工业机器人技术基础课件(最全)
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《工业机器人技术》教学课件-第1章工业机器人基本概念
❖ 欧盟：
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
☞ 著名企业：
✓ 工业机器人：ABB（瑞典&瑞士） 、KUKA（库卡， 德）、REIS（徕斯，KUKA成员） 。
✓ 服务机器人：德国宇航中心、Karcher、Fraunhofer
Institute for Manufacturing Engineering and Automatic （弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。 ❖ 中国： ✓ 工业机器人：全球最大的市场。
✓ 著名产品：涂装机器人（全球第一台喷涂机器人）、 码垛机器人（速度最快）。
➢ KUKA（Keller und Knappich Augsburg ，库卡 ） ✓ 主营城市照明、市政车辆； ✓ 1973年起从事工业机器人生产，德国最大的工业机器 人生产商； ✓ 2014收购德国REIS（徕斯）；2017被美的收购。
✓ 1968年研发日本第一台工业机器人，产品以焊接机器 人最为著名。
➢ 其他：NACHI（不二越）、 DAIHEN（ OTC集团成 员，欧希地） ：著名的焊接机器人生产厂家。
❖ 欧洲 ➢ ABB（Asea Brown Boveri ） ✓ 瑞典ASEA（阿西亚）+ 瑞士Brown.Boveri （布朗勃法 瑞，BBC） ，全球著名自动化公司（排名第2）； ✓ 主营电力设备（ 世界首条100KV直流输电线路、世界 最大容量的7200MW/800kV特高压直流输电线路四川— —江苏 ）、电气传动、低压电气； ✓ 1969年起从事工业机器人研发（欧洲最早），产量目 前居全球第三。
工业机器人技术
第一章 工业机器人基本概念
一、机器人的一般概念
1. 机器人的产生
❖ 机器人 ✓ 凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴。 ✓ 机器人不一定类人。
工业机器人应用技术课件ppt(PPT163张)可修改文字
一、机器人控制系统的特点
(3)具有较高的重复定位精度，系统刚性好。除直角坐标机器 人外，机器人关节上的位置检测元件不能安装在末端执行器上，而 应安装在各自的驱动轴上，构成位置半闭环系统。但机器人的重复 定位精度较高，一般为±0.1 mm。此外，由于机器人运行时要求 运动平稳，不受外力干扰，为此系统应具有较好的刚性。
(5-20)
随此着外实 ，际还工要作考情虑的况各作的关不节业同之，间信可惯息以性采力存用、各哥储种氏在不力同等内的的控耦存制合中方作式用，。和重在力执负载行的影任响务，因时此，，系依统中靠还经工常业采用机一些器控人制策的略，动如重力补偿、
前馈、解耦或自适应控制等。
与在自由空间运作动再的控现制相功比能，机，器人可在重受限复空间进运行动的该控制作主业要是。增加此了外对其，作用从端操与外作界接的触角作用度力（来包看括力，矩）要的控制要求，
图5-1 机器人控制系统的分类
二、机器人控制系统的组成
图5-2 机器人控制系统组成框图
二、机器人控制系统的组成
(1)控制计算机。控制计算机是控制系统的调度指挥机 构，一般为微型机，微处理器分为32位、64位等，如奔腾 系列CPU等。
(2)示教编程器。示教机器人的工作轨迹、参数设定和 所有人机交互操作拥有自己独立的CPU及存储单元，与主 计算机之间以串行通信方式实现信息交互。
因而受限运动的控制一般称为力控制。
四现、场机 总器线人应智用能于求力生控控产制现制方场法，系在统微机具化测有量良控制好设备的之人间实机现双界向面多结，点数尽字量通信降，从低而对形成操了新作型者的网的络集要成求式全。分布因控制系统—— 现位场置总 控线制控部制分系的此统输，出(fieΔl多dqb1u和数s速co度情nt控ro况制l s部y要s分tem的求，输F控出CΔS制q)。2相器加，的其设和作计为机人器员人的不关节仅控要制增完量Δ成q，底用于层控伺制机服器人控的制运动器。
工业机器人技术基础课件(最全)ppt课件
右图就处于a）的奇异状态，直角下示教会报警。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
px a
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— 12 —
