1. 了解搬运机器人的特点。
2. 掌握搬运机器人的组成、示教。
重点难点1. 了解搬运机器人的特点。
2. 掌握搬运机器人的组成、示教。
教学手段多媒体教学+板书学时分配 4教学过程设计教学步骤及内容：一、搬运机器人的特点搬运机器人具有通用性强、工作稳定的优点，且操作简便、功能丰富，逐渐向第三代智能机器人发展。
图片讲解1）龙门式搬运机器人、2、摆臂式搬运机器人3、作业顺序二、搬运机器人的系统组成搬运机器人是一个完整系统。
以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）搬运系统（气体发生装置、真空发生装置和手爪等）4）安全保护装图片讲解教学小结如何准确移动搬运机器人进行搬运作业？教学内容第六章码垛机器人及操作应用教学目的1. 了解码垛机器人的特点。
2. 掌握码垛机器人的组成、示教。
重点难点1. 了解码垛机器人特点。
2. 掌握码垛机器人的组成、示教。
教学手段多媒体教学+板书学时分配 4教学过程设计教学步骤及内容：一、码垛机器人的特点码垛机器人与搬运机器人在本体结构上没有过多区别，通常可认为码垛机人本体较搬运机器人大，在实际生产当中码垛机器人多为四轴且多数带有辅助连杆，连杆主要起到增加力矩和平衡的作用，码垛机器人多不能进行横向纵向移动，安装在物流线末端。
1）关节式码垛机器人2）摆臂式码垛机器人3）龙门式码垛机器人。
二、码垛机器人的系统组成、示教。
码垛机器人是一个完整系统。
以关节式搬运机器人为例，其工作站主要有:1) 操作机2）控制系统3）码垛系统4）安全保护装。
工业机器人优秀教案
工业机器人优秀教案工业机器人优秀教案：引领学生探索智能制造的未来随着科技的不断进步，工业机器人已经成为现代制造业不可或缺的一部分。
为了帮助学生掌握工业机器人的基本知识与实践技能，本文将提供一份优秀的工业机器人教案，以期为教育者提供一些参考。
一、教案目标本教案旨在让学生了解工业机器人的基本概念、工作原理和应用领域，掌握工业机器人的编程与操作方法，培养学生对工业机器人技术的兴趣和实际操作能力，为未来的智能制造行业输送合格人才。
二、关键词1、工业机器人2、工作原理3、应用领域4、编程与操作5、智能制造三、教学目标1、了解工业机器人的基本概念、工作原理和应用领域；2、掌握工业机器人的编程与操作方法；3、培养学生对工业机器人技术的兴趣和实际操作能力；4、为未来的智能制造行业输送合格人才。
四、教学大纲1、工业机器人的基本概念2、工作原理及应用领域3、工业机器人的编程与操作4、智能制造技术的发展与应用5、实际操作演练五、教学设计1、课程组织：采用理论结合实践的方式，注重学生的实际操作能力培养；2、教学资源利用：利用多媒体、实物机器人等教学资源，增强学生的直观感受；3、教学评估：通过学生的课堂表现、作业、实际操作等方面进行综合评估。
六、教学实施1、理论讲解：介绍工业机器人的基本概念、工作原理和应用领域；2、实际演示：通过实物机器人演示，让学生了解工业机器人的操作方法；3、学生实践：让学生亲自动手操作工业机器人，加深对操作方法的掌握；4、难点解析：针对学生在实践过程中遇到的问题进行解析，加深学生对知识的理解；5、作业巩固：布置相关作业，要求学生进行编程与操作练习，巩固所学知识。
七、教学反思1、总结教学成果：通过学生的课堂表现、作业、实际操作等方面评估教学成果；2、总结不足：总结教学过程中存在的不足，为今后的教学提供参考；3、改进建议：针对教学过程中的不足，提出相应的改进建议，提高教学质量。
总之，本教案以培养学生的实际操作能力为目标，通过理论结合实践的方式，让学生深入了解工业机器人的基本概念、工作原理和应用领域，掌握工业机器人的编程与操作方法，为未来的智能制造行业输送合格人才。
工业机器人技术及应用 教案大纲
一、工业概述1. 教学目标（1）使学生了解工业的定义、分类和基本组成。
（2）让学生掌握工业的发展历程和应用领域。
（3）培养学生对工业的兴趣和认识。
2. 教学内容（1）工业的定义及分类。
（2）工业的基本组成：机械结构、控制系统、传感器、执行器等。
（3）工业的发展历程。
（4）工业的应用领域：制造业、交通运输、医疗保健等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、讨论相结合的方式进行教学。
（2）利用图片、视频等素材，生动展示工业的实际应用场景。
