自动机与自动线第四章机器人与机器手
自动机与自动线考试题及答案
自动机与自动线考试题及答案1．皮带传动是指动力的传递环节，皮带输送是一种物料输送机构，皮带输送包含了皮带传动。
（√）2造成皮带输送线的皮带跑偏的安装误差包括输送带接头不平直和机架歪斜两种情况。
（√）3．增加皮带宽度是提高皮带输送系统负载能力的最有效方法。
（×）4．倍速链轮和普通链轮相比齿数更少、齿距更大。
（√）5．振盘的功能就是自动输送工件。
（×）6．振盘的出料速度大于等于机器对该工件的取料速度即可。
（×）7. 二自由度机械手的典型运动过程只有平移运动过程。
（×）8. 机械手的原点一般情况下设定在工件取料点的正上方。
（√）9. 注塑机取料用三自由度机械手的主手和副手的取料方式相同。
（×）10．槽轮机构的槽轮数量越小，槽轮的最大角速度及最大角加速度越大，槽轮的运动越不均匀，运动的平稳性越差。
（√）11．间歇输送包含直线方向的间歇输送和沿圆周方向的间歇输送两类。
（√）12．棘爪机构用于直线间歇送料时，工件由于惯性不容易准确定位，因而只适合使用在速度较低的场合。
（√）13. 凸轮分度器每完成一个转位+停顿动作循环的时间，即为一个节拍时间。
（√）14. 凸轮分度器转盘的精度只要求转盘装配定位基准面与夹具安装平面的平行度在规定的范围内即可。
（×）15. 凸轮分度器输入轴的键连接在正常转动时是用来传递扭矩的。
（×）16. 定位对一批工件而言要求每个工件放置在定位装置中时都必须占据同一个准确位置。
（√）17. 当工件的定位是不完全定位时是无法满足加工或装配的要求的。
（×）18. 直线导轨的安装螺钉紧固时可以随意选择紧固顺序。
（×）19. 直线导轨的结构特点决定了直线导轨不能多个方向同时具有高刚度。
（×）20. 直线导轨选型设计时，当寿命的计算结果满足不了预期寿命要求时，加大导轨的公称尺寸重新校核即可。
（×）21. 间隙调整型直线轴承在调整间隙时一般在有负荷的情况下进行。
《自动机与自动线》课程考试复习资料
《自动机与自动线》课程考试复习资料《自动机与自动线》课程考试复习资料涵盖知识点大体如下一、填空题20×1＝20分1.一台机器经调整好以后，无需工人参与就能自动地、连续地完成产品的加工循环，这样的机器称为自动机。
2.利用输送装置将自动机、辅助设备按产品的生产顺序组合，并以一定的节拍完成生产，物品由一端不断送入，生产材料在相应工位加入，经过各个工序的加工后，产品从末端输出。
这种生产设备的组合系统称为自动线。
3.自动机与自动线的卷料供料装置中，所谓卷料按其形状可分为两类：一类是细长的金属丝，另一类是带状的金属皮、纸张及塑料薄膜等。
4. 裁切装置用于将输送中的卷料按要求进行切断，通常采用机械式裁切和热熔断裁切两种方法。
其中后者多与热封装置组合一起使用。
5. 管式料仓是一种简单而方便的形式，它占的空间小且靠物品的自重送料，所以安装时可不受地点的限制而设置在任何地方。
在设计或选用管子时，应使料管内径大于工件外径1／10到1／50，弯曲管道的最小曲率半径要保证不卡住工件。
6. 实际上，在电磁振动供料装置中工件在料槽上的运动过程是比较复杂的。
它受到工件的质量、料槽的升角、弹簧片的斜角、振动频率和振幅等多方面影响。
7. 转鼓式容积定量装置的结构设计，应确保定量物料在随转鼓转动中，能顺利地充满定量容腔并完全排除干净。
因此，不宜用深而窄的槽形，槽底不要有尖角，尽量采用扇形容腔。
另外，转鼓外缘与转鼓外壳之间的间隙要根据物料的粒度、易碎性等因素选定。
8. 在带式传送装置中，传送带既是牵引构件，又是承载构件，常用的传送带有橡胶帆布带、编织带、塑料带、尼龙绳、钢带和钢丝网带等。
驱动辊由驱动装置驱动，驱动传送带的能力与传送带在驱动辊上的包角大小、传送带与驱动辊之间的摩擦因数有关。
转向辊用于增大传动包角。
承托辊用于承托物品的重量，防止传送带下垂。
张紧辊用于调节传送带的张紧力，以保持传送带的驱动能力。
9. PLC是专为工业控制而设计的，在设计过程中果取了多层次抗干扰的精选元件措施，可在恶劣工业环境下与强电设备一起工作，运行的稳定性和可靠性较高。
机器人学导论第4章操作臂逆运动学
我们把操作臂的全部求解方法分成两大类：封闭解和数值解法。由于数值解 法的迭代性质，因此它一般要比相应的封闭解法的求解速度慢很多。实际上 在大多数情况下，我们并不喜欢用数值解法求解运动学问题。因为封闭解的 计算速度快，效率高，便于实时控制。而数值法不具有些特点为。
“封闭形式”意指基于解析形式的解法，或者意指对于不高于四次的多项式 不用迭代便可完全求解。可将封闭解的求解方法分为两类：代数法和几何法。 有时它们的区别又并不明显：任何几何方法中都引入了代数描述，因此这两 种方法是相似的。这两种方法的区别或许仅是求解过程的不同。
多重解问题
