关节型机器人机械臂结构设计

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关节型机器人机械臂结构设计

关节型机器人机械臂结构设计

关节型机器人机械臂结构设计关节连接是机械臂结构设计的核心之一、通常使用球面接头或者转动关节进行连接,以实现机械臂关节的灵活运动。

球面接头由一个球型部件和一个杯形部件组成,通过球面接触面的滚动实现相对转动。

转动关节采用轴承来实现关节的转动功能。

关节连接的设计需要考虑机械臂的负载情况和运动自由度,以确保机械臂的运动灵活性和稳定性。

材料选择是机械臂结构设计的另一个重要方面。

机械臂的材料选择需要考虑机械强度、刚度和重量等因素。

一般来说,机械臂的结构部件采用铝合金或者钛合金等轻质材料,以减轻机械臂自身的重量,提高其运动速度和操作效率。

传动装置是机械臂结构设计中的关键部分。

传动装置通常采用电机和减速器来实现力矩的传递和控制。

电机的选择需要考虑机械臂的负载情况和运动速度等因素。

减速器的选择需要根据机械臂关节的转速和力矩需求来确定。

常见的传动装置有直线传动装置、伺服驱动装置和液压驱动装置等。

力传感器是机械臂结构设计中的关键装置之一、力传感器用于测量机械臂末端执行器受到的力和力矩,以实现机械臂的力控制。

力传感器的设计需要考虑其精度、稳定性和可靠性。

常见的力传感器有应变片式传感器、电容传感器和电磁感应传感器等。

动力源是机械臂结构设计中必不可少的部分。

机械臂通常使用电动机作为动力源,通过电池或者外部电源提供能量。

电动机的选择需要考虑机械臂的负载情况、运动速度和动力需求等因素。

另外,为了满足机械臂的长时间工作需求,还需要考虑机械臂的节能性和散热性。

综上所述,关节型机器人机械臂结构设计需要考虑关节连接、材料选择、传动装置、力传感器以及动力源等方面。

合理的结构设计可以提高机械臂的运动灵活性、稳定性和控制精度,从而满足不同应用领域的需求。

服务机器人手臂关节结构设计说明书

服务机器人手臂关节结构设计说明书

服务手臂关节结构设计说明书1、引言本文档旨在提供服务手臂关节结构设计的详细说明,包括各个关节的设计原理、材料选择、力学分析等内容。

通过本文档,设计人员可以了解手臂关节结构的设计流程,并根据具体需求进行相应的设计和优化。

2、整体设计概述2.1 设计目标本手臂关节结构的设计目标是实现灵活、精确的运动控制,能够承受特定的载荷和工作环境下的各种力矩和力的作用。

2.2 总体结构该手臂关节由多个关节组成,每个关节都包括电机、减速器、传感器和连杆等部件。

整体结构采用模块化设计,方便维护和替换。

3、关节设计3.1 关节类型选择根据实际需求和应用场景,选择合适的关节类型,常见的类型包括旋转关节、平移关节、万向关节等。

3.2 关节传动副设计根据关节类型选择合适的传动副,常见的传动方式包括齿轮传动、链传动、带传动等。

在选择传动副时,要考虑力矩传递效率、精度要求和工作寿命等因素。

3.3 关节驱动方法选择根据关节要求选择合适的驱动方法,常见的驱动方法有电动机驱动、液压驱动、气动驱动等。

在选择驱动方法时,要考虑工作环境、动态特性和成本等因素。

4、关节材料选择4.1 关节壳体材料关节壳体应具备一定的强度、刚性和耐腐蚀性能,常见的材料有铝合金、钢材等。

4.2 关节齿轮材料关节齿轮应具备高强度、耐磨性和低噪音等特性,常见的材料有硬质合金、工程塑料等。

4.3 关节轴材料关节轴应具备高强度和良好的刚性,常见的材料有钢材、合金材料等。

5、力学分析5.1 关节承载能力分析通过力学计算和有限元分析等手段,确定关节的承载能力,包括静态载荷和动态载荷。

5.2 关节传动效率分析通过力学计算和实验测量等手段,分析关节传动副的效率,以确保能够满足设计需求。

6、附件本文档附带以下附件:CAD图纸、关节零部件清单、力学计算结果等。

7、法律名词及注释7.1 专利权指对发明创造所享有的专有权利,包括专利权和申请人可以在国内、国际范围内对其发明创造行使的其他权利。

4自由度机械臂结构设计

4自由度机械臂结构设计

4自由度机械臂结构设计引言机械臂是一种用于完成特定任务的机器人装置,具有广泛的应用领域,例如工业自动化、医疗手术和军事等。

本文将讨论4自由度机械臂的结构设计,以及在不同任务中的应用。

机械臂的自由度机械臂的自由度是指机械臂能够自由运动的独立关节数量。

4自由度机械臂由4个独立的旋转关节组成,使得机械臂可以在3D空间中进行平移和旋转运动。

结构设计关节结构4自由度机械臂的关节结构应具有一定的刚度和承载力,以便支撑机械臂的运动和负载。

通常采用液压或电动驱动的转动关节来实现机械臂的自由度。

每个关节应具有一定的转动范围和精度,以满足不同任务的需求。

运动范围4自由度机械臂的运动范围应能够满足各种任务的需求。

通过合理设计关节的转动范围,可以确保机械臂能够在三维空间中覆盖特定区域。

此外,机械臂的运动范围还应考虑到其在工作空间内的尺寸限制,以及与其他设备或障碍物的碰撞风险。

站立稳定性机械臂的站立稳定性是指机械臂在执行任务时,能够保持平衡和稳定的能力。

站立稳定性取决于机械臂的结构设计和重心位置。

为了确保机械臂的稳定性,可以采用合适的重心位置和支撑结构。

此外,考虑到机械臂运动时的惯性力,还需要设计相应的减振和平衡装置。

控制系统机械臂的控制系统对于实现精准的运动控制和任务执行至关重要。

控制系统包括传感器、执行器和控制算法等。

传感器用于感知机械臂末端的位置和姿态信息,执行器通过控制关节转动实现机械臂的运动,控制算法根据传感器的反馈信息进行计算和控制。

设计高效可靠的控制系统可以提高机械臂的运动精度和工作效率。

应用领域4自由度机械臂由于其灵活性和可定制性,在多个领域具有广泛的应用。

以下是几个典型的应用案例:工业自动化4自由度机械臂在工业生产线上可以完成各种简单重复的操作任务,例如搬运、装配和焊接等。

机械臂的高速度和精度可以提高生产效率和产品质量。

医疗手术4自由度机械臂在医疗手术中可以用于进行精确的手术操作,例如微创手术和精准定位。

四轴立式关节机器人机械手设计

四轴立式关节机器人机械手设计

目录一、机械部分 (3)1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计 (3)2、腰部底座的结构设计 (7)3、手臂及关节处的结构设计 (7)4、腕部的结构设计 (9)5、机械手末端执行器的结构设计 (10)二、电气与PLC部分 (11)1、电机主电路 (11)2、电气元件的选型与确定 (12)3、PLC的I/O口分配 (14)4、PLC的外围接线图 (15)三、参考文献 (16)一、机械部分概述:本次设计的是专业机器人,主要附属于自动机床或自动生产线上,用以吸取机床上下料和工件传送。