（3）引导学生进行小组讨论，分享对工业的认识和看法。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业基本概念的理解。
（2）小组讨论：评估学生对工业应用领域的认识。
二、工业的机械结构1. 教学目标（1）使学生了解工业机械结构的主要组成部分。
（2）让学生掌握工业机械结构的设计原则。
（3）培养学生对工业机械结构的创新意识。
2. 教学内容（1）工业机械结构的主要组成部分：臂部、手部、腿部等。
（2）工业机械结构的设计原则：稳定性、灵活性、可靠性等。
（3）工业机械结构的创新案例。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用模型、图纸等工具，直观展示工业的机械结构。
（3）引导学生进行实践操作，提高对机械结构的认识。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业机械结构组成部分的掌握。
（2）实践操作：评估学生对工业机械结构的实际操作能力。
三、工业的控制系统1. 教学目标（1）使学生了解工业控制系统的功能和作用。
（2）让学生掌握工业控制系统的组成和原理。
（3）培养学生对工业控制系统的应用能力。
2. 教学内容（1）工业控制系统的功能和作用：运动控制、姿态控制、路径规划等。
（2）工业控制系统的组成：硬件、软件、传感器等。
（3）工业控制系统的原理：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用仿真软件，让学生亲身体验工业的控制过程。
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制一、机器人的机械结构1. 机器人的基本构造•机器人的基本构造包括：臂部、手部和控制系统•臂部是机器人的主体，由一系列连接的杆件和关节构成，可用于控制机器人的姿态和位置•手部包含各种工具和夹具，可以用于各种生产和制造任务•控制系统包括计算机、传感器和执行器，用于控制机器人的运动和操作任务2. 关节类型•机器人的关节可分为旋转关节和平移关节•旋转关节可以使机器人沿着轴旋转，常用于拾取和放置物品的任务•平移关节可以使机器人沿着轴移动，常用于加工任务3. 机械臂•机械臂是机器人的核心部分，通常由6个旋转关节组成•机械臂的材料通常是铝合金或碳纤维，以保证强度和轻量化•机械臂的末端装有工具或夹具，以进行各种操作任务二、机器人的运动控制1. 运动规划•运动规划是制造机器人进行操作任务的一个重要部分•运动规划可以精确计算机器人的轨迹和姿态，以达到完成任务的目的•运动规划分为离线运动规划和在线运动规划2. 控制系统•控制系统是用于控制机器人运动的核心部分•控制系统包括控制器、传感器和执行器•控制器负责计算机器人的位置和姿态，并控制执行器完成任务•传感器用于检测机器人周围环境的变化•执行器通常使用电机或液压驱动系统，以驱动机械臂进行运动和操作任务3. 轨迹控制•轨迹控制是控制机器人运动的一个重要部分•轨迹控制可以实现精确控制机械臂的速度、加速度和位置•轨迹控制可以通过控制硬件和软件实现三、工业机器人的应用1. 应用领域•工业机器人广泛应用于自动化生产线、汽车制造、电子产品制造等领域•工业机器人可以减少劳动力成本，提高生产效率，降低事故率•工业机器人的应用范围不断扩大，也在人类生产中扮演越来越重要的角色2. 应用案例•工业机器人在汽车制造中的应用，可以实现大规模生产，提高生产效率•工业机器人在电子产品制造中的应用，可以提高制造质量、提高生产效率，并减少原料浪费•工业机器人也在生物医药和军事领域得到应用，如手术机器人和无人机等四、小结本文较为详细地介绍了工业机器人的机械结构和运动控制，以及应用领域和案例。
工业机器人技术及应用教学计划
工业机器人技术及应用教学计划课程教学计划安排表课程内容与学时分配序号单元主要内容学时1 工业机器人概述机器人定义、分类 1机器人应用和发展 1工机器人的基本组成及技术参数 12 工业机器人的机械结构和运动控制机器人末端操作器1机器人手腕机器人手臂 1机器人机座及行走机构 1工业机器人的驱动与传动 1机器人机械系统 13 工业机器人的操作工业机器人运动轴与坐标系 2认识和使用示教器 2工业机器人安全操作规程 14 工业机器人的作业示教工业机器人示教的主要内容 1工业机器人简单示教与再现 25 工业机器人应搬运机器人及其操作应用 4码垛机器人及其操作应用 4焊接机器人及其操作应用 4涂装机器人及其操作应用 4装配机器人及其操作应用 4学时合计36 （二）课程具体内容与教学要求表单元工作任务教学要求工业机器人概述机器人定义、分类了解机器人发展史、各国对机器人的定义，掌握机器人的结构。