2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
直角坐标系
Never Stop Improving
— 6—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关系？？？
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
— 2—
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
1 机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的，另外一些却是和工艺相 关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
Never Stop Improving
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2 机器人位姿变换
坐标轴方向的描述：
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述x、y、z轴的方向， 则
基坐标系
Never Stop Improving
— 7—
1 机器人工坐业标系机器人坐标系
变频器 | PLC | HMI | 伺服驱动器 | 电机 | 大传动 | 新能源
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要。用户常常在自
z
己关心的平面建立自己的坐标系，以方便示教。
工业机器人技术基础工业机器人的组成PPT课件
•
工业机器人的机械结构又称执行机构，也称操作机，通常
由杆件和关节组成。
肘 肩
• 从功能角度，执行机构可分为：
臂
腰
腕
机 座
6
二、机械部分 1.机械结构系统
工业机器人
机械结构 手部 腕部 臂部 腰部 机座
手部：末端执行器，其作用是直接抓取和 放置物件。 腕部：连接手部和臂部的部件，其作用是 调整或改变手部的姿态。
本节主要借鉴论文 《山东海洋渔业资源问题分析及其可持续发展策略》 （傅秀梅 戴桂林 管华诗）和《山东海洋渔业的现代化及其科技发展对策》 （山东海洋经济技术研究会)
4
渔业资源利用过程中面临的问题
山东省海洋渔业发展
渔业生态环境恶化
➢ 由于沿海城市工业和生活污水的排放以及养殖自污染,导致海洋生态环境恶 化和海底植被荒漠化； ➢ 近岸局部水域富营养化,赤潮等海洋灾害频发,严重影响了渔业的发展。 ➢ 养殖量大大超过环境容纳量，种质退化，养殖病害不断。
16
四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。 • 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机
构的运动境况，根据需要反馈给控制系统，与设定值进 • 外行部比检测较系后统对检测执机行器机人所构处进环行境、调外整部以保证其动作符合设计要
物求体。状态或机器人与外部物体的关系。
• 臂部：手臂，用以连接 腰部和腕部，用以带动 腕部运动。
• 腰部：立柱，是支撑手 臂的部件，其作用是带 动臂部运动，与臂部运 动结合，把腕部传递到 需到的工作位置。
• 机座（行走机构）：机 7 座是机器人的支持部分，
2
历史上的山东省海洋渔业发展概况
山东省海洋渔业发展
工业机器人培训课件
06 结语
总结本次培训内容
工业机器人概述
介绍了工业机器人的定义、发展历程、分类和应用领域，使学员对工 业机器人有了初步的认识。
工业机器人技术
讲解了工业机器人的机械结构、运动控制、感知与识别、人机交互等 方面的技术原理，帮助学员深入了解工业机器人的核心技术。
工业机器人编程与调试
通过实际操作，使学员掌握工业机器人的编程语言、编程技巧和调试 方法，提高学员的实践操作能力。
编程语言
如ROS（Robot Operating System）、KUKA Programming Language等，用于编写机器人的控 制程序。
编程技术
包括运动控制编程、感知控制编程、人机交互编程等，用于实现机器人的各种功能和控制。
03
工业机器人操作与维护
工业机器人操作流程
启动与关闭
熟悉工业机器人的启动和关闭操作，确保安全 运行。
工业机器人与其他技术的融合发展
机器人与传感器的融合
传感器技术将提升工业机器人的感知能力，使其能够更准确地识 别和处理信息。
机器人与机器视觉的融合