这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”,它是为主机服务的,由主机驱动。

除少数外,工作程序一般是固定的,因此是专用的。

四轴立式关节机器人其结构形式为关节型机器人,其结构紧凑,所占空间体积小,相对工作空间最大,甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点,也是目前机器人中使用最多的一种结构形式,世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。

1、四轴立式关节机器人的总体机械结构设计下表为本机器人的主要技术参数2、腰部底座的结构设计该机器人腰座是圆柱坐标机器人的回转基座。

它是机器人的第一个回转关节。

机器人的运动部分全部安装在腰座上它承受了机器人的全部重量。

腰座有足够大的安装面,保证了机器人在工作时整体的稳定性。

3、手臂及关节处的结构设计该机器人手臂的作用是在一定的载荷和一定的速度下,实现在机器人所要求的工作空间内的运动。

机械手的大臂旋转和小臂的旋转运动是通过齿轮传动来实现。

因为考虑到搬运工件的重量不大,属小型重量,同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性、安全性、对手臂的刚度有较高的要求。

因此综合考虑两手臂的驱动均选择齿轮驱动方式。

大臂关节处的结构设计如图所示:小臂关节处的结构设计如图所示4、腕部的结构设计该机器人的手臂运动包括腰座的回转运动给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动位置,而安装在机器人手臂末端的手腕,则给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动姿态。

三关节机械臂设计

三关节机械臂设计

三关节机械臂设计首先,我们需要对三关节机械臂的结构进行设计。

通常,三关节机械臂由底座、第一臂、第二臂和末端执行器组成。

每个关节由电机驱动,可以分别实现关节的旋转运动。

底座是机械臂的基础支撑,第一臂与底座连接并负责垂直方向的运动,第二臂与第一臂相连并负责水平方向的运动,最后的末端执行器通过第二臂连接,用于具体的任务操作。

接下来,我们需要进行三关节机械臂的动力学分析。

在机械臂运动过程中,需要考虑各个关节的速度、加速度和力矩等参数。

通过对机械臂的分析,可以确定合适的电机参数和机械结构参数。

同时,还需要考虑机械臂的负载能力和运动精度等因素,确保机械臂在工作过程中的稳定性和精确性。

最后,针对三关节机械臂的控制策略进行设计。

机械臂的控制通常包括位置控制和力控制两种方式。

对于位置控制,可以利用逆运动学方法将末端目标位置转换为各个关节的角度值,并通过控制单元对电机进行控制,实现机械臂的位置调节。

对于力控制,可以通过对机械臂的力矩分析,设计合适的控制算法,实现机械臂对外界力的响应和力的调节。

在实际应用中,三关节机械臂有着广泛的应用。

例如,在工业生产中,可以利用机械臂完成装配、搬运和焊接等工作;在医疗领域,可以应用于手术机器人和康复机器人等设备;在军事领域,可以用于无人遥控机器人等。

因此,对于三关节机械臂的设计和优化具有重要的研究意义和实际应用价值。

综上所述,本文对三关节机械臂的设计进行了详细的探讨,包括结构设计、动力学分析和控制策略等方面。

通过对机械臂的设计和优化,可以实现机械臂在三维空间内的灵活操作,满足不同领域的应用需求。

机械臂 结构设计

机械臂 结构设计

机械臂 结构设计
1. 关节式机械臂:关节式机械臂由多个关节组成,每个关节都可以旋转或移动,从而实现机械臂的多自由度运动。

这种设计可以使机械臂更加灵活,但也会增加控制的复杂度。

2. 笛卡尔式机械臂:笛卡尔式机械臂由三个相互垂直的直线轴组成,可以在直角坐标系中进行精确的定位和移动。

这种设计简单易懂,控制也相对容易,但灵活性较差。

3. 球形机械臂:球形机械臂的关节位于球体上,可以实现全方位的旋转和移动。

这种设计非常灵活,但控制难度较大。

4. 冗余机械臂:冗余机械臂具有多余的自由度,可以提高机械臂的灵活性和容错能力。

但这种设计也会增加控制的复杂度。

在设计机械臂的结构时,需要考虑到机械臂的工作环境、负载能力、精度要求等因素,并选择合适的材料和制造工艺。

同时,还需要进行力学分析和运动学分析,以确保机械臂的稳定性和可靠性。

机器人手臂关节结构设计说明书

机器人手臂关节结构设计说明书

摘要机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置.机械手是最早出现的工业机器人,也是最早出现的现代机器人,它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

是一门涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个方面的学科,它代表了机电一体化的最高成就。

现今,机械手已经运用到各个领域,特别是在装配作业方面。

在装配机械手中,平面关节型装配机械手(即SCARA型)是应用最广泛的一种装配机械手。

本课题提出设计一种服务机械手,用于电子元器件等的装配,在分析国内外SCARA产品基础上,经过不同方案的比较,在确定了最优方案后通过认真的计算,仔细的校核,使设计结构简单、运行可靠、经济合理,能满足教学实验等需要,对于更好地熟悉和掌握相关课程具有重要的意义。

本文设计的是一种小型服务装配机械手,主要对这种机械手进行结构方面的设计。

本文设计的SCARA机器人具有以下特点:通用性好、体积小、重量轻、外形美观、成本低,对其本体的可行方案进行了充分的研究后,设计成具有多个自由度的结构,由机身、大臂、小臂及手腕组成,谐波减速器、齿轮、丝杠螺母等组成了机械手简单可靠的传动方案。

该电机的多个关节均采用步进电机驱动,具有控制简单、成本低的特点。

关键词:工业机械手自由度机器人AbstractRobot is a kind of science related to many other ones such as computer science,mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the up-most level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely.This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics component, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through compare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and check.Make design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc。