机器人应用和发展掌握机器人的主要技术参数和了解机器人分类标准工机器人的基本组成及技术参数理解工业机器人的参考坐标系，了解机器人应用的现状与未来工业机器人的机械结构和运动控制机器人末端操作器了解手部的特点、构成，掌握手部的设计要求和分类。
了解手部结构的典型结构和应用实例机器人手腕掌握手腕的自由度、设计要求，了解典型结构的工作原机器人手臂掌握臂部设计的基本要求、运动形式，理解机械臂典型结构和控制原理机器人机座及行走机构掌握机器人机身三个自由度的组合运动形式、典型结构的构成及工作原理、行走机构的构成工业机器人的驱动与传动了解驱动装置的分类、掌握对驱动装置的要求，了解直线、旋转驱动机构，掌握直线驱动和旋转驱动的选用和制动、工业机器人的传动，灵活运用驱动传动机器人机械系统了解机器人机械系统的组成；了解机器人机械系统各部分的原理及作用；掌握机器人单轴运动的方法。
工业机器人的操作工业机器人运动轴与坐标系了解机器人运动轴的名称了解机器人坐标系的种类。
工业机器人优秀教案
工业机器人优秀教案【引言】工业机器人是一种自动化设备，用于在工业生产中代替人工完成一系列的工作任务。
随着科技的不断进步，工业机器人的应用也越来越广泛。
为了更好地培养学生对工业机器人的理解和应用能力，教师需要有一份优秀的教案来指导教学。
本文将介绍一份优秀的工业机器人教案，包括教学目标、教学方法、教学内容和评估方式。
【教学目标】本教案的教学目标如下：1. 了解工业机器人的基本原理、分类和应用领域；2. 掌握工业机器人的基本操作和编程方法；3. 能够通过实践操作完成基本的工业机器人应用任务；4. 培养学生的团队合作和创新能力。
【教学方法】1. 探究式学习：通过引导学生自主学习和实践操作，激发学生的学习兴趣和动手能力。
2. 合作学习：组织学生分组合作完成实践任务，在合作中培养学生的团队合作能力。
3. 实践教学：通过模拟真实的工业生产环境，让学生亲身操作工业机器人，增强他们的实践能力。
【教学内容】本教案的教学内容包括以下几个方面：1. 工业机器人的概述：介绍工业机器人的定义、基本原理和分类；2. 工业机器人的应用领域：介绍工业机器人在汽车制造、电子制造、医疗器械等领域的应用；3. 工业机器人的基本操作：讲解工业机器人的基本操作流程和安全注意事项；4. 工业机器人的编程方法：介绍工业机器人的编程语言和常用编程方法；5. 工业机器人的实践应用：组织学生进行实践操作，完成一系列的工业机器人应用任务；6. 工业机器人的创新应用：鼓励学生在实践中进行创新，提出新颖的工业机器人应用方案。
【评估方式】本教案的评估方式主要包括以下几个方面：1. 实践操作评估：通过学生的实践操作表现来评估他们的实际掌握情况和操作技巧；2. 项目报告评估：要求学生团队合作完成一项工业机器人应用项目，并提交项目报告，评估他们的团队合作和创新能力；3. 学生自我评价：要求学生对自己的学习情况进行自我评估，从而激发他们的学习自觉性和主动性。
【总结】本文介绍了一份优秀的工业机器人教案，包括教学目标、教学方法、教学内容和评估方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录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232机器人的点位运动…2.3.3 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一一伺服电机、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2.1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。
精选文档.工业机器人系统组成操作机2.1.1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等部分组成。
机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器行机构。
它主要由.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。
精选文档.占卜空趨乃削心辿甥动（1）机械臂。