机器视觉技术将增强工业机器人的视觉识别能力，提高产品质量和 生产效率。
机器人与云计算的融合
云计算技术将提供强大的数据处理和存储能力，支持工业机器人的 大规模应用。
05
工业机器人未来发展展望
新技术驱动下的工业机器人发展
人工智能技术
AI技术将赋予工业机器人更高级的认知和决策能力，实现更精准、高效的工作。
物联网技术
物联网技术将实现工业机器人与各类设备的互联互通，提升整体生产效率。
5G通信技术
5G技术将为工业机器人提供更快速、稳定的数据传输服务，支持实时控制和远程操作。
工业机器人技术基础课件(最全)
设置编程语言、通信接口 、坐标系等参数
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
程序结构设计与实现过程
程序结构设计
注意事项
模块化设计、流程图设计、状态机设 计等
避免死锁、确保实时性、优化代码结 构等
实现过程
编写程序框架、定义变量和函数、实 现控制逻辑等
调试技巧及优化方法
01
02
03
调试技巧
单步执行、断点调试、变 量监视等
优化方法
减少计算量、优化算法、 使用高效数据结构等
03 电动驱动
精度高，响应速度快，维护方便，适用于各种负 载和行程的作业。
传感器配置与选型
01 内部传感器
检测机器人自身状态，如关节角度、电机电流等 。
02 外部传感器
检测机器人外部环境，如距离、温度、光照等。
03 选型原则
根据作业需求和机器人性能要求选择合适的传感 器类型和精度等级。
控制系统硬件架构
工业机器人技术基础 课件(最全)
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人核心技术 • 工业机器人硬件组成 • 工业机器人软件编程 • 工业机器人系统集成与应用案例 • 工业机器人维护与保养知识普及
01
工业机器人概述
定义与发展历程
定义
工业机器人是一种能自动执行工作的机器装置，靠自身 动力和控制能力来实现各种功能，可以接受人类指挥， 也可以按照预先编排的程序运行。
控制算法
详细讲解工业机器人控制 中常用的算法，如PID控 制、模糊控制、神经网络 控制等。
控制器设计
阐述工业机器人控制器的 设计原则和方法，包括硬 件设计和软件设计。
控制技术应用
探讨控制技术在工业机器 人中的应用，如焊接机器 人、装配机器人、喷涂机 器人等。
(完整版)工业机器人技术基础课件(最全)
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2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人技术基础及应用最新版教学课件1.2
工业机器人的分类及选型
人机协作型机器人
9、人机协作型机器人是设计和人类在共同工作 空间中有近距离互动的机器人，这种机器人可以完 成灵活度要求较高的精密电子零部件的装配与分拣 工作，在工作时能与人类并肩作战，机器人全身都 覆盖有感知装置，即使在工作中触碰到人类也能及 时做出相应的反应以便可以继续作业。
工业机器人的分类及选型
串联六关节型机器人
串联六关节型工业机器人是当今工业领域中最 常见的工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业 领域的机械自动化作业。比如，自动装配、加工、 搬运、焊接（点焊、弧焊）、表面处理、测试、测 量等工作。
工业机器人的分类及选型
四关节型机器人（搬运、码垛）
工业四关节型机器人相对于六关节型机器人省 去了第五关节（腕关节）和第四关节（小臂旋转）， 这种机器人在搬运、码垛中有着更快和更为稳定的 节拍，在相同臂展及结构下，四关节机器人相比六 关节机器人拥有的负载相对更大一些，这更有助于 快速的搬运重物。
工业机器人的分类及选型
②焊装：汽车生产线中最酷的环节，汽 车的冲压后的部件在这一步完成基本的 拼装，在固定的生产节拍下，整个产线 的夹具与机器人协作配合，将一块块铁 皮链接，变成造型漂亮的车身，从这里 下线后已经能看出大体上一辆涂装：涂装其实属于表面处理，车身 大面积的涂装，基本靠酸洗后的电泳技 术解决，但也会出现电泳不能覆盖的死 角，在整车大面积电泳完成后，由工业 机器人进一步的喷漆完善。
工业机器人的分类及选型
④总装：总装工艺中机器人主要用在， 涂胶，玻璃安装，搬运，以及一些固定 的紧固类安装工作用。剩下的内饰安装 工作基本上还是以人工+省力机械为主， 由于目前夹具技术已经非常先进并且完 全数字化管理，所以工作强度有了明显 改善。
工业机器人技术基础及应用最新版教学课件2.3