机械臂结构设计方案

机械臂结构设计方案

机械臂结构设计方案1. 引言随着人工智能和自动化技术的不断发展,机械臂在工业自动化领域起着越来越重要的作用。

机械臂的结构设计方案是保证机械臂能够高效稳定地完成工作任务的关键。

本文将介绍一种机械臂的结构设计方案,并分析其设计原理和优势。

2. 设计原理机械臂的结构设计方案需要考虑以下几个方面的因素:2.1 关节类型机械臂的关节类型可以分为旋转关节和直线关节。

旋转关节允许机械臂在平面内的旋转运动,而直线关节则允许机械臂在垂直于平面的方向上进行直线运动。

根据具体的工作任务需求,可以选择适当的关节类型组合来构建机械臂的结构。

2.2 驱动系统机械臂的驱动系统通常包括电动机、减速器和传动装置。

电动机提供动力,减速器可以降低电动机的转速并增加转矩,传动装置可以将电动机的旋转运动转换为机械臂的运动。

合理选择驱动系统的组合可以提高机械臂的运动效率和精度。

2.3 结构材料机械臂的结构材料需要具备足够的刚性和轻量化的特点。

常用的结构材料包括铝合金、碳纤维复合材料等。

根据机械臂的工作负荷和运动速度要求,可以选择合适的结构材料来构建机械臂的框架和关节部件。

3. 设计方案根据上述设计原理,我们提出以下机械臂结构设计方案:3.1 关节类型本设计方案采用了四个旋转关节和一个直线关节的组合。

四个旋转关节分别位于机械臂的底座、肩部、肘部和腕部,可以实现机械臂在三维空间内的旋转运动。

直线关节位于机械臂的末端,可以实现机械臂的抓取和放置动作。

3.2 驱动系统本设计方案的驱动系统采用了步进电机作为动力来源,配合减速器和传动装置完成机械臂的运动。

步进电机具有高精度、低噪音和易于控制等特点,适用于对运动精度要求较高的场景。

减速器和传动装置选用合适的齿轮传动组合,以降低电动机的转速并增加转矩,提高机械臂的工作效率。

3.3 结构材料本设计方案选用了铝合金作为机械臂的结构材料。

铝合金具有良好的刚性、轻质化和耐腐蚀性能,适用于高速运动和重载工作场景。

电动式关节型机器人机械手的结构设计

电动式关节型机器人机械手的结构设计

电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手的结构设计考虑到了机器人的运动能力、精度和稳定性,以下是该结构设计的一般要点:1.关节布局:电动关节机械手由多个关节连接组成,每个关节可以实现自由度的运动。