在求解运动学方程时可能遇到的另一个问题就是多重解问题。一个具有3个旋转关节的 平面操作臂，由于从任何方位均可到达工作空间内的任何位置，因此在平面中有较大的 灵巧工作空间（给定适当的连杆长度和大的关节运动范围）。图4-2所示为在某一位姿 下带有末端执行器的三连杆平面操作臂。虚线表示第二个可能的位形，在这个位形下， 末端执行器的可达位姿与第一个位形相同。
4.1 概述 • 在上一章中讨论了已知操作臂的关节角，计算工具 坐标系相对于用户工作台坐标系的位置和姿态的问 题。在本章中，将研究难度更大的运动学逆问题 :已 知工具坐标系相对于工作台坐标系的期望位置和姿 态，如何计算一系列满足期望要求的关节角? • 第3章重点讨论操作臂的运动学正问题，而本章重点 讨论操作臂的运动学逆问题。
4.4 代数解法与几何解法
代数解法：以第三章所介绍三连杆平面操作臂为例，其坐标和连杆参数如下
按第三章的方法，应用这些连杆参数可以求得这个机械臂的运动学方程：
c123 s 123 B 0 T T W 3 0 0
s123 c123 0 0
0 0 1 0
精品课件-机器人学简明教程(张奇志)-第4章
0
1
0
r32 0
r33 0
pz
1
1r31
0
1r32 0
1r33 0
1
pz
1
(4－6)
第4章 机器人逆运动学
式（3－22）的最后三个数如下:
1 1
px py
a2c2 d3
a3c23
d4s23
1 pz a3s23 a2s2 d4c23
令式（4－6）两边元素（2,4）相等，得到
-pxs1+pyc1=d3 为了求解式（4－8），做三角恒等变换
nx ox ax
Rzyz
ny
oy
a
y
nz oz ax
第4章 机器人逆运动学 根据欧拉变换方程式（2－40）可得如下9个方程:
nnxy
cc c sc c
s s c s
nz s c
ooxy
cc s sc s
sc cc
oazx
s s c s
ay ss
az c
(4－1)
第4章 机器人逆运动学
第4章 机器人逆运动学 第4章 机器人逆运动学
4.1 逆运动学问题的可解性 4.2 欧拉变换解 4.3 PUMA560逆运动学
第4章 机器人逆运动学 4.1 逆运动学问题的可解性
1.解的存在性 逆运动学问题解是否存在完全取决于机械臂的工作空间。 所谓工作空间是指机械臂末 端执行器所能达到的空间位姿的集合。一般来说，对于给 定的机械臂，其工作空间是固定的。而对于少于6个自由度的 机械臂，它在三维空间内不能达到全部位姿。所以通用工业机 器人一般都设计成6个自由度。当期望位姿位于机械臂的工作 空间之外时，逆运动学问题无解。如图4－1所示期望平面机械 臂末端达到B点，显然该逆运动学问题是无解的。
自动机与自动线_第一章
图1-6 糖果包装机的工艺流程与操作原理图
图1-7 装箱自动线的工艺原理图
1.3.2自动机与自动线的生产率分析
❖ 1.自动机的生产率分析 ❖ (1)间歇作用型自动机(第1类自动机)的生产率
QT
1 tp
tk
1 tf
(件 / min)
QP
tk
1 tf
tn
(件 / min)
❖ (2)连续作用型自动机(第Ⅱ类自动机)的生产率
统负担。 ❖ 5)设备的成套性 ❖ 6)设备的灵活性 ❖ 7)劳保、安全性
(2)设备选型应考虑的因素
❖ 8)设备的维修性
❖ 设备的维修性又称适修性、可维修性、易维修性。
❖
选择生产机时，对设备的维修性可从以下几方面衡量：
❖ ①结构合理。②结构简单。③结构先进④标准性⑤组合性⑥ 状态监测与故障诊断能力⑦从设计上考虑无维修或减少维修 度的可能性
结束放映
❖ 从产品的质量、生产率、成本、劳动条件和环境保 护等方面考虑确定先进、可靠、结构简单、原理先 进、成本低廉的工艺方案。
❖ 通过对自动机、自动线生产率的分析，找到提高自 动机与自动线生产率的途径，尽可能提高自动机与 自动线的生产率。
THANK YOU VERY MUCH ！
❖本章到此结束， ❖谢谢您的光临！
广泛的应用，PLC有多种模块可根据自动机的不同需要而加 以选配，大大减化了自动机的机械结构，通过修改PLC程序 来改变自动机的动作，大大增加了自动机的柔性及提高了自 动机的可靠性。
1.2.3自动线的组成方式
❖ 自动生产线是在流水生产线的基础上发展起来 的，它能进一步提高生产率和改善劳动条件，因此 在轻工业生产中发展很快。
(完整版)机器人参考答案
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。
答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。
2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。
4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