E— USB 端口 F—三位使动装置 G—触摸笔 H—重置按钮
背面
第二部分 示教器的按键及主菜单介绍
示教器按键及菜单
A - D—预设按键，1 - 4。 E—选择机械单元。 F.—切换运动模式，重定向或线性。 G—切换运动模式，轴 1-3 或轴 4-6。 H—.切换增量。 J—Step BACKWARD（步退）按钮。 按下此按钮，可使程序后退至上一条 指令。
操作工业机器人，就必须和机器人示教器进行打交道，这一节主要了解机器人示教器的 操作。示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控的手持装置，也 是最常打交道的机器人控制装置
A—连接器 B—触摸屏 C—紧急停止按钮 D—控制杆
正面
工业机器人示教器
操作工业机器人，就必须和机器人示教器进行打交道，这一节主要了解机器人示教器的 操作。示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控的手持装置，也 是最常打交道的机器人控制装置
工业机器人技术基础及应用
Industrial Robot Field Programming
课程概览
项目二 工业机器人操作基础
工业机器人使用安全规范与硬件连接 工业机器人示教器的使用 工业机器人手动操作 工业机器人坐标系 工业机器人系统恢复和备份 工业机器人转数计数器更新
第一部分 示教器的使用
工业机器人示教器
ABB 菜单中主要选项 输入输出功能介绍
ABB 菜单中主要选项 手动操作功能介绍
ABB 菜单中主要选项 自动生产窗口功能介绍
ABB 菜单中主要选项 程序编辑器功能介绍
ABB 菜单中主要选项 程序数据功能介绍
ABB 菜单中主要选项 备份与恢复功能介绍
ABB 菜单中主要选项 校准功能介绍
背面
第二部分 示教器的按键及主菜单介绍
示教器按键及菜单
A - D—预设按键，1 - 4。 E—选择机械单元。 F.—切换运动模式，重定向或线性。 G—切换运动模式，轴 1-3 或轴 4-6。 H—.切换增量。 J—Step BACKWARD（步退）按钮。 按下此按钮，可使程序后退至上一条 指令。
操作工业机器人，就必须和机器人示教器进行打交道，这一节主要了解机器人示教器的 操作。示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控的手持装置，也 是最常打交道的机器人控制装置
A—连接器 B—触摸屏 C—紧急停止按钮 D—控制杆
正面
工业机器人示教器
操作工业机器人，就必须和机器人示教器进行打交道，这一节主要了解机器人示教器的 操作。示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控的手持装置，也 是最常打交道的机器人控制装置
工业机器人技术基础及应用
Industrial Robot Field Programming
课程概览
项目二 工业机器人操作基础
工业机器人使用安全规范与硬件连接 工业机器人示教器的使用 工业机器人手动操作 工业机器人坐标系 工业机器人系统恢复和备份 工业机器人转数计数器更新
第一部分 示教器的使用
工业机器人示教器
ABB 菜单中主要选项 输入输出功能介绍
ABB 菜单中主要选项 手动操作功能介绍
ABB 菜单中主要选项 自动生产窗口功能介绍
ABB 菜单中主要选项 程序编辑器功能介绍
ABB 菜单中主要选项 程序数据功能介绍
ABB 菜单中主要选项 备份与恢复功能介绍
ABB 菜单中主要选项 校准功能介绍
工业机器人技术基础ppt-课件
再现操作盒 控制柜
示教编程器
16
（3） 焊接系统
焊接系统是焊接机器 人完成作业的核心装备，主 要由焊枪、焊接控制器及水 、电、气等辅助部分组成。 焊接控制器是由微处理器及 部分外围接口芯片组成的控 制系统，它可根据预定的焊 接监控程序，完成焊接参数 输入、焊接程序控制及焊接 系统故障自诊断，并实现与 本地计算机及手控盒的通讯 联系。
12
1.3 弧焊机器人系统的构成
1.机器人操作机 日本安川（YASKAWA）公司：MOTOMAN-UP20型 2.机器人控制器 YASNAC XRC UP20型 3.焊接电源 MOTOWELD-S350型弧焊电源 4.辅助系统 送丝机构、焊丝、焊接保护气体等
13
14
（1）机器人操作机
机器人操作机是焊接机器人 系统的执行机构，它由驱动器、传动 机构、机器人臂、关节以及内部传感 器（编码器）等组成。它的任务是精 确的保证末端操作器所要求的位置、 姿态和实现其运动。由于具有六个旋 转关节的铰接开链式机器人操作机从 运动学上已被证明能以最小的结构尺 寸为代价获取最大的工作空间，并且 能以较高的位置精度和最优路径到达 指定位置，因此这种类型的机器人操 作机在焊接领域得到广泛的应用。