关节的布局应根据机械手的工作空间和运动需求来确定。

通常,机械手具有旋转关节和直线关节,旋转关节用于实现绕轴的旋转,而直线关节则用于实现沿直线的平移运动。

2.传动系统:机械手关节的运动通常由电机和传动系统驱动。

传动系统可能采用齿轮传动、带传动、蜗轮蜗杆传动等不同的机构形式。

在设计传动系统时,需要考虑到运动范围、速度要求、负载能力和精度要求。

3.传感器与反馈控制:为了保证机械手运动的准确性和稳定性,通常需使用传感器来获取关节位置、力矩和速度等反馈信息。

这些传感器可以包括编码器、力传感器、陀螺仪等。

反馈信息可以用于控制算法中,以校正位置误差、维持力平衡和实现闭环控制。

4.结构材料与强度:机械手在运动过程中要承受各种力和负载,因此需要采用足够强度和刚度的结构材料。

常见的材料包括铝合金、碳纤维复合材料和钢等。

在结构设计中,还应考虑到材料的质量与性能要求的平衡,以及机械手的重量和成本等因素。

5.控制系统:电动关节机械手还需要配备一个控制系统,用于运动规划和控制。

该控制系统可以包括传感器接口、运动控制器、通信模块等。

它可以接收来自传感器的反馈信息,根据预设的任务要求制定运动规划,并通过控制算法控制各个关节的运动。

总而言之,电动式关节型机器人机械手的结构设计需要综合考虑机械手的运动能力、精度和稳定性等因素。

从关节布局、传动系统、传感器与反馈控制、结构材料和强度、控制系统等多个方面进行设计,以满足具体应用的要求。

关节型机器人主连杆_手臂_参数的优化设计

关节型机器人主连杆_手臂_参数的优化设计

收稿日期: 1995211213 第一作者 男 58岁 教授 100083 北京1996年 8月第22卷第4期 北京航空航天大学学报Jou rnal of Beijing U n iversity of A eronau tics and A stronau tics A ugu st 1996V o l 122 N o 14关节型机器人主连杆(手臂)参数的优化设计孙杏初(北京航空航天大学机电工程系) 摘 要 提出一种适用于工程设计的关节型机器人的主连杆(手臂)几何参数的确定方法,建立了工作空间正逆问题的数学模型,并用优化技术,求得最小包容工作空间的主连杆几何参数,方法简便实用.关键词 工业机器人;机构学;机构综合;几何参数;连杆分类号 T P 242.21 问题的提出机器人本体设计中,很重要的问题之一是确定连杆机构的参数,包括杆臂的长度及其转角范围等.根据机器人的结构分析,为实现机器人手臂端部在空间任意位姿,需要机构具有6个自由度,一般机构设计成两个连杆系统:前3个自由度构成的连杆称“主连杆”系统,又称“手臂”;其尺寸较大,用来实现手臂末端的空间位置;后3个自由度的杆臂尺寸较小,用来实现手臂末端的姿态,称为“次连杆”系统,又称“手腕”.按国家标准[1]机器人的工作空间是由“主连杆”的几何参数决定的.1)研究对象与问题本文所研究的对象为图1所示的典型关节型机器人机构,其相应的几何参数定义如图所图1 关节型机器人主连杆机构图2 问题的简化处理示.图中l 1、l 2、l 3分别为立柱、大臂、小臂的长度;Η2m in ~Η2m ax 、Η3m in ~Η3m ax 分别为大、小臂的转角范围;Ηi 定义逆时针旋转为正;Η2以y 轴为基准零位;Η3以垂直大臂的轴线为基准零位.本文研究的问题是如何根据给定的工作空间要求,最优地确定上述主连杆的几何参数.2)处理问题的思路设所要求的工作空间为任意立方体,其大小与相对位置如图2所示的(阴影线部分).经分析,可知满足立方体b ×w ×h 的问题可简化为在纵平面内(ox z )满足b 1×h 的问题.因为满足b 1×h 之后,只需利用立柱绕z 轴回转某相应Η1角度,即可实现要求的工作空间b ×w ×h .立柱回转的最小角度Η1应满足Η1≥2arctg [(w2) r ](1)因此,此后只需研究在纵平面内如何满足b 1×h 的平面工作空间(图1中E 1F 1G 1H 1)的最优连杆参数的问题了.2 工作空间正问题的几何分析设给定l 1、l 2、l 3、Η2m in 、Η2m ax 、Η3m in 、Η3m ax ,确定工作空间,即确定手臂端点P 的各特征点坐标,便可确定工作空间.根据图1所示的机构,手臂端点的坐标可表示为一般形式:x =l 2sin Η2+l 3co s (Η2+Η3)y =l 2co s Η2-l 3sin (Η2+Η3)(2)所构成的工作空间A B CD 是由四段圆弧所构成:以“O ”点为圆心的A B 与CD 圆弧;“E ”点为圆心的A D 圆弧以及“F ”点为圆心的B C 圆弧.对应的特征点有:A 、B 、C 、D 、E 、F .其中A 点对应Η2=Η2m in ,Η3=Η3m in ,代入方程组(2),得A 点坐标为x A =l 2sin Η2m in +l 3co s (Η2m in +Η3m in )y A =l 2co s Η2m in -l 3sin (Η2m in +Η3m in )同理可得B 、C 、D 、E 、F 等点的坐标为:x B =l 2sin Η2m ax +l 3co s (Η2m ax +Η3m in )y B =l 2co s Η2m ax -l 3sin (Η2m ax +Η3m in )x C =l 2sin Η2m ax +l 3co s (Η2m ax +Η3m ax )y C =l 2co s Η2m ax -l 3sin (Η2m ax +Η3m ax )x D =l 2sin Η2m in +l 3co s (Η2m in +Η3m ax )y D =l 2co s Η2m in -l 3sin (Η2m in +Η3m ax )x E =l 2sin Η2m iny E =l 2co s Η2m in x F =l 2sin Η2m ax y F =l 2co s Η2m ax 求出各特征点之后,很容易求出各段圆弧的半径值,如A B 圆弧的半径为015北京航空航天大学学报第22卷 r OA =x 2A +y 2A 其它各圆弧之半径可类似求出.至此,工作空间可唯一地确定.3 工作空间的逆问题——确定主连杆参数311 目标函数选取实际到达的工作空间所围的面积S A B CDA 为目标函数,并使其在包容所要求的矩形工作空间(b 1×h )条件下为最小值.F (X )=S A B CDA 为求此目标函数,先求出由“O EA B CO ”所围的面积,再减去三部分面积:扇形面积EA D 与OCD ,三角形面积△O ED .其表达式为S A B CDA =(S OA B +S △O EA +S FB C +S △OCF -S △O FB )-(S D +S +S △O ED )(3)因为S △O EA =S △O FB S FB C =S EA D S △OCF =S △O ED因此,上述(3)式可简化为S A B CDA =S B -S (4)式中扇形面积为S B =r 2OB 2(ΑA -ΑB )(5)S =l 222(ΑD -ΑC )(6)式中 Αi 为i 点的向量角(见图1).3.2 设计变量因为立柱高度l 1与工作空间大小无关,只与工作空间的相对位置有关,故选取以下6个参数作为设计变量:X =[l 2,l 3,Η2m in ,Η2m ax ,Η3m in ,Η3m ax ]T3.3 约束条件应使实际工作空间S A B CDA 包容所要求的矩形工作空间E 1F 1G 1H 1(b 1×h ),将此约束变换为各段圆弧方程的约束条件:1)A D 圆弧,其方程为(x -x E )2+(y -y E )2=l 23.当y =y E ,x =x m ax =l 3+x E <a ;2)CD 圆弧,其方程为x 2+y 2=r 2OD .当y =0,x =x m ax =r OD =x 2D +y 2D <a ;3)A B 圆弧,方程为x 2+y 2=r 2OA .当x =c ,y =r 2OA -c 2>d ;当y =d ,x =r 2OA -d 2>c ;4)B C 圆弧,方程为(x -x F )2+(y -y F )2=l 23.当x =c ,y =l 23-(c -x F )2+y F <b ;当y =b ,x =l 23-(b -y F )2+x F >c .此外,还有设计变量约束:x i m in ≤x i ≤x i m ax i =1,6式中 x i m in 、x i m ax 为设计变量的变量区间的边界值.115 第4期孙杏初:关节型机器人主连杆(手臂)参数的优化设计3.4 优化方法采用罚函数法,优化选用可变多面体搜索法.4 算 例给定的工作空间坐标为:a =900,b =-360,c =1380,d =1000.图3 优化结果 变量范围选为:l 2:[0 850] l 3:[0 1300]Η2m in :[-90° 0] Η2m ax :[0 90°]Η3m in :[-90° 0] Η3m ax :[0 90°] 优化结果见图3所示:l 32=744.4 l 33=1174.1Η32m in =-35.6° Η32m ax =49.6°Η33m in =-34.4° Η33m ax =40.1° 其小臂与大臂的臂长比:k =l 3 l 2=1174.1 744.4=1.58在统计范围以内.参 考 文 献1 全国工业机器人标准化分技术委员会.GB T 12642-90工业机器人性能规范.北京:国家技术监督局,19912 朱遂伍,孙杏初.关节型工业机器人工作空间及结构尺寸参数的一种确定方法.机械科学与技术,1995,(3),413 A rdayfi o D D .Fundam entals of robo tics .N ew Yo rk :M A RCEL D EKKER ,I N C ,1987.333~3594 Eugene I .R iver .M echanical design of robo ts .N ew Yo rk :M cGraw 2H ill Book Company ,1988O PT I M AL D ES IGN O F TH E M A JO R L I N KA GEPA RAM ET ER S O F A R T I CU LA T ED ROBO TSun X ingchu(Beijing U niversity of A eronautics and A stronautics,D ep t .of M echanical and E lectrical Engineering )ABSTRACTA engineering m ethod determ ined the op ti m al p aram eters of the m aj o r linkage of articu 2lated robo t w as p resen ted Κand the m odels of direct and inverse so lu ti on s of robo t w o rk sp acew ere bu ilt .It’s si m p le and u sefu l.Key words indu strial robo ts Μm echan is m Μm echan is m syn thesis Μgeom etric p aram e 2215北京航空航天大学学报第22卷 。

