第一章-工业机器人绪论
基于智能制造的工业机器人系统设计与实现
基于智能制造的工业机器人系统设计与实现第一章：绪论随着工业自动化程度的不断提高，工业机器人已经成为了现代工业生产的重要组成部分。
智能制造作为新一代制造业发展的方向，将工业机器人系统的自主控制与优化变得更为重要。
本文旨在探讨基于智能制造的工业机器人系统设计与实现的相关技术和方法。
第二章：工业机器人系统架构工业机器人系统是一个由多个模块组成的复杂系统，其中包括机器人、控制系统、传感器、执行机构等组件。
对于一个基于智能制造的工业机器人系统，其架构应该是模块化的设计，每个模块应该能够独立地工作以及相互通信，从而实现整个系统的高效协作。
此外，系统的主要功能应该在云端进行集成，以便于系统的维护和管理。
第三章：基于智能制造的工业机器人系统的智能控制技术对于一个基于智能制造的工业机器人系统，智能控制技术是非常重要的。
其中包括机器人运动轨迹设计、运动控制、路径规划、力控制、视觉识别等多种技术。
智能制造可以使得整个系统具有更高的自主控制能力，以及更高的智能化程度，从而提高了系统的工作效率。
例如，通过机器学习算法，可以实现从过往的工作数据中识别出最优路径，并对路径进行优化。
第四章：基于智能制造的工业机器人系统的智能感知技术工业机器人系统需要不断收集现场信息，并做出相应的决策，这是智能感知技术的核心所在。
智能感知技术包括视觉、听觉、触觉和力觉四个方面。
例如，视觉技术可以被用于实现对生产线上的产品进行识别和分类，并根据这些信息对机器人进行调整，以便于更好地完成任务。
触觉技术则可以被用于识别产品的表面特征等信息，并以此来控制机器人的操作。
第五章：基于智能制造的工业机器人系统的集成技术一个基于智能制造的工业机器人系统还需要各种集成技术来确保各个组件能够协作无间。
这包括工业网络、数据传输、协议标准等技术。
例如，工业网络可以将整个系统的各个模块进行连接，从而实现信息的透明度；数据传输可以帮助系统实时收集数据，以便于进行实时调节；协议标准则可以帮助系统实现各个模块之间的通信。
机器人工程专业导论 第一章 绪论
1.1本书目的与意义
1．帮助机器人工程专业的学生了解所学专业 刚刚进入大学校园的学生迫切地想要知道自己所学的专业是做什么的、需要学 些什么。这些问题看似肤浅，却影响着新生对本专业的兴趣。 通过本书的学习，不但可以帮助学生了解自己所学的专业，还能给学生留下深 刻的印象。当学生对专业性质有了足够的了解后，会更加明确自己的学习目标， 学习动力和积极性会更加充足。
1.2 机器人工程专业发展历史与 现状
近几年，机器人或机器人工程本科专业是国外大学（主要是美国）建设的 新专业，特点是依托不同的学科，发挥各自学科特点和优势并强化在机器 人工程专门领域的学科地位。
美国WPI依托计算机（Computer Science，CS）、电子与计算机工程（Electronic and Computer Engineering，ECE）、机械工程（Mechanical Engineering，ME） 等多学科，
1.2.2国内专业发展历史与现状
根据教育部有关公告，2014年以前全国有9所职业院校招收机器人工 程专业学生，120多所职业院校开设了与机器人相关的专业方向。
2015年，东南大学依托原自动化专业在机器人控制工程领域的学科优 势，并适应近年来机器人工程人才培养的特殊需求，向教育部申请备 案了机器人工程本科专业（Robotics Engineering）并获得批准，自此 机器人工程成为教育部备案专业，专业代码为080803T，为工学自动 化类，授予工学学士学位，修业年限为4年。
《工业机器人》第一章 概述
1998年丹麦乐高公司推出机器人 （Mind-storms）套件，让机器人制造变 得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼 装，使机器人开始走入个人世界。
三、 工业机器人的发展过程
工业机器人的发展过程可分为三个阶段：
①
②
③
第一代机器人 ----示教再现机器人 第二代机器人 ----带感觉的机器人 第三代机器人 ----智能机器人
工业机器人的由来
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》
中将外表像人的机器起名为android，它由四部分组成：
1：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉 、表情、调节运动等）； 2：造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种 盔甲）；
3：人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等
身体的各种形态）；
电力驱动
这种驱动是目前在工业机器人中用的 最多的一种。早期多采用步进电动机(SM) 驱动，后来发展了直流伺服电动机(DC)， 现在交流伺服电动机(AC)驱动也开始广泛 应用。上述驱动单元有的直接驱动机构运 动．有的通过谐波减速器装置来减速，结 构简单紧凑。
液压驱动
液压传动机器人有很大的抓取能力， 抓取力可高达上百公斤力，液压力可达 7MPa，液压传动平稳，动作灵敏，但对密 封性要求高，不宜在高或低温现场工作， 需配备一套液压系统。
与已定义的外部环境交流Leabharlann 与硬件环境的交互