0.2工业机器人与数控机床有什么区别？答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链；2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统；3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。
4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。
0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。
重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。
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。
工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。
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。
0.6什么叫冗余自由度机器人？答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
3.1 何谓轨迹规划？简述轨迹规划的方法并说明其特点。
答：机器人的轨迹泛指工业机器人在运动过程中的运动轨迹，即运动点位移，速度和加速度。
轨迹的生成一般是先给定轨迹上的若干个点，将其经运动学反解映射到关节空间，对关节空间中的相应点建立运动方程，然后按这些运动方程对关节进行插值，从而实现作业空间的运动要求，这一过程通常称为轨迹规划。
自动机与生产线自动机常用装置
⑤ 卷料供料装置应用实例 图3.12所示为可同时放置两个卷筒材料的卷料供送装置结构简
图。卷料供送装置用于悬挂和连续供送卷筒材料。
3.1 自动机的供料装置
图3.12 卷料供送装置结构简图
3.1 自动机的供料装置
3 . 板片料供料装置
（1） 摩擦滚轮式
图3.13 摩擦滚轮式供纸装置
3.1 自动机的供料装置
图3.40 摇板式分配装置
摇板式分配装置，一 般垂直布置，适用于小型 工件的分路供送。
图3.41 推板式分配装置
图3.41是推板式分配 装置，推板2接住料槽1 中的工件后，左右往复运 动，将其交替送入料槽3、 4中。
3.1 自动机的供料装置
（2） 工件的自动汇总装置
① 组合汇总
① 梳形板校直机构（图3.5（a））
3.1 自动机的供料装置
② 固定销校直机构（图3.5（b）） ③ 滚轮式校直机构（图3.5（c））
双排滚轮式校直机构（图3.5（d））
图3.5 卷料校直装置
3.1 自动机的供料装置
（3） 卷料送料装置
① 杠杆式送料装置 装置结构简单，但容易损伤
坯料表面，因此只适用对坯料表 面要求不高的工件。
图3.16 橡皮吸头供料装置
图3.17 纸页片真空吸送装置
纸页片真空吸送装置保证了纸页片的 完整性，但需置真空系统，结构比较 复杂。
3.1 自动机的供料装置
图3.18 真空吸出式纸盒片供送装置
图3.19 真空吸出式纸箱片供送装置
纸盒片供送装置广泛应用于需要使用 真空吸出式纸箱片供送装置广泛应用
预制好的纸盒片材料的纸盒装盒机中 于需要使用预制好的纸箱片材料的纸
自动机自动线课程整体设计
《自动机自动线》课程整体教学设计（2013～2014学年第二学期）课程名称：自动机自动线所属系部：机械电子制定人：合作人：制定时间：2013.07课程整体教学设计一、课程基本信息课程名称：自动机自动线课程代码：学分：2 学时：50授课时间：第六学期授课对象：机电1001 1002 课程类型：《自动机与生产线》是机电一体化（液体灌装生产线维护与管理专门化）专业的一门专业课，是以阐述自动机与生产线组成原理和运行规律为主的一门技术学科。
本课程的教育目标和任务是让学生掌握自动机与生产线的工作原理、基本组成、运行方式及特点等基本知识和能力。
先修课程: 机械制图、机械原理、机械后续课程:零件、电工电子二、课程目标设计总体目标：掌握自动机与生产线的组成原理、动作协调关系，自动机的常用装置和机构；熟悉典型自动机的工艺原理，主要功能，基本组成、结构和主要参数，运行方式及特点等；会分析自动机的动作协调关系并具有设计动作较为简单的自动机的能力；初步掌握自动机的调试和维修方法；初步掌握生产线的配置与选型方法。
能力目标：初步掌握自动机的调试和维修方法；初步掌握生产线的配置与选型方法。
知识目标：（1.了解并且掌握轻工自动机与自动线的特点分类。
2.了解自动机与自动线的常用装置的分类。
3.掌握可编程序控制装置的特点、功能，可编程序控制装置的安装与维护。
4.了解工业机械手的构成及其工作原理。
5.掌握气压传动的基础知识，常用气压控制系统。
素质目标：（职业道德、职业素质、职业规范在本课中的具体表现）1.职业道德高尚；专业知识扎实；技艺技能精湛；发展潜力良好的维修技术工人。