关节型机器人的结构设计及其运动学分析共3篇

关节型机器人的结构设计及其运动学分析共3篇

关节型机器人的结构设计及其运动学分析共3篇关节型机器人的结构设计及其运动学分析1关节型机器人是一种机器人,它通过关节连接来实现运动。

这种机器人的动作比较灵活,因为它们可以在任何方向上旋转和进行其他运动。

在这篇文章中,我们将详细介绍关节型机器人的结构设计以及关节型机器人的运动学分析。

1.结构设计关节型机器人的结构设计通常由关节、链节和执行器组成。

执行器通常用于控制关节的旋转,链节是连接关节的部分,而关节则是连接链节和执行器的部分。

关节可以是旋转关节,旋转关节可以使机器人以一个轴旋转;也可以是平移关节,平移关节可以使机器人上下或前后移动。

此外,还有万向节,可以使机器人在任何方向上旋转。

链节可以是线性链节或旋转链节。

线性链节将机器人的每个部分连接在一起,而旋转链节则可以使机器人上下或前后移动。

执行器可以是电动或气动,用于控制机器人的运动。

执行器可以使用电机或其他控制系统,以改变关节的位置或旋转。

2.运动学分析关节型机器人的运动学分析涉及到机器人的运动学参数的推导。

这些参数包括关节角度、链节的长度等等。

运动学分析是设计和控制关节型机器人的重要步骤。

关节角度是指每个关节相对于中心轴线的角度。

这些角度可以用来计算机器人的位置和方向。

链节的长度是连接各个关节的链节的长度。

这些长度可以通过测量所需的距离来确定。

在运动学分析过程中,需要确定机器人的末端位置和方向。

这可以通过测量机器人的位置和角度来完成。

此外,还需要计算各个部分的速度和加速度,以便更好地控制机器人。

在运动学分析的过程中,需要考虑各种因素,如摩擦、重力等。

这些因素会影响机器人的运动,需要用仔细的计算方法进行处理。

总体而言,关节型机器人的结构设计和运动学分析需要仔细考虑,设计师需要仔细测量各个部件的尺寸和相对位置,以确保机器人的正常运作。

在设计和控制机器人时,需要仔细考虑各种因素,例如摩擦、重力和惯性等,以确保机器人可以准确地执行其任务。

关节型机器人的结构设计及其运动学分析2关节型机器人是一种基于多自由度(DOF)的机器人,关节型机器人的运动自由度非常大,可以完成多种复杂的动作。

机械手臂关节结构设计

机械手臂关节结构设计

机械手臂关节结构设计机械手臂是一种模拟人手功能的机械装置,广泛应用于工业自动化、医疗、服务机器人等领域。

机械手臂的关节结构是实现其灵活运动的关键。

机械手臂的关节结构主要包括旋转关节和直线关节两种形式。

旋转关节一般是通过电机带动旋转轴实现关节的运动,而直线关节则是通过电机带动导轨或滑块来实现。

下面将分别对这两种关节结构的设计进行详细讨论。

首先是旋转关节的设计。

旋转关节一般包括电机、减速机、传动装置和关节结构四部分。

电机是提供动力的部件,通过减速机和传动装置将电机的高速转动转换成关节所需的低速高扭矩的转动。

关节结构负责将传动装置所提供的转动传递给机械手臂的臂段,同时承受机械手臂的负载。

在设计旋转关节时,需要考虑关节结构的刚度、承载能力和摩擦损失等因素。

此外,还要合理选择电机的类型、减速比和传动装置的形式,以满足机械手臂的运动需求。

其次是直线关节的设计。

直线关节一般包括电机、滑块或导轨及传动装置三部分。

电机通过传动装置带动滑块或导轨在一条直线上进行移动。

直线关节的设计重点在于滑块或导轨的结构和材料选择,以及传动装置的密封性和平稳性。

滑块或导轨应具备较高的刚度和承载能力,同时要尽量减小摩擦和噪音。

在选择传动装置时,应考虑其传动效率和寿命,以及其与滑块或导轨的匹配性。

在机械手臂的关节结构设计中,还需要考虑以下几个方面:1.安全性:机械手臂在工作时可能承受较大的负载和冲击,因此关节结构应具备较高的强度和稳定性,以确保机械手臂的安全运行。

2.精度:机械手臂在工作时需要达到一定的精度要求,关节结构应具备较小的误差和较高的运动精度,以保证机械手臂的定位准确性。

3.灵活性:机械手臂需要具备多样化的运动能力,因此关节结构应具备较大的运动范围和灵活性,以适应不同的工作场景和任务需求。

4.可靠性:机械手臂需要长时间稳定运行,关节结构应具备较高的可靠性和耐久性,以减少维修和更换部件的频率。

综上所述,机械手臂的关节结构设计涉及到多个方面的考虑,包括旋转关节和直线关节的设计、电机和传动装置的选择、结构强度和精度要求等。

多关节机械手机械结构设计 毕业设计

多关节机械手机械结构设计 毕业设计

多关节机械手机械结构设计摘要自从机器人在二十世纪五十年代诞生以来,它经历了第一代工业机器人的研究、实用化、普及,第二代感知功能机器人的研究、实用化,以及第三代智能机器人的研究等各个阶段。

在六自由度机器人群体中,关节型机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。

本次设计针对多关节机械手结构进行设计。

各个关节处采用独立的电机驱动。

设计完成的机械手包括腰回转、大小臂转动、手臂回转、手腕摆动和手腕回转六个关节。

它们具备以下功能:(1)实现末端的空间位置确定;(2)实现末端的方位变化。

本文对多关节机械手的多种结构方案进行比较,确定了最佳的结构方案;对各关节的传动和电机的选择进行了设计计算,并对齿轮进行校核计算。

关键词:多关节型机械手;结构设计;工业机械手The articulated manipulator structural designAbstractSince the robot birthed in the 1950s, it has experienced three stages as following: the first gener ation industry robot’s research, practical application and popularization, the second generation sensational function robot’s research and practical application, as well as the third generation intelligence robot’s research. In thegroup of six degrees of freedom robots, the articulated robot is cared by designer and user for its broad work range, flexible movement,compact structure, catching the object near the machine plinth.the structure of the articulated manipulator was designed,which has six degrees of freedom. Each joint is drived by the independent electric motor. The manipulator designed includs waist rotary joint, big arm rotary joint, small arm rotary joint, the arm rotation, skill swinging and the skill rotary joint. They have function as following: (1 realize terminal space position determination; (2 realize terminal change of location.The best plan is selected through compareing with many kinds of structure plan of the articulated manipulator in this article,The design and calculation is did in the selectiong of various joints transmission and the electrical motor, and the gear is checked.Key words: articulated manipulator ,Structural design,Industrial manipulator目录摘要Abstract1 绪论11.1引言11.2 机器人的现状发展趋势12 机器人的工作要求 33 机器人结构方案和驱动方案的对比分析及选用 43.1 腰部回转关节 43.2 大臂和小臂转动关节 43.3 腕部活动关节 53.4 机器人驱动方案的对比分析及选择 54 机器人结构设计 64.1 腕部回转关节设计 74.1.1 步进电机的选择 74.1.2 第一圆柱齿轮传动设计 74.1.3换向锥齿轮传动设计 114.1.4 第四级圆柱齿轮传动设计 11 4.1.5 轴的计算 114.2 腕部摆动关节设计 124.2.1 步进电机的选择 124.2.2 圆柱齿轮传动设计 124.2.3 直齿锥齿轮传动设计 164.3 手臂回转关节设计 194.3.1 步进电机的选择 194.3.2 圆柱齿轮传动设计 204.4 小臂转动关节设计 204.5 大臂转动关节设计 214.6 腰部回转关节设计 224.7 机器人总体效果图 225 结论 24参考文献附录致谢多关节机械手机械结构设计1 绪论1.1 引言我国科学家对机器人的定义是:“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。

电动式关节型机器人机械手的结构设计

电动式关节型机器人机械手的结构设计

电动式关节型机器人机械手的结构设计电动式关节型机器人机械手是一种能够模拟人类手臂运动的智能设备,具有广泛的应用领域,包括工业生产、医疗辅助、科学研究等。

机械手的结构设计是其核心技术之一,直接影响到其运动精度、稳定性和适用性。

本文将针对电动式关节型机器人机械手的结构设计进行深入研究,探讨其优化方向和发展趋势。

一、机械手的结构设计原理电动式关节型机器人机械手的结构设计原理主要包括机械结构、控制系统和传感器系统三个方面。

机械结构是机械手的骨架,支撑起各个关节和执行器,直接影响到机械手的运动范围和承载能力。

控制系统是机械手的大脑,负责指挥各个关节动作,保证机械手的运动精确度和稳定性。

传感器系统则是机械手的感觉器官,用于感知外界环境和目标位置,从而实现精准抓取和操作。

机械手的结构设计需要兼顾上述三个方面的要求,才能实现优质的性能表现。

例如,良好的机械结构可以减小机械手的惯性和摩擦力,提高机械手的运动速度和精度;先进的控制系统可以实现复杂的路径规划和运动控制,提升机械手的智能化水平;精准的传感器系统可以实现对目标位置的实时监测和跟踪,确保机械手的抓取成功率和安全性。