实质上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，由臂部（大臂和小臂）、腰部、关节-连杆结构所构成的机械臂大体可分为基座。
和手腕4部分，起支撑作用。
1）基座基座是机器人的基础部分腰部是机器人手臂的支承部分。
2）腰部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，亦称主手臂3）主轴，要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。
主要用于改变末端执行手腕是连接末端执行器和手臂的部分，亦称次轴，4）手腕器的空间姿态。
（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。
电气驱动、气压驱动和三种基本类型。
液压驱动机器人常用的驱动方式主要有目前，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。
三种驱动方式特点比较精选文档.（3传动单元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减速器放置在基座、腰一般将RV减速器和谐波减速器。
RV速器主要有两类：；将谐波减速器放）部、大臂等重负载的位置（主要用于20kg 以上的机器人关节此20kg以下的机器关节）。
（置在小臂、腕部或手部等轻负载的位置主要用于夕卜，机器人还采用齿轮传动、链条（带）传动、直线运动单元等。
机器人关节传动单元1）谐波减速器，一个工作时可产生径向弹性刚轮通常由3个基本构件组成，包括一个有内齿的内部、呈椭圆形、外圈带有柔性滚动轴承变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮个基本结构中可任意固定一个，其余一个为主动件一个从动3，在这的波发生器件。
精选文档.谐波减速器原理图减速器2） RVRV （、摆线轮、转臂（曲柄轴）、转臂轴承行星轮主要由太阳轮（中心轮）、等零部件组成。
具有较高的疲劳强度和刚度以及输出盘针齿、刚性盘与齿轮）、减速器。
较长的寿命，回差精度稳定，高精度机器人传动多采用RV减速器原理图RV控制器2.1.2机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定动作或作业任务的装置，是决定机器人功能和性能的主要因素，也是机器人系统中更新和发展最快的，其基本功能有：部分记忆功能、位置伺服功能、坐标设定功能、与外围设备联系功能、传、示教功能感器接口、故障诊断安全保护功能等。
类：封闭型、开放型和混合型。
目依据控制系统的开放程度，机器人控制器分3前基本上都是封闭型系统（如日系机器人）或混合型系统（如欧系机器人）。
集中式按计算机结构、控制方式和控制算法的处理方法，机器人控制器又可分为两种方式。
控制和分布式控制集中式控制器（1）优点：硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易于实现系统的最优控制，整体的系统硬件扩展较为方便。
PC性与协调性较好，基于缺点：系统控制缺乏灵活性，控制危险容易集中，一旦出现故障，其影响面广，精选文档.后果严重；大量数据计算，会降低系统实时性，系统对多任务的响应能力也会与系统的实时性相冲突；系统连线复杂，会降低系统的可靠性。
多轴运动控制卡驱动单独接口卡驱动b) a)集中式机器人控制器结构（2）分布式控制器主要思想为“分散控制，集中管理”，为一个开放、实时、精确的机器人控制系统。
分布式系统中常采用两级控制方式，由上位机和下位机组成。
优点：系统灵活性好，控制系统的危险性降低，采用多处理器的分散控制，有利于系统功能的并行执行，提高系统的处理效率，缩短响应时间。
.分布式机器人控制器结构2.1.3示教器，主要由液晶屏幕和操作按键组成。
可由操作者手持移示教盒亦称示教编程器或动。
它是机器人的人机交互接口，机器人的所有操作基本上都是通过它来完成的。
示教器实质上就是一个专用的智能终端。
精选文档.示教时的数据流关系2.2工业机器人的技术指标自由度、工作机器人的技术指标反映机器人的适用范围和工作性能。
一般都有：工作精度等。
空间、额定负载、最大工作度速和。
自由度:物体能够对坐标系进行独立运动的数目，末端执行器的动作不包括在内通常作为机器人的技术指标，反映机器人动作的灵活性，可用轴的直线移动、摆动或旋自由度，而搬6或7转动作的数目来表示，目前，焊接和涂装作业机器人多为自由度。