2.以机械维修技术为主，设计，制图控制为辅，达到国家规定的高标准技术类实用型人才。
其它目标：（有则写，无则不写）无三、课程内容设计：序号模块（或子模块）名称学时1 自动机与自动线的特点分类 22 自动机与自动线组成与选择 23 自动机自动线工艺与效率分析 24 自动机卷料与板材料供料装置 45 定量供料与传送装置 26 可编程序控制装置的简介。
工业机器人技术及应用兰虎第4章
03
工业机器人应用案例
总结词
广泛、高效、精准
详细描述
在汽车制造行业中，工业机器人被广泛应用于装配、焊接、喷涂和检测等环节。它们能够提高生产效率，降低人工成本，并保证生产的精准性和一致性。
定义与分类
分类
定义
20世纪60年代，工业机器人开始进入市场，主要用于汽车制造和电子行业。
初始阶段
发展阶段
成熟阶段
20世纪70年代，随着计算机技术的进步，工业机器人逐渐实现自动化和智能化。
20世纪80年代至今，工业机器人技术不断完善，应用领域不断扩大。
03
02
01
工业机器人的发展历程
工业机器人在汽车制造领域的应用最为广泛，主要用于焊接、搬运、涂装等环节。
定制化与模块化设计
THANKS FOR
WATCHING
感谢您的观看
工业机器人技术 机械结构与运动学
控制系统是工业机器人的核心部分，它接收来自传感器和其他输入设备的信号，经过处理后输出控制信号，驱动机器人执行相应的动作。控制系统的性能直接影响工业机器人的运动精度、稳定性和可靠性。
传感器是工业机器人感知外部环境的重要工具，通过传感器，机器人可以获取关于环境、自身状态和操作对象的信息。
为了满足不同行业和企业的需求，工业机器人将更加注重定制化和模块化设计。
要点一
要点二
详细描述
随着市场竞争的加剧，企业对于工业机器人的需求越来越多样化。为了满足这种需求，未来的工业机器人将更加注重定制化和模块化设计。通过模块化的设计，机器人可以更容易地进行功能扩展和升级，同时满足企业的个性化需求。而定制化的服务则可以更好地满足不同行业和企业的特殊需求，提高机器人在特定应用场景下的性能和效率。
自动机与自动线总结
第二章自动机械的结构组成与工作流程T 、1.按自动机械的用途分类：①自动化机械加工设备②自动化装配设备③自动化检测设备④自动化包装设备J、 2.自动机械的结构组成：①工件的自动输送及自动上下料机构②辅助机构（定位、夹紧、分隔、换向等）③执行机构④驱动及传动系统⑤传感器与控制系统J﹑3.自动机械的典型工作流程：①输送与自动上料②分隔与换向③定位与夹紧④工序操作⑤卸料第三章皮带输送线结构原理与设计应用T、 1.皮带输送与皮带传动的区别：皮带传动是指动力的传动环节，皮带输送是一种物料输送机构，皮带输送包含了皮带传动。
P/T、 2.从动轮与主动轮的最大区别：从动轮的轴与轮之间是通过轴承链接，因而轴与轮之间是可以相对自由转动的；主动轮的轴与轮是通过键联结成一体的，不可以自由转动。
T、 3.皮带输送线的3种运行方式：①等速输送②间歇输送③变速输送T/J、 4.主动轮与皮带内侧之间的摩擦力取决的因素：①皮带的拉力②主动轮与皮带之间的包角③主动轮与皮带内侧表面之间的相对摩擦系数M、 5.包角：主动轮表面与皮带内侧的接触段圆弧所在区域对应的圆心角。
J、 6.皮带输送线张紧轮合理位置及张紧调节方向有何要求：①张紧轮在加大皮带张紧的同时还应能增大皮带的包角②张紧轮的调节方向尽可能设计为对皮带长度影响最大的方向③张紧轮通常设计在皮带的松边一侧J、 7.提高皮带输送线负载能力的有效途径：①增大主动轮输出侧皮带张紧力②增大主动轮与皮带内侧表面之间的摩擦系数③增大皮带与主动轮之间的包角④增大皮带宽度M、8.皮带打滑现象：皮带与主动轮之间的摩擦力不足以牵引皮带及皮带上的负载，使皮带不能前进或不能与主动轮同步运行的现象。
J、 9.出现打滑现象的原因：①皮带的初始张紧力不够②主动轮与皮带之间的包角太小③主动轮与皮带之间的摩擦系数太小T、10.因为安装误差引起的跑偏：①输送皮带接头不平直②机架歪斜T、11.皮带输送线皮带跑偏现象的纠正：①调整托辊②调整辊轮位置第四章链条输送线设计原理与应用T、1.链条输送线的类型：①倍速链输送线②平顶链输送线③悬挂链输送线M、 2.倍速链输送线：所谓倍速输送链就是在输送线上，链条的移动速度保持不变，但链条上方被输送的工装板及工件的速度大于链条速度的一种滚子输送链条。
自动机与自动线教学大纲
《自动机械与自动生产线》是机械设计制造及其自动化专业系列教材之一。
主要内容包括自动机械与自动生产线的基本原理，自动机械的常用机构，常用检测与控制装置和元件，自动机械的总体设计，自动机械与自动生产线实例等。
《自动机械与自动生产线》面向大专院校机械、机电一体化专业的学生，既深入阐述了自动机械与自动生产线中带有普遍性的理论问题，又重点分析了自动机械与自动生产线中应用广泛的机构和装置。
《自动机械与自动生产线》不追求面面俱到，在保证系统性和完整性的原则下，内容尽量不与其他课程重叠。