二、机械手的结构设计优化方向针对电动式关节型机器人机械手的结构设计,有许多值得深入研究的优化方向,包括材料选择、机械结构设计、驱动系统优化等。

首先是材料选择方面,要考虑机械手的质量与强度之间的平衡,选择轻量化但又具有足够强度的材料,以提高机械手的运动速度和负载能力。

其次是机械结构设计方面,要考虑机械手的自由度和稳定性之间的平衡,设计合理的关节结构和连杆长度,保证机械手的动作范围和稳定性。

同时,还要考虑机械手的抓取方式和操作空间,设计合适的末端执行器和手抓形态,以实现多样化的操作任务。

最后是驱动系统优化方面,要考虑机械手的能效与功率之间的平衡,选择高效的电机和减速器,以提高机械手的能源利用率和工作效率。

同时,还要考虑电机控制系统和传感器系统之间的协同作用,实现机械手的智能化控制和环境感知,以提升机械手的自主操作能力。

多自由度关节式机械手的结构设计

多自由度关节式机械手的结构设计

目录1前言 (1)1.1 设计题目的背景及目的 (1)1.2 概述 (1)1.3. 机械手发展简史 (2)1.5 机械手应用概况 (3)1.6 发展趋势 (4)2 工业机械手设计概述 (5)2.1机械手设计目的及意义 (5)2.2 本次机械手的设计内容 (5)3 设计要求及方案论证 (6)4总体设计及分析 (8)4.1 系统原理介绍 (8)4.2 系统结构论述 (9)4.2.1机械手结构设计的特点 (10)5机械手各部分设计及计算 (10)5.1驱动系统的选择 (10)5.2 机械手基座部分设计 (12)5.2.1机械手基座结构的设计原则 (12)5.2.2 基座部分的设计计算 (13)5.2.3计算传动装置的运动和动力参数 (16)5.2.4主要传动尺寸的确定 (16)5.3 机械手手臂部分设计及计算 (23)5.3.1机械手手臂结构设计的原则: (23)5.3.2机械手手腕部分设计及其计算 (32)6 直接示教轻动化设计 (36)7 总结 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)1前言1.1 设计题目的背景及目的机器人是近30年来发展起来的一种高科技自动化生产设备。

机械手是机器人的一个重要分支。

它的特点是可通过变成完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其是体现了人的智能和适应性,机器作业的准确性和在各种环境完成作业的能力。

本设计完成了多自由度关节式机械手的运动方案设计和驱动方式选择,并对机座,手臂及末端执行器等机械装置进行了结构设计。

本次设计的内容是多自由度关节式机械手的结构设计,属于工业机械手机械部分设计,本次设计的机械手属于专业机械手,主要附属于某一主机,如自动机床或生产线上,用以解决机床的上下料及工件的传输等任务,动作比较单一,只能完成某些特定的任务。

1.2 概述机器人是一种人类很早就梦想制造的、具有仿生性且处处听命于人的自动化机器,它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动或者进入各种服务领域。

关节型机器人机械臂结构设计

关节型机器人机械臂结构设计

本科毕业论文关节型机器人机械臂结构设计姓名学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化指导教师完成日期2012年5月全日制本科生毕业设计(论文)承诺书本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文)关节型机器人机械臂结构设计是在导师的指导下,严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。

文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。

论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。

如若出现任何侵犯他人知识产权等问题,本人愿意承担相关法律责任。

承诺人(签名):日期:关节型机器人机械臂结构设计摘要随着现代科学技术的发展,机器人技术越来越受到广泛关注,在工业生产日益现代化的今天,机器人的使用变得越来越普及。

因此,对于机器人技术的研究也变得越来越迫切,尤其是工业机器人方面。

本论文针对工业机器人的工作领域特点,设计了一款拥有6个自由度的机械人,尤其针对机器人机械臂进行详细的设计,确定了其传动结构图,选择合适的电机,齿轮,液压缸,等各零部件。

以及对各关节传动轴的设计和进行齿轮计算和校核完成其设计,该机器人具有刚性好,位置精度高、运行平稳的特点。

关键词:关节型机器人,6自由度,传动设计,零件计算校核ARTICULATED ROBOT MANIPULATORSTRUCTURE DESIGNABSTRACTWith the development of modern science and technology, robotics, more and more attention in an increasingly modernized industrial production, the use of robots becoming more and more popular. Therefore, robotics has become increasingly urgent, especially industrial robots. For this area, the authors designed a robot with 6 degrees of freedom,especially for the detailed design of the robot arm,determine the transmission chart,thus select the appropriate motor,gear,hydraulic cylinder,and so on.And the design of the joint drive shaft and gear calculation and verification of completion of its design,the robot has a good rigidity,high positional accuracy and smooth run characteristics.KEYWORDS:articulated robot; 6 degrees of freedom; transmission design; parts calculation checking目录中文摘要ABSTRACT第1 章绪论 (1)1.1工业机器人的作用及定义 (1)1.2本论文研究的主要内容 (1)第2章工业机器人概况 (2)2.1 工业机器人技术概况 (2)2.2 工业机器人发展史 (2)2.3 工业机器人在生产中的应用 (2)第3章机器人方案的创成与机械设计 (5)3.1 机器人机械设计的特点 (5)3.2 机器人自由度概念 (5)3.3 设计方案 (5)3.3.1 方案要求 (5)3.3.2 功能设计与分析 (5)3.4 方案结构设计与分析 (7)3.5 主轴和大臂板刚度和强度分析 (8)3.5.1 主轴和大臂板有限元模型的建立与分析 (8)3.5.2计算结果分析 (9)3.6 机器人电机的选取 (11)第4章确定机器人各关节传动结构 (13)4.1确定整体结构 (13)4.2腰关节传动 (15)4.3大小臂传动 (15)4.4手腕和末端执行器的传动 (16)第5章机器人工作空间 (18)5.1工作空间形成 (18)5.2工作空间中空腔和空洞概念 (18)5.3本机器人的工作空间范围 (19)第6章零部件计算 (22)6.1齿轮传动部分 (22)6.1.1 选定齿轮类型及齿数 (22)6.1.2 按齿面接触强度计算 (22)6.1.3 模数计算 (22)6.1.4按齿轮弯曲强度计算 (23)6.2液压传动部分 (23)6.2.1手臂伸缩液压缸尺寸设计与校核 (23)6.2.2手腕回转缸的尺寸及其校核 (25)小结 (27)致谢 (28)参考文献 (29)本人有CAD格式的零件图,大、小臂、腰部的装配图,以及正文,SOLIDWORKS格式的三维图装备图,答辩PPT等,详细联系QQ 316041605。