与未定义的外部 环境的交流
与外部设备的通信 工作域中的障碍 自由空间的描述 操作对象物的描述 与生产单元监控计算机所提 供的管理信息系统的通信
从外部环境中感知、
与软件环境的交互
学习、判断和推理， 实现环境预测，产生 新的适应指令，并根 据客观环境规划自己 的行动。
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。
工业机器人应用案例分析
工业机器人应用案例分析第一章绪论工业机器人已经被广泛应用于制造业，特别是在汽车、电子、家用电器、食品等领域。
它不仅大大提高了生产效率，而且还可以改善产品质量，减少人力资源和能源的浪费。
本文将在前期介绍工业机器人的基本概念、分类和工作原理，之后详细介绍若干典型的工业机器人应用案例，以便于读者更好地理解和认识工业机器人的应用。
第二章工业机器人的分类和特点2.1 工业机器人的分类工业机器人依据其结构特点和工作方式不同，通常分为以下几类:点位机器人，轨迹机器人，SCARA机器人，平面机器人，柔性机器人等。
2.2 工业机器人的特点(1)高精度：机器人的重复精度一般在0.01~0.03毫米之间，经过校正后可以达到更高精度的要求；(2)高速度：机器人的工作速度越来越快，达到了每分钟几百个到上千个动作次数；(3)高刚性：机器人质量比较轻，靠刚性结构和传动装置保持稳固；(4)高灵活性：除了一些特殊的机器人，如SCARA机器人、平面机器人等，多数机器人的自由度比较高，可以实现各种运动轨迹；(5)高可靠性：机器人的制造质量一般比较高，维修和保养人员经常对其进行检修和维护，加上专业的保养，因此故障率低。
第三章工业机器人应用案例分析3.1点焊机器人应用案例汽车出现在了人们的生活中，汽车制造过程中离不开焊接这一工艺，而焊接工艺中主要采用的是点焊工艺。
所以，点焊机器人的应用迅速普及。
目前国内的汽车出厂商基本上都采用了点焊机器人进行汽车生产。
例如，一汽-大众目前已经采用了110多台点焊机器人，其中大部分都是ABB公司的机器人。
福特汽车公司中国制造的Focus、舒派锐、致胜、翼搏等车型都采用了ABB机器人。
目前，部分厂商已经研发出了新一代的点焊机器人。
这些机器人配有先进的力控系统，能够实现万分之一毫米级别的精度，实现了对高强度钢的焊接，并且可以通过数据分析做出更加准确的焊接控制。
3.2 装配机器人应用案例除了点焊机器人，装配机器人也是普遍运用于汽车制造过程中。
《工业机器人技术基础》课程教学大纲
《工业机器人技术基础》课程教学大纲一、课程地位与作用工业机器人技术是近年来新技术发展的重要领域之一，是以微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的一种综合性的高新技术。
这一技术在工业、农业、国防、医疗卫生、办公自动化及生活服务等众多领域有着越来越多的应用。
工业机器人在提高产品质量、加快产品更新、提高生产效率、促进制造业的柔性化、增强企业和国家的竞争力等诸方面具有举足轻重的地位。
本课程是以工业机器人概述、基本组成及技术参数、本体与控制器连接、末端操作器、工业机器人的环境感觉技术、编程语言介绍、工业机器人系统集成项目流程等为研究对象的一门专业基础课。
二、教学目标学生通过对本课程的学习，熟知工业机器人使用及搬运安全事项；了解工业机器人常见国际品牌与国内品牌；掌握工业机器人的三大组成部分和六个子系统；工业机器人的主要技术参数和常用软件，工业机器人末端操作器种类与应用等，让学生对工业机器人的定义、发展历史及前景、运用领域、基本组成、主要技术参数有一个初步的认识，为后面的专业核心课程打下理论基础，培养学生的学习兴趣，建立长期的学习计划。
同时树立示教器、专用设备、教具使用的安全意识及保养意识，使学生初步具备分析和解决基础技术问题的能力。
三、课程教学内容与方法设计第一章绪论【教学目标】1.掌握工业机器人行业典型应用、市场前景；2.熟知工业机器人品牌认识及行业应用前景；3.熟知使用机器人安全注意事项以及机器人的分类。
【重点难点】1.工业机器人的应用环境；2.工业机器人的使用安全；【教学内容】1.机器人的分类；2.工业机器人的应用环境，工业机器人的历史发展；3.工业机器人家族介绍；4.工业机器人应用安全注意事项。
【教学方法与设计】1.本章主要采用哪些教学方法？通过实际工程案例的讲解来引导知识点的学习和应用。
通过讲授和多媒体教学的方式,并结合板书进行教学，在讲解过程中注重与学生互动。
2.如何组织教学？运用哪些教学手段？在课堂中针对重难点内容不仅要通过多媒体展示，还要进行关键词组的板书。
机器人技术基础复习要点
机器人技术基础复习要点第一章：绪论1.机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人，操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。
中型。
小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。
按机座可动分类分为固定式和移动式。
2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统，机器人-环境交互系统，人机交互系统。