《自动机械与自动生产线》共七章，首先介绍自动机械与自动生产线的结构组成和特点；其次介绍自动机械与自动生产线的基本原理；然后介绍自动机械的常用机构及自动机械的供料机构；接着介绍了自动机械的控制系统；最后介绍了自动机的总体设计并给出了自动机械设计实例。
第1章绪论1.1自动机械1.1.1自动机械的特点1.1.2自动机械的结构1.1.3自动机械的分类1.2自动生产线1.2.1自动生产线的特点1.2.2自动生产线的结构组成1.2.3自动生产线的形式1.3自动机和自动生产线的发展方向第2章自动机械与自动生产线的基本原理2.1自动机械与自动生产线的生产率分析2.1.1自动机械的生产率分析2.1.2自动生产线的生产率分析2.1.3提高自动机械与自动生产线生产率的途径2.2自动机械与自动生产线的性能指标2.2.1精度2.2.2刚度2.2.3振动与噪声2.3自动机械与自动生产线的可靠性2.3.1设备精度指数2.3.2设备机械能力指数与工程能力指数2.3.3失效率与有效寿命2.3.4可靠性理论及其计算与分配复习思考题第3章自动机械的常用机构3.1常用机构选用概述3.2棘轮机构3.2.1棘轮机构的工作原理及特点3.2.2棘轮机构的种类及结构形式3.2.3棘轮机构运动的可靠性条件3.3槽轮机构3.3.1槽轮机构的结构形式、工作原理及特点3.3.2槽轮机构的主要参数及运动特性分析3.3.3槽轮机构的结构设计3.4分度凸轮机构3.4.1平行分度凸轮机构3.4.2圆柱分度凸轮机构3.4.3弧面凸轮分度机构3.5定位机构3.5.1定位机构的设计要求3.5.2定位机构的原理及形式复习思考题第4章自动机械的供料机构4.1概述4.2卷料供料机构4.2.1卷料供送过程4.2.2条带料供料机构4.2.3线棒料供料机构4.3件料供料机构4.3.1件料形态分析及定向方法4.3.2料仓式供料机构4.3.3料斗式供料机构4.3.4定量计数机构4.4板片料供料机构4.5粉粒料供料机构4.5.1定容定量的粉粒料供料机构4.5.2按重量定量的粉粒料供料机构4.6液体物料供料机构4.6.1常压灌装机构4.6.2等压灌装机构4.6.3真空灌装机构4.6.4压力灌装机构4.7电磁振动供料机构4.7.1振动供料机构的分类和组成4.7.2电磁振动供料装置的工作原理4.7.3电磁振动供料装置的主要参数与设计计算4.8送料机械手及机器人4.8.1概述4.8.2供送料机械手的组成和分类4.8.3供送料机械手4.8.4供送料及装配机器人复习思考题第5章自动机械的控制系统5.1控制系统的构成5.2控制系统的分类5.3机械控制系统5.3.1机械控制机构的形式及作用5.3.2机械控制系统的基本形式5.4自动机械的调位5.4.1卷料输送纵向位置调整机构5.4.2卷料横向位置调整机构5.5光电检测在自动机械与自动生产线中的应用5.5.1光电继电器工作原理5.5.2光电检测的应用5.6执行机构5.6.1执行机构的种类及特点5.6.2常见执行元件5.7自动机械的机电一体化5.7.1机电一体化基础5.7.2机电一体化产品设计及开发的工程路线复习思考题第6章自动机的设计6.1自动机的设计步骤6.2自动机的总体设计6.3自动机的循环图设计6.3.1自动机执行机构的协调设计6.3.2自动机的工作循环6.3.3循环图的表示方法6.3.4执行机构运动循环图的设计与计算6.3.5自动机工作循环图的设计与计算6.4自动生产线设计6.4.1自动生产线的设计程序6.4.2自动生产线的总体设计6.4.3自动生产线中工件传送装置的设计复习思考题第7章自动机械设计实例7.1粒状巧克力糖包装机7.1.1原始资料7.1.2粒状巧克力糖包装工艺的确定7.1.3包装机的总体布局7.1.4粒状巧克力糖包装机传动系统7.1.5粒状巧克力糖包装机的工作循环图7.2笔套弹簧夹装配机设计7.2.1装配工艺分析7.2.2总体布局7.2.3传动系统7.2.4工作循环图设计7.3陶瓷墙地砖抛光生产线7.3.1刮平定厚机7.3.2抛光机7.3.3磨边倒角机参考文献购买过本书的顾客还买过《自动机与自动线》教学大纲课程名称：自动机与自动线学时: 64学时适用专业：机械制造及自动化适用一、课程性质、教育目标和任务《自动机与生产线》是机械制造及自动化专业的一门专业课，是以阐述自动机与生产线组成原理和运行规律为主的一门技术学科。
自动机与生产线自动生产线
（3）第三步：最后选择 在第二步细选的基础上，与有关企业做进一步深入的交流。对关键设备
要到制造企业或有关用户实地考察，深入细致研究、分析，进行必要的试验 ；对机器附带的零部件、专用工具、服务方式、服务公约要事先阐述清楚， 并做好记录；对机器各个方面按照综合评价指标，商议价格。同时做出2～3 个方，最后权衡各个方面因素，经过有关部门领导决策、批准，签订合同 。
3）经济合理。在满足上述条件下，尽量以最少的经济投资，取得最大 的效益。