成具有大批量、高质量要求的工作，如自动化
生产线中的点焊、弧焊
、喷漆、切割、
电子装配及物流系统的搬运 、包装、码垛
等作业的机器人。此外，机器人也可用于软质
材料的切削加工，如陶泥，泡沫，石蜡 ，有机
玻璃等。
3
1、Motoman机器人简介
• 焊接制造工艺由于其工艺的复杂性、劳动强度 、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对自 动化对于其工艺的自动化、机械化的要求极为 迫切，实现机器人焊接代替人工操作成为焊接 工作者追求的目标。
工业机器人基础 ppt课件
ppt课件
18
运动控制模块
③操作机
①示教器 S6 串
S0 口 S5
S6
通 信
S1
模
S3
S4
块
主控制模块
驱动模 块 示教器的数据流关系
ppt课件
19
2.2 工业机器人的主要技术参数
机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等 情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。
机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、 工 作载荷等。
4
2.2.3 承载能力
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重量，通 常可以用质量、力矩或惯性矩来表示。
• 承载能力不仅取决于负载的质量，而 且与机器人运行的速度和加速度的大 小和方向有关。
• 一般低速运行时，承载能力强。为安 全考虑，将承载能力这个指标确定为 高速运行时的承载能力。通常，承载 能力不仅指负载质量，还包括机器人 末端操作器的质量。
ppt课件
36
5. 用户坐标系 用户坐标系是用户根据工作的需要，自行定义的坐标系，用户可根据需要
定义多个坐 标系，如图 4-19所示。用户自定义可以方便的量测工作区间中各 点的位置并加以任务安 排，且更符合人的直观。在用户坐标系下，机器人末
端轨迹沿用户自己定义的坐标轴方 向运动，其运动方式见表 4-5。
图4-19 用户坐标系及各轴的运动
ppt课件
37
主运动轴 腕运动轴
表4-5 用户坐标系下机器人的运动方式
轴
运动方式
六轴联动
沿 用户定义的X 轴方向运动 沿用户定义的Y 轴方向运动
沿用户定义的Z 轴方向运动
末端点位置不变， 机器人分别绕 X 、Y、Z 轴转动
相关主题
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(4×1)列阵[a b c o]T中第四个元素为零，且a2+b2+c2=1，则表示某轴(某 矢量)的方向； (4x1)列阵[a b c w]T中第四个元素不为零，则表示空间某点的位置。
2 机器人位姿 变换
动坐标系姿态的描述：
动坐标系位姿的描述就是对动坐标系原点位置的描述以及对动坐标系各坐 标轴方向的描述：
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关 系？？？
基坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人技术基础课件(最全)
目录
1 机器人坐标系 2 机器人位姿变换 3 机器人运动学 4 机器人动力学 5 机器人性能指标
1 机器人坐标 系
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的， 另外一些却是和工艺相关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
无工具参数 工具坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工具坐标系: 建立工具坐标系方法：
直接输入法
三点法（工具末端对一固定点示教三个不同 姿态的点）
五点法（工具末端对一固定点示教五个不同 姿态的点）
三点法
五点法
工具坐标系
2 机器人角坐标系{A},空间任一点P的位置可用3×1的
位置矢量AP表示
点的位置描述
px
A
p
p
y
pz
2 机器人位姿
变换
齐次坐标：
如用四个数组成(4×1)列阵
px
p
p
y
p 1
z