3.机器人的技术参数：自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度：主要依存于机械误差，控制算法误差与分辨率系统误差；重复定位精度；是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同，通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构：传动部件，机身及行走机构，臂部，腕部，手部。
2.机器人本体材料的选择：强度高，弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好。
3.机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活，导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。
4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式，其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。
5.臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力；刚度高；导向性能好，运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。
6.机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多，质量较大，如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时，将产生冲击和振动。
这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。
工业机器人工作站安装与调试(ABB)课件第1-4篇
第一篇 绪论——走进工业机器人
沈阳新松机器人自动化股份有限公司为上海汇众汽车制造有限公 司设计制造12台弧焊机器人组成的焊接生产线,用于为上海汽车工业 公司配套生产桑塔纳轿车转向器和减振器以及别克轿车减振器等部 件。
பைடு நூலகம்
第一篇 绪论——走进工业机器人
图0-3 码垛机器人
第一篇 绪论——走进工业机器人
图0-4 物流机器人
第一篇 绪论——走进工业机器人
全世界投入使用的机器人数量近年来快速增加,目前,日本实际装 配的机器人总量占世界总量的50%。装配是日本机器人的最大应用 领域,它拥有的机器人占总数的42%;焊接是应用的第二大领域,占机器 人总数的19%;注塑是第三大应用领域,占机器人总数约12%,机械加工 次之为8%。
图0-7 KUKA机器人在汽车生产线上
第一篇 绪论——走进工业机器人
现代汽车制造业不断向“准时化”和“精益生产”的方向发展, 这对设备的快速响应、柔性化、集成化和多任务处理的能力提出了 更高要求。为迎合这种需求,库卡公司另辟蹊径,突破传统的机器人协 同工作组概念,以单个机器人作为独立的控制对象,如图0-8所示,把计 算机网络控制的概念引入到机器人协同工作组控制中,对机器人协同 工作组的功能和工作模式进行了历史性的革新,使得15台机器人同步 工作成为可能,完全颠覆了传统汽车制造中以工位为目标单位的工艺 格局,汽车的柔性化生产提高到了一个空前的高度。
工业机器人工作站 安装与调试（ABB）
第一篇 绪论——走进工业机器人
机器人技术基础复习要点
机器人技术基础复习要点第一章:绪论1。
机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人,操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。
中型。
小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。
按机座可动分类分为固定式和移动式.2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统,机器人—环境交互系统,人机交互系统。
3.机器人的技术参数：自由度:是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度:主要依存于机械误差,控制算法误差与分辨率系统误差;重复定位精度;是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同,通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构:传动部件,机身及行走机构，臂部,腕部，手部.2。
机器人本体材料的选择：强度高,弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好. 3。
机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活,导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。
4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式,其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。
5。
臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力;刚度高；导向性能好,运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。
6。
机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多,质量较大,如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时,将产生冲击和振动。
这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
工业机器人技术及应用(教案)1-绪论一、背景介绍随着科技的不断发展，机器人技术已经广泛应用于工业生产、医疗卫生、军事防卫、探险勘探、教育娱乐等领域。
其中，工业机器人是机器人技术的重要应用领域之一，逐渐成为了传统工业生产的代表。
工业机器人可以帮助生产企业提高生产效率、缩短生产周期、降低生产成本，应用前景非常广阔。
二、教学目标1.熟悉工业机器人的定义、分类和特点。
2.了解工业机器人的工作原理和基本结构。
3.掌握工业机器人的编程和控制方法。
4.学习工业机器人的应用领域和前景。
三、教学内容3.1 工业机器人的定义、分类和特点3.1.1 定义工业机器人是一种能够代替人工完成一系列工业生产任务的具有一定自主能力的现代化设备系统。
3.1.2 分类•按控制方式分类：自动化控制机器人和计算机控制机器人。
•按使用范围分类：坐标运动机器人和自由运动机器人。
•按控制点数分类：点位控制机器人、直线控制机器人和轨迹控制机器人。
•按特殊功能分类：喷涂机器人、焊接机器人、搬运机器人、装配机器人等。
3.1.3 特点•根据不同的工程任务可以进行编程和处理。
•可以实现多重动作，并按照指定的工艺程序工作。
•具有高精度、高重复性和高柔性等特点。
3.2 工业机器人的工作原理和基本结构3.2.1 工作原理工业机器人的工作原理是：•通过机械手臂的移动、旋转和伸缩等运动，将物体从一个位置转移到另一个位置。
•通过机械手臂上的末端执行器，对物体进行加工或者其他处理。
3.2.2 基本结构工业机器人的基本结构是：•机械臂：用来进行物体的搬运、加工等操作。
•控制器：通过对机械臂的控制，实现机械臂的动作。
•编程装置：通过编程，控制机器人的动作。
3.3 工业机器人的编程和控制方法3.3.1 编程方法•离线编程：将机器人的动作指令通过计算机编程，将编好的程序传输到机器人控制器中，从而操控机械臂执行动作。
•在线编程：直接在机械手臂上编程。
3.3.2 控制方法•点位控制法：将机器人手臂移动到指定的位置上。
工业机器人课后答案
工业机器人课后答案【篇一：工业机器人技术习题答案.pdf】>一、填空1、自由度2、操作机、控制器、示教器、末端执行器、操作机、控制器、示教器3、点位运动（ptp）、连续路径运动（cp）、cp4、正向二、选择1、d2、d 三、判断2、示教再现机器人、感知机器人、智能机器人3、日系、欧系二、选择1、d2、d3、c 三、判断第一章绪论第二章工业机器人的机械结构和运动控制第三章手动操纵工业机器人一、填空 1、机器人轴、基座轴、基座轴、外部轴 2、工具 3、点动二、选择1、d2、d 三、判断表手动移动机器3-6 人要领一、填空 1、示教、程序、再现 2、跟踪 3、离线编程二、选择1、b 2、d 3、d三、判断四、综合应用表4-6第四章初识工业机器人的作业编程直线轨迹作业示教第五章搬运机器人的作业编程一、填空 1、龙门式搬运机器人、悬臂式搬运机器人、侧壁式搬运机器人、摆臂式搬运机器人 2、吸附式、夹钳式、仿人式 3、机器人控制柜、示教器、气体发生装置、气吸附手爪二、选择1、d2、d三、判断1、√2、√3、√四、综合应用略取式、组合式 3、第六章码垛机器人的作业编程一、填空 1、龙门式码垛机器人、摆臂式码垛机器人 2、吸附式、夹板式、抓操作机、机器人控制柜、示教器、真空发生装置、气体发生装置4、一进一出、一进两出、两进两出二、选择1、a2、a三、判断一、填空 1、关节式 2、c型、伺服3、弧焊、示教器、焊枪、操作机、弧焊电源4、双、双、h 二、选择1、b2、d3、d 四、综合应用略第七章焊接机器人的作业编程三、判断（2）略2、1、√ √ 3、√ 四、综合应用（1）表 7-圆弧轨迹作业13 示教【篇二：工业机器人考点大全--习题答案】p class=txt>答：工业机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来完成各种任务并具有编程能力的多功能机械手。
智能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。
工业机器人应用基础课件
5、按驱动方式分类 气压传动机械手：以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点
是：空气来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低，无污染。但是 ，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低。
液压传动机械手：以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是： 具有较大的抓举能力，可达上千牛顿，传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置 要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工 作。