生产适用、技术先进、经济合理三者相互制约。通常技术上先进的设备 其生产能力比较高，自动化程度也较高，适合于大批量、连续化生产的现代 化大企业。
6.2 自动生产线设备的选择
2．设备选型应考虑的因素
（1）定义 随着科学技术的不断进步，各种生产设备更新换代很快，新产品、新技
3）采用自动生产线，可以改进企业组织管理，有利于应用先进的科学技术， 缩短产品的加工周期，增加产量，提高质量，降低成本，改善劳动条件。
6.1 概述
2．自动生产线的组成 根据自动生产线的定义，可以将自动生产线的组成要素归纳为基本工艺
设备、运输贮存装置、控制系统三大部分。其中自动机是最基本的工艺设备 ，运输贮存装置是必要的辅助装置，它们依靠控制系统联系起来如图所示。
1．工艺流程及平面布局
(2)啤酒包装自动线车间平面布局 1）平面布局依据的条件 进行车间的平面布局设计，需要提供以下资料： 生产线的规模及生产工艺要求； 车间建筑平面图； 啤酒瓶及瓶箱规格，配套设备情况及相关资料； 用户要求。 2）平面布局应该注意以下几点 设备分布间隔要合理、场地使用要合理、布局要紧凑； 各台设备的操作者位置应该尽量考虑集中在一个公共的操作场地，形成一 个操作中心，达到一人操作两台机器，减少操作工数量； 操作者通道畅通，位置宽松，有良好的通风采光及安全设施，充分体现以 人为本的企业管理理念； 输送系统有较大的缓冲时间和贮存能力，使瓶子运送畅通； 车间内要有一定的空箱和木板堆放空间； 车间内或设备间有一定的维修场地； 预留以后扩大生产的余地。
机器人学第四章
串联机器人运动方程
◆机器人运动学研究的是机器人各连杆间的 位移关系、速度关系和加速度关系。本章 只讨论位移关系，即研究的是机器人手部 相对于机座的位置和姿态。 ◆串联机器人是一开式运动链，它是由一系 列连杆通过转动关节或移动关节串联而成 的。关节由驱动器驱动，关节的相对运动 导致连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。
c1 0 s1 s 0 c1 1 A1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 c2 s A2 2 0 0 s2 c2 0 0 0 a 2 c2 0 a2 s2 1 d2 0 1
最后求得手部坐标系在参考坐标系中的位姿为：
nx n T y nz 0 sx sy sz 0 ax ay az 0 px py pz 1
式中， nx c1c23 (c4c5c6 s4 s6 ) s23s5c6 s1 ( s4c5c6 c4 s6 ),
n y s1c23 (c4c5c6 s4 s6 ) s23s5c6 c1 ( s4c5c6 c4 s6 ), nz s23 (c4c5c6 s4 s6 ) c23s5c6 , sx c1c23 (c4c5 s6 s4c6 ) s23s5 s6 s1 ( s4c5 s6 c4c6 ), sz s23 (c4c5 s6 s4 s6 ) c23s5c6 ,
4.1 机器人的连杆坐标系
4.1.1 连杆编号
串联机器人是一开式运动链，因此从机 器人机座开始至手爪依次对每一个连杆 从小到大编号，即连杆1、连杆2…连杆n 等。每一个关节也依次从小到大编号为 关节1、关节2 … …关节n等，机座编号 为连杆0。图4.2所示为PUMA560机器人的 连杆及关节编号。
第四章 机器人动力学 53页 0.6M
m1 m2 gd1 sin1 m2 gd2 sin1 2 c11
2 1 2
2 1 2
2 1 2
2 2
(4 12)
Robotics 动力学
4.1 机器人刚体动力学
4.1.2 机械手动力学方程的求法
当考虑关节摩擦阻尼时
T2 d L L dt 2 2
r (t ) r ' (t ) ro ' (t )
Robotics 动力学
4.1 机器人刚体动力学
4.1.0 动力学基本定理
绝对运动速度：在定坐标系中的运动速度 相对运动速度：在动坐标系中的运动速度 牵连运动速度：动坐标系在定坐标系中的运动速度 绝对运动加速度：在定坐标系中的运动加速度 相对运动加速度：在动坐标系中的运动加速度 牵连运动加速度：动坐标系在定坐标系中的运动加速度 当牵连速度为平动时， a ae ar 当牵连运动为定轴转动时，
Qj:为非势的广义力
当含有粘性阻尼时，方程变为：
L Q j ，Φ：瑞利耗三散函数 q q j j
Robotics 动力学
4.1 机器人刚体动力学
4.1.0 动力学基本定理
例：图示为振动系统方程
1。动能
2。势能
1 2 T (m1 x12 m2 x2 ) 2
注意：这里只求显因变量的偏导数
Robotics 动力学
4.1 机器人刚体动力学
4.1.2 机械手动力学方程的求法
代入拉格朗日方程
T1 d L L dt 1 1