表示三维空间直角坐标系{A}中点p，则列阵[px py pz 1]T称为三维空 间点p的齐次坐标。
px a
p
py
b
p 1
z
c w
2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
机器人的一个连杆可以看成一个刚体。若给定了刚体上某一点的位置和该 刚体在空间的姿态，则这个刚体在空间上是完全确定的。
刚体Q在固定坐标系OXYZ中的位 置可用齐次坐标形式的一个 (4×1)列阵表示为：
xo
p
yo
zo 1
n nx ny nz o T o ox oy oz o T a ax ay az o T
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
1 机器人坐标 系
关节坐标系主要描述各关节相对于标定零点的绝 对位置，旋转轴常用°表示，线性轴的常用mm描述。 作用：
单轴点动：单轴示教机器人，常用于调试时验证 关节的旋转方向、软限位；
解除机器人奇异位置，当机器人出现奇异报警时 ，只能在关节坐标系下通过单轴点动解除奇异报警；
轴正负极限报警：只能在关节坐标系下通过单轴 点动解除正负超限报警；
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要
z
。用户常常在自己关心的平面建立自己的坐
标系，以方便示教。
作用：
y
方便示教；
基于用户坐标系的点位，方便生产线复 制，减少调试工作量；
离线仿真软件提取的基于定义坐标系轨 迹控制点，可直接用于实际程序中，只需定 义匹配的用户坐标系
y
xz y
x z
x
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工具坐标系:
在未加工具参数时，工具坐标系在机器人末 端的法兰盘上，但方向与基座坐标系不同。如右 上图所示。
安装工具后，需加入工具参数，可以看作在 机器人末端连杆的延长，此时工具坐标系为表示 新的工况需向末端延长，形成新的坐标系。如右 下图所示。
在示教时，也可以沿着工具坐标系的X、Y、 Z轴平行的方向平移，也可以末端不动绕工具坐标 系的X、Y、Z轴转动。
T [n o a
p] ny
oy
ay
yo
nz 0
oz 0
az 0
zo 1
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿 的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
为回零后的正前方，Y轴由右手定则确定。原
点随着df参数的大小上下变动。
直角坐标系下，用户可控制机器人末端 沿坐标系任一方向移动或旋转，常用于现场 点位示教。
右手 定则
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人基础知识
（2）直角坐标系
由于轨迹为空间插补，所以会遇到指定 的位置和姿态不能到达，即奇异现象。
常见的奇异有：
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人基础知识
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：
2 机器人位姿 变换
动坐标系姿态的描述：
动坐标系位姿的描述就是对动坐标系原点位置的描述以及对动坐标系各坐 标轴方向的描述：
a）4、6轴共线附件，即5轴角度0附件。 b）2、3、5轴关节坐标系原点接近共线，即 已经到达工作范围边界。
c） 5轴关节坐标系原点在Z轴正上方附近。
右图就处于a）的奇异状态，直角下示 教会报警。
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
机器人系统 关节坐标系
两者关 系？？？
基坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工业机器人技术基础课件(最全)
目录
1 机器人坐标系 2 机器人位姿变换 3 机器人运动学 4 机器人动力学 5 机器人性能指标
1 机器人坐标 系
在分析机器人时会牵涉诸多坐标系，一些是操作者不须关心的， 另外一些却是和工艺相关的。常见的坐标系有： 关节坐标系 基座坐标系 工具坐标系 用户坐标系
刚体的姿态可由动坐标系的坐标轴方向来表示。 令n、o、a分别为X′、y ′、z ′坐标轴的单位 方向矢量，每个单位方向矢量在固定坐标系上的 分量为动坐标系各坐标轴的方向余弦，用齐次坐 标形式的(4×1)列阵分别表示为：
2 机器人位姿 变换