iiwa机械臂关节结构

iiwa机械臂关节结构

iiwa机械臂关节结构
iiwa机械臂是由德国KUKA公司开发的一款轻巧型工业机器人。

它采用了七轴关节结构,每个关节都可以实现多自由度的运动。


种设计使得iiwa机械臂能够更加灵活地执行各种复杂的任务,包括
装配、搬运、加工等。

关节结构是iiwa机械臂的核心部分,它由七个关节组成,分别
是基座关节、肩关节、肘关节、腕关节1、腕关节2、腕关节3和手
腕旋转关节。

每个关节都通过电机驱动,可以实现360度的旋转和
多个自由度的运动。

这种设计使得iiwa机械臂能够模仿人类手臂的
运动,具有更高的灵活性和精准度。

iiwa机械臂的关节结构还采用了柔性传感器和智能控制系统,
能够实现与人类的安全合作。

这意味着当机械臂与人类在同一工作
空间内工作时,它能够感知外部力的变化并做出相应的反应,避免
对人体造成伤害。

总的来说,iiwa机械臂的关节结构采用了七轴设计,每个关节
都能够实现多自由度的运动,配合柔性传感器和智能控制系统,使
得机械臂具有更高的灵活性、精准度和安全性。

最新六轴关节机器人机械结构(精品课件)

最新六轴关节机器人机械结构(精品课件)

六轴关节机器人机械结构上图为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转,注意观察一、二、三、四轴的结构,关节一至关节四的驱动电机为空心结构,关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见,空心轴结构的电机一般较大.采用空心轴电机的优点是:机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过,无论关节轴怎么旋转,管线不会随着旋转,即使旋转,管线由于布置在旋转轴线上,所以具有最小的旋转半径。

此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。

对于工业机器人的机械结构设计来说,管线布局是难点之一,怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线(六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等),使其不受关节轴旋转的影响,是一个值得深入考虑的问题.ﻫ机器人的腕部结构常见有如下几种结构:ﻫ在这三种手腕部的结构中,以第一种(RBR型)结构应用最为广泛,它适应于各种工作场合,后两种结构应用范围相对较窄,比如说3R型的手腕结构主要应用在喷涂行业等。

ﻫ关节设计:ﻫ对于国外的工业机器人主要制造国家来说,六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了,整个工业机器人的研发制造体系较为完善,他们的技术相对来说比较成熟,他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新,他们的技术对于国内来说,近乎完美。

而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段,虽然有不少公司有这个研发意图,或者正在研发途中,不管怎么说,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数,即使宣布自己研发成功,也只是初步试验成功,真正产业化、商品化还有一段相当漫长的路要走.而更多的公司还停留在项目立项、技术评估、投入风险分析的阶段.由于国内做这个行业的很少,相关的结构也没有什么可参考的,技术储备不足,少数的单位或个人有机会能够拆拆别人的机器,拆个一知半解,更多的人只能在旁边看看了(比如说我,想拆都没机会^_^),还好了,网络资源丰富,今搜集到不少机械结构方面的图片,分享给大家参考,希望咱们做机械设计的(我应该也算是个机械工程师啊^_^毕竟我也是做机械的)少走点弯路,做出更好的机器.ﻫ六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器。

机械臂设计

机械臂设计

机械臂设计机械臂是一种能够模仿人类手臂的机器人,它由多个关节构成,每个关节可以进行旋转或者摆动,从而实现抓取、搬运等复杂的任务。

机械臂的设计需要考虑多个方面,包括机械结构、控制系统、感知系统等,以下将对机械臂的设计进行详细介绍。

一、机械结构的设计机械臂主要的机械结构包括基座、臂体、关节、末端执行器等部分。

在机械结构的设计中,需要考虑以下几个方面:1、功能需求:机械臂的设计首先需要满足功能需求,即机械臂需要完成什么任务。

例如,如果是用于装配任务,则需要设计机械臂可以进行高精度的定位和抓取;如果是用于搬运任务,则需要设计机械臂可以承受一定的负载。

2、关节数量:机械臂的关节数量决定了机械臂的自由度,也决定了机械臂可以完成的任务类型。

一般来说,关节数量越多,机械臂的自由度越高,可以完成更加复杂的任务,但同时也会增加机械臂的复杂度和成本。

3、关节类型:机械臂的关节可以分为旋转关节和摆动关节两种。

旋转关节可以将机械臂的某一个部分围绕一个轴线进行旋转,而摆动关节则可以将机械臂的某一个部分摆动到不同的角度。

在机械结构的设计中,需要根据不同的任务要求来选择合适的关节类型。

4、末端执行器:机械臂的末端执行器可以是夹爪、真空吸盘、激光切割头等。

在选择末端执行器时,需要考虑执行器的重量、大小、精度等参数,以及它是否适合完成机械臂的任务。

二、控制系统的设计1、传感器类型:机械臂需要用到各种传感器来感知周围环境,例如视觉传感器、力传感器、位置传感器等。

在选取传感器的时候需要考虑传感器的精度、响应速度、可靠性等参数。

2、控制算法:机械臂的控制算法可以分为开环控制和闭环控制两种。

开环控制指的是在执行任务之前,预先设定机械臂的关节角度和运动序列,并通过程序控制机械臂的动作。

闭环控制则根据机械臂运动过程中的反馈信号进行实时的控制。

在实际设计中,需要根据机械臂的任务要求来选择合适的控制算法。

3、执行机构:机械臂的执行机构包括电机、液压缸等,它们通过控制器来完成机械臂的动作。

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《认识平行四边形》说课稿
大家好!今天我要为大家讲的课题是《认识平行四边形》。

首先,我对本节教材进行简单分析:
一、说教材
1、教材地位分析
《认识平行四边形》是义务教育课程标准实验教科书(苏教版)数学四年级下册的内容,是“平行四边形和梯形”的第一课时。

这节课是在学生已经直观认识平行四边形,初步掌握了长方形、正方形的特征及垂直概念的基础上,通过一系列的探究实践活动继续认识平行四边形的特性、底和高,为以后学习平行四边形面积打基础,有利于提高学生动手能力,增强创新意识,进一步发展学生对“空间与图形”的学习兴趣。

2、教学目标
根据上述教材分析,考虑到学生已有的认知结构心理特征,我将本课的教学目标定为以下几点:
知识目标:使学生在图形具体的活动中认识平行四边形,知道它的基本特征;能正确判断平行四边形;认识平行四边形的底和高,能正确测量和画出它的高。

能力目标:使学生在观察、操作、比较、判断等活动中,经历探索平行四边形的基本特征的过程,进一步积累认识图形的经验,发展空间观念。

情感目标:使学生体会平行四边形在生活中的广泛应用,培养数学应用意识,增强认识平面图形的兴趣。

3、重点,难点
本着课程标准,在吃透教材的基础上,我确立了如下的教学重点、难点:
重点:掌握平行四边形的特征;认识平行四边形的底和高;会测量平行四边形底所对应的高。

难点:会画平行四边形底所对应的高。

二、说教法
新课标指出教无定法,贵在得法,就是教学活动必须建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上。