5、行走机构 当工业机械手需要完成较远距离的操作或扩大使用范围时， 可在机座上安装滚轮、轨道等行走机构，实现工业机械手的 整机运动。滚轮式行走机构可分为有轨和无轨两种。驱动滚 轮运动则应另外增设机械传动装置。
6、机座 机座是机械手的基础部分。机械手执行机构的各部件和驱动 系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
机械传动机械手：由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等） 驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力由工作机械传递。它的 主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于工 作主机的上、下料。
表2-6 TCP固定功能下各轴的运动方式
轴
运动方式
轴1
主运动轴 轴2 TCP平移运动方向取决于坐标系
轴3
腕运动轴
轴4
轴5
末端点位置不变，姿态分别绕X、 Y、Z轴转动
轴6
注：在不同坐标系下腕运动轴的转动方向是不同的。
2.1.3 机械手的组成
工业机器人机械本体即机械手包括手部、手腕、手臂 和立柱等部件，有的还增设行走机构。
臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。手臂的各种 运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现。
工业机器人技术(郭洪红)第1章
第1章 绪 论
图 1.8 火星探险者
第1章 绪 论
1.2 工业机器人的应用和发展
工业机器人的应用 1.2.1 工业机器人的应用 工业机器人最早应用于汽车制造工业, 常用于焊接、 喷 漆、上下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手足和大脑 功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣 环境中的工作; 代替人完成繁重、单调的重复劳动, 提高劳动 生产率, 保证产品质量。 工业机器人与数控加工中心、 自动 搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS)和计算 机集成制造系统(CIMS), 实现生产自动化。
第1章 绪 论 从20世纪90年代初期起, 我国的国民经济进入实现两个根 本转变时期, 掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮。 我国的工业机器人又在实践中迈进了一大步, 先后研制出了点 焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装、码垛等各种用途 的工业机器人, 并实施了一批机器人应用工程, 形成了一批机 器人产业化基地, 为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。
第1章 绪 论 智能机器人不仅可以进行预先设定的动作, 还可以按照工 作环境的变化改变动作。 综合机器人是由操纵机器人、示教再现机器人、智能机器 人组合而成的机器人, 如火星机器人。1997年7月4日, “火星 探险者”(Mars Pathfinder)在火星上着陆, 着陆体是四面体 形状,着陆后三个盖子的打开状态如图1.8所示。它在能上、下、 左、右动作的摄像机平台上装有两台CCD摄像机,通过立体观测 而得到空间信息。整个系统可以看作是由地面指令操纵的操作 机器人。
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.1 机器人的分类 1.2 工业机器人的应用和发展 1.3 工业机器人的基本组成及技术参数 习题
机器人第一章上半部分1-机器人系统设计及其应用技术-赵建伟-清华大学出版社
第1章绪论• 1.2机器人的定义、组成和特征• 1.3国内外机器人的发展1.1机器人的出现1959年，乔治·德沃尔和约瑟·英格柏格发明了世界上第一台工业机器人，命名为Unimate（尤尼梅特），意思是“万能自动”。
该机械手臂可按照先前编写的程序进行工作，可根据不同的需要编制不同的程序。
1961年，Unimation公司生产的世界上第一台工业机器人在美国特伦顿（新泽西州首府）的通用汽车公司安装运行。
这台工业机器人用于生产汽车的门、车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。
遵照磁鼓上的程序指令，Unimate机器人4000磅重的手臂可以按次序堆叠热压铸金属件。
机器人为什么会出现？1.代替人类完成人类难以完成的工作2.完成重复性工作，提高工作效率3.更合理地规划任务机器人的发展• 1.中国机器人的发展进程•木牛流马、鲁班的木鸟、地动仪• 2.国外机器人的发展进程•1662年日本人发明的自动机器玩偶•1773年瑞士的钟表匠发明的自动演奏玩偶•…..•1959年德沃尔的机械臂现代意义上的机器人02德沃尔最早提出了工业机器人的概念。