刚体的位姿可用下面(4×4)矩
阵来描述：
nx ox ax xo
无工具参数 工具坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工具坐标系: 建立工具坐标系方法：
直接输入法
三点法（工具末端对一固定点示教三个不同 姿态的点）
五点法（工具末端对一固定点示教五个不同 姿态的点）
三点法
五点法
工具坐标系
2 机器人角坐标系{A},空间任一点P的位置可用3×1的
位置矢量AP表示
点的位置描述
px
A
p
p
y
pz
2 机器人位姿
变换
齐次坐标：
如用四个数组成(4×1)列阵
px
p
p
y
p 1
z
表示三维空间直角坐标系{A}中点p，则列阵[px py pz 1]T称为三维空 间点p的齐次坐标。
px a
p
py
b
p 1
z
c w
2 机器人位姿 变换
坐标轴方向的描述：
i、j、k分别是直角坐标系中x、y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标 来描述x、y、z轴的方向，则
X 1 0 0 0T Y 0 1 0 0T Z 0 0 1 0T
机器人的一个连杆可以看成一个刚体。若给定了刚体上某一点的位置和该 刚体在空间的姿态，则这个刚体在空间上是完全确定的。
刚体Q在固定坐标系OXYZ中的位 置可用齐次坐标形式的一个 (4×1)列阵表示为：
xo
p
yo
zo 1
n nx ny nz o T o ox oy oz o T a ax ay az o T
关节 坐标
系
两个关节轴线沿公垂线的距离an，称为连杆长度；另一个是 垂直于an的平面内两个轴线的夹角αn，称为连杆扭角，这两 个参数为连杆的尺寸参数；是沿关节n轴线两个公垂线的距离，
1 机器人坐标 系
关节坐标系主要描述各关节相对于标定零点的绝 对位置，旋转轴常用°表示，线性轴的常用mm描述。 作用：
单轴点动：单轴示教机器人，常用于调试时验证 关节的旋转方向、软限位；
解除机器人奇异位置，当机器人出现奇异报警时 ，只能在关节坐标系下通过单轴点动解除奇异报警；
轴正负极限报警：只能在关节坐标系下通过单轴 点动解除正负超限报警；
用户坐标系（工件坐标系）:
用于描述各个物体或工位的方位的需要
z
。用户常常在自己关心的平面建立自己的坐
标系，以方便示教。
作用：
y
方便示教；
基于用户坐标系的点位，方便生产线复 制，减少调试工作量；
离线仿真软件提取的基于定义坐标系轨 迹控制点，可直接用于实际程序中，只需定 义匹配的用户坐标系
y
xz y
x z
x
1 系
机器人工坐业标机器人坐标系
工具坐标系:
在未加工具参数时，工具坐标系在机器人末 端的法兰盘上，但方向与基座坐标系不同。如右 上图所示。
安装工具后，需加入工具参数，可以看作在 机器人末端连杆的延长，此时工具坐标系为表示 新的工况需向末端延长，形成新的坐标系。如右 下图所示。
在示教时，也可以沿着工具坐标系的X、Y、 Z轴平行的方向平移，也可以末端不动绕工具坐标 系的X、Y、Z轴转动。
T [n o a
p] ny
oy
ay
yo
nz 0
oz 0
az 0
zo 1
对刚体Q位姿的描述就是对固连于刚体Q`的坐标系O`X`Y`Z`位姿 的描述。
3 机器人运动 学
运动学：机器人运动学的研究对象是机器人各关节位置和机器人 末端位姿之间的关系
机器人运动学包含两个基本问题：
为回零后的正前方，Y轴由右手定则确定。原
点随着df参数的大小上下变动。
直角坐标系下，用户可控制机器人末端 沿坐标系任一方向移动或旋转，常用于现场 点位示教。
右手 定则
直角坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人基础知识
（2）直角坐标系
由于轨迹为空间插补，所以会遇到指定 的位置和姿态不能到达，即奇异现象。
常见的奇异有：
关节坐标系下的坐标值均为机器人关节的绝对位 置，方便用户调试点位时观察机器人的绝对位置，避 免机器人出现极限位置或奇异位置
关节坐标系
1 系
机器人工坐业标机器人基础知识
直角坐标系:
直角坐标系，包括很多种，但我们常常狭隘 的将基座坐标系称为直角坐标系。
机器 人末 端
直角坐标系的Z轴即第一轴的Z轴，X轴
1.已知机器人各关节的位置，求机器人 末端的位姿； 2.已知机器人末端的位姿，求机器人 各关节的位置.
3学机器人工运业动机器人基础知识
为什么要研究运动学：机器人的运动无非有两种：PTP(点到点) 及CP(连续运动)
3学机器人工运业动机器人基础知识
运动学的实用方式：
位置反 馈
3 机器人运动
学
D-H参数：