运、码垛和装配机器人多为4~6。
正常操作条件下，作用于机器人手腕末端，不会使机器人性也称持重额定负载：目前，使用的工业机器人负载范围可从0.5kg直至800kg能降低的最大载荷，。
定位精度（也称绝重复定位精度工作精度:机器人的工作精度主要指定位精度和对精度）是指机器人末端执行器实际到达位置与目标位置之间的差异。
重复定位精度（简称重复精度）是指机器人重复定位其末端执行器于同一目标位置的能目前，工业机器人的重复精度可达土0.01~ ± 0.5mm。
依据作业任务和末端力，。
持重不同，机器人重复精度亦不同工业机器人典型行业应用的工作精度重复定位精度额定负载（kg ）作业任务mm （）5~200 ± 0.2~ ± 0.5 搬运± 0.5码垛50~800± 0.2~ ± 0.3 50~350 点焊3~20 ± 0.08~ ± 0.1 弧焊± 0.2~ ± 0.55~20 喷涂2~5 ± 0.02~ ± 0.03 装配精选文档.± 0.06~ ± 0.086~10± 0.06~ ± 0.110~20。
工业机器人执行任务时，其手腕参考点所能工作范围、工作行程工作空间也称掠过的。
空间，常用图形表示。
目前，单体工业机器人本体的工作范围可达3.5 m左右这在在各轴联动情况下，机器人手腕中心所能达到的最大线速度。
最大工作速度生产中是影响生产效率的重要指标MOTOMAN垂直串联多关节机器MOTOMAN MH3F b)水平串联多关节机器人a)MPP3S檸£耳徒1OV.MOTOMANc）并联多关节机器人MYS650L不同本体结构YASKAWA机器人工作范围工业机器人的运动控制2.32.3.1机器人运动学问题端连杆就是机器人的基，始工业机器人操作机可看作是一个开链式多连杆机构座，末端连杆与工具相连，相邻连杆之间用一个关节（轴）连接在一起。
精选文档.对于一个6自由度工业机器人，它由6个连杆和6个关节（轴）组成。
编号时，基座称为连杆0，不包含在这6个连杆内，连杆1与基座由关节1相连，连杆2通过关节2与连杆1相连，依此类推b）机构简图a）实物图工业机器人操作机对给定的机器人操作机，己知各关节角矢量，求末端执行器相对运动学正问题（1）机器人（运动学正解或Where问题），于参考坐标系的位姿，称之为正向运动学示教时，机器人控制器即逐点进行运动学正解运算。
对给定的机器人操作机，已知末端执行器在参考坐标系中的初始（2）运动学逆问题（运动学逆解或逆向运动学位姿和目标（期望）位姿，求各关节角矢量，称之为机器人再现时，机器人控制器即逐点进行运动学逆解运算，并将矢问题），How量分解到操作机各关节运动学逆问题（再现）运动学正问题（示教）232机器人的点位运动和连续路径运动运动只关心机器人末端执行器运动的起PTP 点位运动（Point to Point, PTP）⑴。
点和目标点位姿，不关心这两点之间的运动轨迹精选文档.（2）连续路径运动（Continuous Path, CP）CP运动不仅关心机器人末端执行器达到目标点的精度，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重复运动运动运动和CP PTP工业机器人运动的实现是以点到点运动为基础，通过在相邻两点之间采用满足精机器人CP机器人再现时主控制度要求的直线或圆弧轨迹插补运算即可实现轨迹的连续化器（上位机从）存储器中逐点取出各示教点空间位姿坐标值，通过对其进行直线或圆弧或插补运算，生成相应路径规划，然后把各插补点的位姿坐标值通过运动学逆解运算转换成关节角度值，分送机器人各关节或关节控制器（下位机）。
.精选文档.233机器人的位置控制实现机器人的位置控制是工业机器人的基本控制任务。
关节控制器（下位机）是执行计算机，负责伺服电机的闭环控制及实现所有关节的动作协调。
工业机器人的位置控制扩展与提高运动控制电机及驱动步进主要有机器人的核心技术是运动控制技术，目前工业机器人采用的电气驱动两类。
和电动机伺服电动机.步进电动机系统1 ,步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制精密驱动元件三种，其中混合式步进反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机分为电机的应用最为广泛，是一种精度高、控制简单、成本低廉的驱动方案。