工业机器人剖析

总评成绩：《机器人应用技术》实验报告

专业：机电一体化

班级：机电141班

学号：140212107

姓名：刘宗成

河南工学院

机电工程系

实验一工业机器人机械结构

实验目的：1、认识机器人的基本结构和组成

2、熟悉工业机器人基本工作原理

3、了解工业机器人技术参数

实验原理：

六自由度机械手本体结构图

实验器材：1、FANUC M-6i六自由度机械手二台

2、FANUC M-6iB六自由度机械手一台

3、ABB IRB-2400六自由度机械手一台

4、实验设备使用说明书各一本

实验步骤：1、学习ABB和FANUC六自由度机械手基本构成控制柜与机械本体

2、学习六自由度机械手本体各关节的作用

3、学习六自由度机械手本体中定位关节与姿态关节

4、学习六自由度机械手本体各关节驱动机构与传动机构

5、学习典型工业机器人机械本体质量分布，以及各关节中质量平衡和力矩平衡

6、学习六自由度机械手各关节运动范围及运动速度控制

7、学习工业机器人重复定位精度的定义，并且了解相应机器人的重复定位精度

8、学习工业机器人最大负载

9、学习工业机器人最大运动范围

实验报告：课后每位同学按照要求完成实验报告。

思考题：1、画出六自由度机械手的结构简图

2、分析各关节机械手臂的运动范围

注意事项：1、实验开始之前认真学习工业机器人机械本体结构。

2、实验过程认真阅读实验设备说明书。

实验报告

实验二 机器人运动学实验

实验目的：1、了解四自由机械臂的开链结构 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 实验原理：

机器人运动学只涉及到物体的运动规律，不考虑产生运动的力和力矩。机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度或位移，求解计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。

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（正运动学方程）为 ：

432140

A A A A T ==⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡10

00

z z z z y y y y

x x x x p a o n p a o n

p a o n 其中：z 向矢量处于手爪入物体的方向上，称之为接近矢量a

，y 向矢量的方向从一个

指尖指向另一个指尖，处于规定手爪方向上，称为方向矢量o ；最后一个矢量叫法线矢量n

，

它与矢量o 和矢量a 一起构成一个右手矢量集合，并由矢量的叉乘所规定：a o n

⨯=。

上式表示了机器人变换矩阵40T ，它描述了末端连杆坐标系{4}相对基坐标系{0}的位姿，是机械手运动分析和综合的基础。 实验器材：

1、RBT-4T03S 机器人一台；

2、RBT-4T03S 机器人控制柜一台；

3、装有运动控制卡和控制软件的计算机一台。 实验步骤：

1、 根据机器人坐标系的建立中得出的A 矩阵，相乘后得到T 矩阵，根据一一对应的关系，写出机器人正解的运算公式，并填入表6-1中；

表6-1机器人的正运动学的参数

2、 将变量45,23,15,104321=-=-==ϑθθd 这组数据带入表6-2中，求出各个分

量的值，填入表6-2中；

表6-2 机器人正运动学输入和输出参数

3、 运行机器人控制软件，点击“正运动学分析”按钮，出现如图6-1所示界面，输入各个关节的变量值，点击“计算”按钮，各个参数的值显示在相应的框内；

图6-1 机器人正运动学分析界面

4、将计算的值和控制系统软件计算出的值相比较，比较结果是否一致，如果不一致请您分析原因。

实验报告：课后每位同学按照要求完成实验报告。

思考题：

1、对于机器人来说，笛卡尔的坐标原点选择的不同，会对正运动学运算产生什么样的影响？

注意事项：

1、在老师的指导下进行实验；

2、机器人上电后，身体的任何部位不要进入机器人运动可达范围之内；

3、机器人运动不正常时，及时按下控制柜的急停开关；

实验报告

实验三机器人动力学软件仿真

实验目的：1、机器人动力学方程建立

2、机器人系统动力性能分析

实验原理：

以六自由度工业机器人为实验对象，运用牛顿-欧拉地推算法对机器人进行动力学分析，通过建立逆运动学方程，并用ADAMS软件建立了机器人的动力学仿真模型，进行机械手的动力分析。

实验器材：1、计算机一台

2、ADAMS仿真软件一套

实验步骤：1、按照实验要求建立运动模型

2、进行运动模型分析

3、运用牛顿-欧拉递推法对机器人进行动力学分析

实验报告：课后每位同学按照要求完成实验报告。

思考题：1、建立六自由度机械手动力模型过程

2、简述动力分析过程

3、试分析各转动关节之间动力变化

4、试分析末端执行器对机械本体动力影响

注意事项：1、实验开始之前认真学习相关软件。

2、实验过程中注意模型建立及时与指导老师交流。

3、实验结束后正确关闭相关软件和计算机并清理使用的实验工位

实验报告

实验四机器人传感器实验

实验目的：1、掌握机器人各种传感器工作原理。

2、熟练传感器安装。

3、熟练掌握传感器使用方法。

实验原理：

各种传感器的工作原理。

实验器材：1、工业机器人组装套件一套

2、红外传感器二对

3、碰撞传感器4个

4、五金工具一套

5、万用表1只

实验步骤：1、红外传感器工作原理分析

2、红外传感器安装，红外传感器的插针是有方向性的，安装时应注意方向。

3、进行传感器控制编程编

4、连接电脑和控制器进行机器人调试

5、实验观察

6、碰撞传感器工作原理。

7、碰撞传感器安装

8、实验观察

实验报告：课后每位同学按照要求完成实验报告。

思考题：1、工业机器人套件安装顺序

2、传感器在机电控制系统中的作用

3、在实验过程中传感器对机器人影响

注意事项：1、运行前充饱电，能使机器人运行效果更好。

2、轻拿轻放机器人，防止摔落地面。

3

免提持、拉扯、捧托碰撞环。

4