因此本节课,我将以学生为主体,发挥教师的组织、引导与合作的作用,运用以下教法组织教学:
1
1、直观演示法。

凡是需要知道的事物,都要通过事物本身来进行教学,由于小学阶段的学生的逻辑思维仍须以具体形象为支柱,所以在教学中我选用了长方形框架教具演示长方形渐变为平行四边形的过程、用各种生活中常见的图片使学生感知平行四边形。

这样不仅把数学的抽象概念形象化了,而且还发展了学生的观察能力和思维能力。

2、活动体验法。

《课标》指出:“学生是数学学习的主人,教师是数学学习的组织者、引导者与合作者。

”学生只有亲身经历知识的形成,才能真正理解知识和运用知识。

在本节课中,通过“感知-猜想-操作-测量-演示-验证-结论”等一系列“做数学”的活动,让学生在体验中学会探究、学会创造。

既锻炼了学生的动手操作能力,也使学生在学到数学知识的同时还体验到了成功的喜悦。

三、说学法
《课标》指出有效的数学学习活动不能单纯地依赖模仿与记忆,动手实践、观察比较以及合作交流是学生学习数学的重要方式。

为此,我十分注重学生学习方法的指导,在本节课中,我指导学生的学习方法为:动手操作法、自主探究法、观察发现法、合作交流法,让他们在看一看、说一说、做一做、猜一猜、练一练等一系列活动中自主参与知识的发生、发展和形成的过程,增强学生学习的成就感及自信心,从而培养浓厚的学习兴趣。

四、教学过程
鉴于对以上的认识,根据学生的认知发展水平和已有的生活经验,要求学生准备三角尺、直尺、方格纸、小棒、钉子板、量角器。

教师准备课件、三角尺、直尺、长方形框架。

最后,为了讲清重难点,使学生能达到本节课设定的目标,我简短地介绍一下这一堂课的教学过程设计:
(一)创设情境,谈话导入
四年级的学生学习习惯基本养成,感官上已经认识了平行四边形,而且已经具备一定的信息收集与整理能力。

在这一环节中首先可以创设情境,谈话导入:教师展示一个长方形框架,提醒学生注意看,变成什么形状了?(教师拉动长方2
形框架展示渐变平行四边形的过程)提问学生:你们认识平行四边形吗?揭示课题:认识平行四边形(板书)
通过演示长方形变平行四边形的活动,使学生初步感知平行四边形的特征。

(二)联系生活,初步感知
1.找平行四边形:(课件)问挂图中哪里有平行四边形?
《数学课程标准》指出:“学生的数学学习内容应当是现实的,有意义的,富有挑战性的。

”选择学生熟悉和感兴趣的素材,吸引学生的注意力,激发学生主动参与学习活动的热情,让学生初步感知平行四边形。

2。

生活举例:让学生说说生活中有哪些平行四边形?
经历在生活中找平行四边形的过程,使学生认识到生活中处处有平行四边形,进而体会到数学与生活的密切联系,感悟到数学的价值,使数学和生活达到了和谐统一。

(三)自主探究、验证猜想
1。

学生利用学具制作平行四边形。

请学生利用准备好的学具以小组合作的形式动手制作平行四边形,教师巡视,并进行一定的辅导,然后板书学生汇报可能出现的情况:
①方法一:用小棒摆。

②方法二:在钉子板上面围一个平行四边形。

③方法三:在方格纸上画一个平行四边形。

④方法四:用直尺画一个平行四边形。

本着学生为主体的思想,敢于放手,让学生的多种感官参与学习活动,在操作中体验平行四边形的特征;既实现了探究过程开放性,也突出了师生之间、学生之间的多向交流,体现了以学生为本的理念。

2。

探究平行四边形的特征。

(1)教师创作一个平行四边形,请学生猜想一下:平行四边形会有什么特征?(提示:我们可以从平行四边形的边来猜想它的特征。

)
(2)学生汇报,可能出现以下情况:板书猜想:对边可能平行;对边可能相等。

【设计意图:新课程强调体验性学习,学生学习不仅要用脑子去想,而且还3
要用眼睛看,用耳去听,用嘴去说,用手去做,即用自己的身体去亲身经历,用自己的心灵去感悟。

这里通过认平行四边形、找平行四边形和做平行四边形,使学生经历由表象到抽象的过程。

在一系列的活动中,让学生感悟到了平行四边形的特征。


(3)验证得出结论。

(4)小结平行四边形的特征。

(课件演示特征并板书特征。


(5)根据平行四边形的特征来判断一个四边形是不是平行四边形。

出示“想想做做”第1题,让学生判断。

提问:为什么第2个图形不是呢?
教师应激发学生的学习积极性,向学生提供充分从事数学活动的机会,帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能、数学思想和方法,获得广泛的数学活动经验。

用“猜想-操作-测量-演示-验证-结论”的探究方法,在这个过程中,学生充分展示了自己的思维过程.
3。

认识平行四边形的高和底。

课件出示一平行四边形,提问:你能量出平行四边形上下两条边间的距离吗?你能画出另一组对边上的高,并量一量吗?并通过完成“试一试”、想想做做5,明确“平行线之间的距离就是平行线之间的垂直线段”、一组平行线之间的距离处处相等,有无数条垂直线段。

通过学生自己去量、去画,得出平行四边形底和高的概念,设计的练习符合循序渐进的原则。

4。

阅读“你知道吗”,了解平行四边形容易变形的特性在生活中的应用。

(课件出示应用图片,并插播一段影像)
让学生认识到数学既来源于生活,又应用于生活,意识到学习数学的重要性。

(四)巩固练习
1。

想想做做2,用2块、4块完全一样的三角尺分别拼成一个平行四边形,在小组里交流是怎样拼的。

学生动手拼图,教师课件演示。

(边演示边说:这是两块完全一样的三角尺拼成图形的几种情况,这是四块完全一样的三角尺拼成图形的几种情况。

)让学生在动手拼图与课件演示中加深对平行四边形特征的了解
4
2。

想想做做3,用七巧板中的3块拼成一个平行四边形。

你能移动其中的一块将它改拼成长方形吗?学生移动七巧板,教师课件演示。

让学生在拼图与课件演示中初步感知平行四边形与长方形的异同。

【设计意图:扩展课堂教学的有限空间,课内课外密切结合。

课结束时,布置实践作业,要学生寻找平行四边形容易变形的特性在生活中的应用,使学生的课堂学习和课后生活联系起来,使学生感受到课堂知识在生活中的应用,体验到生活中时时处处离不开数学,增强数学学习的亲切感和实用性。


(五)全课小结
本节课我们学习了什么?知道了什么?学到了什么本领?
数学课堂小结是数学课堂教学的有机组成部分,小结既是本节课的总结和延伸,又是后来继续学习数学知识的基础和准备。

五、板书设计
认识平行四边形
猜想→整理对角相等360°内角和对边平行对边相等平行四边形的特点:两组对边分别平行并且相等
5。

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