m1 m2 d12 m2 d 22 2m2 d1d 2 cos 2 m2 d 22 m2 d1d 2 cos 2 2 1 2m d d sin m d d sin 2 m1 m2 gd1 sin1 m2 gd2 sin1 2
机器人学基础第4章
4. 5 典型机器人的逆运动学举例
④求θ5。 由机械臂关节位姿矩阵推导可知:
由于前文已经求解出θ1 ~ θ3, 可以求解出 则根
据
可以求解出 的数值。令:
4. 5 典型机器人的逆运动学举例
得
解得
4. 5 典型机器人的逆运动学举例
下面分两种情况讨论θ4 和θ6 的解法。 当θ5≠0°时: ⑤求θ4 。 根据前文得：
4. 6 逆运动学对机器人的设计约束
根据4. 1 节的内容可以知道, 对于6 自由度机器人来 说, 当存在几个正交关节轴或者有多个αi 为0°或90°, 可能得到解析解。所以当设计6 自由度机械臂时, 通常 会有3 根相交轴, 并尽量使αi 为0°或90°。
此外, 为了使机械臂有更大的灵巧工作空间, 通常将机 械臂的末端连杆设计得短一些。
令式(4 -1) 和式(4 -2) 相等, 可以得到: 解得：
4.2 三个相邻关节轴线交于一点的 逆运动学求解
当θ2≠0 时, 可以解得:
当θ2 =0 时, 可以化作如下形式:
4.2 三个相邻关节轴线交于一点的 逆运动学求解
即:
可以解得: 同理当θ2 = π 时, 可以解得:
4. 3 逆运动学的几何解法
4.2 三个相邻关节轴线交于一点的 逆运动学求解
逆运动学没有通用的求解算法, 通常将机器人的逆运动学解法 分为数值解法和解析解法两类。数值解法是指通过迭代的方 法对运动学方程进行求解, 此种方法求解速度较慢, 且不能保 证求出全部的解。解析法是指通过代数或者几何的方法, 得到 关节角的数学表达式, 本课程主要讨论解析解法。解析法中几 何法与代数法并不完全区别, 几何法中可以引入代数描述, 代 数法可以通过几何性质来简化求解过程, 二者仅是求解过程不 同。
自动机与自动线第四章机器人与机器手
❖ 工业机械手主要由执行机构（如手爪手腕等）、驱动机构 （如气压液压等）、控制系统（如保存或记忆指令信息等） 及机座这四部分组成。
❖ 工业机械手可按使用范围或驱动方式来分类，也可按运动 方式来分，即有“直角坐标型机械手”、“圆柱坐标型机 械手”、“球坐标型机械手”以及“多关节型机械手”。
❖ 工业机械手的手爪类型确定，主要是根据被抓取工件的形 状、材料、结构等来决定的。通常有机械手的方法。
第4章 工业机械手及机器人
❖ 4.1工业机械手及机器人的组成和分类 ❖ 4.2手爪的类型及结构 ❖ 4.3 手腕的选用及手臂的典型结构 ❖ 4.4 工业机器人的控制系统 ❖ 4.5 工业机械手举例
第4章 工业机械手及机器人
❖ 工业机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、 轨迹和要求实现自动抓取、搬运工件或操作工具的 自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为 工业机械手。工业机器人是用来进行搬运材料、零 件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同 程序的调用来完成各种工作任务的特殊装置
❖ 构成机械手指的运动机构常见的有连杆机构、齿轮-齿条机 构、凸轮机构和螺旋机构等。
本章小结
❖ 吸盘型抓取机构适用于一些不宜或不便使用机械手指抓取 的工件，主要类型是真空吸盘型和电磁机构吸盘型两种。
- 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4章 工业机械手及机器人
❖ 4.1工业机械手及机器人的组成和分类 ❖ 4.2手爪的类型及结构 ❖ 4.3 手腕的选用及手臂的典型结构 ❖ 4.4 工业机器人的控制系统 ❖ 4.5 工业机械手举例
第4章 工业机械手及机器人
❖ 工业机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、 轨迹和要求实现自动抓取、搬运工件或操作工具的 自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为 工业机械手。工业机器人是用来进行搬运材料、零 件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同 程序的调用来完成各种工作任务的特殊装置
4.2手爪的类型及结构
❖ 4.2.1手爪结构分类 ❖ 1.机械手指型 ❖ 按手爪上的指数分为二指型和三指型，大多数为
二指型。 ❖ 按手爪数目分为单爪型和多爪型。 ❖ 2.真空型及磁铁型 ❖ 3.万能手爪
4.2.2机械手指型抓取机构
❖ 1.连杆型 ❖ 图4-3 滑块-摇杆机构
图4-4 摇杆滑块机构
❖ 2)两种冗余自由度结构机器人：整体控制的柔软臂 机器人(也称象鼻子机器人)、每一关节独立控制的 冗余自由度机器人。
❖ 3)模块化结构机器人
4.1.4工业机械手及机器人的主要技术参数
❖ 型号与名称 ❖ 机械结构形式 ❖ 自由度数 说明臂、腕等共有几个运动自由度 ❖ 运动范围 指各运动自由度的行程范围。一般是以爪中心为名义端点来
❖ (3)真空泵式吸盘 ❖ 2.电磁吸盘型 ❖ 4.2.4新型手爪 ❖ 1.可吹胀手爪 ❖ 图4-13 可吹胀手爪
❖ 2.软性手爪 ❖ 图4-14 软性手爪
❖ 3.三手指型 ❖ 图4-15 三指手构
❖ 4.3.1手腕的选用 ❖ 手腕是连接手爪和手臂的构件，它具有独立的自由度，为了
计算。 ❖ 运动速度 指最大速度或平均速度，或各运动自由度的速度。 ❖ 抓取重量 表示机器人负荷能力的参数。通常用最大速度时腕部最大负
荷（N）表示。 ❖ 驱动方式 说明采用何种方式（液压、气动、电动等）驱动以及驱动机
构状况。 ❖ 定位精度 这是衡量工业机械手工作质量的重要指标。一般指重复定位
精度。定位精度与位置控制方式、运动部件本身的精度和刚度、抓重、 运动速度等因素有密切关系。 ❖ 动力源 说明电源、气压、液压等动力的规格、功率等。
械手 ④电力传动机械手
(2)机器人驱动方式的分类
❖
❖ 直线型
❖ ❖
❖ 旋转型
❖
电动：音圈电机、直线电机 液压：活塞液压缸 气压：伸缩软管、气缸
电动：直流伺服电机、交流伺服电机、
液压：旋转马达 气压：气压马达、涡轮
步进电机
❖ (3)机器人驱动方式的特点及比较
3.按工业机器人的结构分类
❖ 1)五种基本坐标式机器人：直角坐标式机器人、圆 柱坐标式机器人、球坐标式机器人、关节坐标式机 器人、平面关节式机器人。
4.5 工业机械手举例
4.1工业机械手及机器人的组成和分类
❖ 4.1.1工业机械手的组成 ❖ 工业机械手主要由执行机构、驱动机构、控制系
统和机座等四部分组成。 ❖ 1.执行机构 ❖ (1)手爪 (2)手腕 (3)手臂 (4)立柱 (5)行走机构 ❖ 2.驱动机构 ❖ 3.控制系统 ❖ 4.机座
4.1.2工业机器人的组成
❖ 工业机器人传动机构是用来将原动机发出的机械能 传递给关节或其它工作部分，以实现机器人各种必 要的运动。
❖ 工业机器人常用的传动方案 ❖ 机器人中常用的传动机构有齿轮传动、螺旋传动、
带及链传动等。
4.4 工业机器人的控制系统
❖ 4.4.1机器人控制系统的特点 ❖ 4.4.2机器人控制系统的基本要求 ❖ 4.4.3机器人控制系统的分类 ❖ 1.程序控制系统 ❖ 2.按照外界状态进行控制的系统 ❖ 3.适应控制系统 ❖ 4.4.4工业机器人的传感器
❖ 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、控制部分。六个子系统 是：驱动系统、机械结构构系统(机械部分)，感受 系统、机器人-环境交互系统(传感部分)，人机交互 系统、控制系统(控制部分)。
4.1.3工业机械手及机器人的分类
❖ 1.按使用范围分 ❖ (1)专用机械手 (2)通用机械手 ❖ 2.按驱动方式分 ❖ (1)机械手驱动方式分类 ❖ ①机械传动机械手②液压传动机械手 ③气动传动机
2.齿轮-齿条型
❖ 图4-7 齿轮--齿条型气动手 爪
3.凸轮驱动型
❖ 图4-9 凸轮驱动型手爪
4.螺旋驱动型
❖ 图4-10 螺旋驱动型手爪
4.2.3吸盘型抓取机构
❖ 1.真空吸盘型 ❖ (1)挤压排气式吸盘 ❖ 图4-11 挤压排气式吸盘
❖ (2)扩散负压式吸盘
❖ 图4-12 扩散负压式喷嘴结 构
使机械手适应被夹持物的不同要求，选用手腕时，要考虑下 列两个因素： ❖ 1.自由度的选取 ❖ (1)在手臂运动范围内，能满足抓取和传送工件时，就尽量不 选用手腕动作，这样可以使手腕结构简化，制造方便，降低 成本，提高精度。 ❖ (2)对被抓取的工件有转位(或俯仰)要求(例如工件要求定位后 转位90º或180º)时，可增加手腕的回转动作，因为用手臂完 成回转动作时，惯性大，会影响定位精度。 ❖ (3)有时为了装卸工件，可令手腕增加横移动作。
2.手腕结构的选用
❖ 图4-16 手腕运动示意图
4.3.2手臂的典型结构
❖ 1.直线(伸缩、升降)运动机构 ❖ (1)往复直线缸 ❖ （2）直线感应电机(简称直线电机) ❖ （3）其他机械式直线机构 ❖ 2.回转(摆动)运动机构 ❖ (1)叶片式摆动缸 ❖ (2)齿轮齿条机构
4.3.3工业机器人的传动机构
第4章 工业机械手及机器人
学习目的 随着机电一体化技术的不断发展和创新，在 越来越多的自动机和自动线上，都采用了各种类 型的工业机械手，来帮助实现自动化并进一步提 高自动化程度。本章通过对工业机械手的组成和 分类以及工业机械手典型结构等内容的介绍，列 举了工业机械手的应用实例、工业机械手常用的 传动机构、驱动系统和控制系统的特点以及传感 器的分类等等，使学生能够对工业机械手的构成 及工作原理有一个大致的了解，掌握鉴别和选