1954第一台数字电子计算机问世1946人们将具有思考、感觉、决策和动作能力的系统称为智能机器人。
20世纪八十年代第一台数控机床问世。
与数控机床相关的控制、机械零件的研究为机器人的开发奠定了基础。
19521.2机器人的定义和组成•1967年在日本举行第一届机器人学术会议提出：•机器人是一种具有个体性、移动性、智能性、自动性、通用性、半机械半人性、奴隶性等七个特征的柔性机器。
其他科学家的定义03机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象的一种学科1988年法国的艾斯皮奥1.具有脑、手、脚的个体2.具有平衡觉和固有觉的传感器3。
具有非接触和接触传感器加藤一郎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，，是一种具有高度灵活性的自动化机器我国科学家的定义工业机器人是一种具有移动功能和自动控制的操作、能完成各种作业的可编程操控机。
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2020年3月1日
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80年代 开始进入智能机器人研究阶段
• 80年代，不同结构、不同控制方法和不同用途的工业机器人在工业发达国 家真正进入了实用化的普及阶段。
• 随着传感技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段。
• 机器人视觉、触觉、力觉、接近觉等项研究和应用，大大提高了机器人的 适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。
器人、微操作和微装配机器人等。
2020年3月1日
15
1.4 机器人的结构与控制方式
( Structure and Control of Robots )
1.4.1 机器人的结构 ( The Structure of Robot )
• 简单地说，机器人主要由执行机构、驱动和传动装置、传感器 和控制器四大部分构成（如图）。
• 控制器：是机器人的核心，它负责对机器人的运动和各种动作控制 及对环境的识别。
现代工业机器人的控制器都是由计算机控制系统组成，控制方 式主要有示教再现、可编程控制、遥控和自主控制等多种方式。
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日本三菱公司产MOVEMASTER-EX 五自由度机器人
▼ MOVEMASTER-EX 五 自由度机器人结构图
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• 按照结构形态，负载能力和动作空间划分可分为
• 超大型机器人：负载能力 1000 kg 以上 • 大型机器人：100-1000 kg / 10 m2 以上 • 中型机器人：10-100 kg / 1 –10 m2 • 小型机器人：0.1-10 kg / 0.1-1 m2 • 超小型机器人：0.1 kg 以下 / 0.1 m2 以下
剧中的人造劳动者取名为Robota，捷克语的意思是 “苦力”、“奴隶”。英语的Robot一词就是由此而来的， 以后世界各国都用Robot作为机器人的代名词。
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1.2 机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
古代“机器人”——现代机器人的雏形
▲ 实验室中的MOVEMASTER-EX 机器人实物照片
日本早稻田大学加藤一朗（日本机器人之父） 教授认为：机器人是由能工作 的手，能行动的脚和有意识的头脑组成的个体，同时具有非接触传感器（相 当于耳、目）、接触传感器（相当于皮肤）、固有感及平衡感等感觉器官的 能力。
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也有一些组织和学者针对不同形式的机器人分别给出具体的解释 和定义，而机器人则只作为一种总称。例如，日本工业机器人协 会（JIRA）列举了6种型式的机器人： (1) 手动操纵器：人操纵的机械手，缺乏独立性； (2) 固定程序机器人：缺乏通用性； (3) 可编程机器人：非伺服控制； (4) 示教再现机器人：通用工业机器人； (5) 数控机器人：由计算机控制的机器人； (6) 智能机器人：具有智能行为的自律型机器人。
经历了40多年的发展，机器人技术逐步形成了一门新的综合性学科 — 机器人学（Robotics）
• 它包括有基础研究和应用研究两个方面
• 主要研究内容有：
(1) 机械手设计；
(2) 机器人运动学、动力学和控制；
(3) 轨迹设计和路径规划； (4) 传感器(包括内部传感器和外部传感器)；
(5) 机器人视觉；
• 1947年，对这种较简单的机械装置进行了改进，采用电动伺服方式，使 其 从 动 部 分能跟 随 主 动 部分运 动 ， 称 为 "主 从 机 械手 " （ Master-Slave Manipulator）。
1949-1953 美国麻省理工学院开始研制数控铣床
• 随 着 先 进 飞 机 制 造 的 需 要 ， 美 国 麻 省 理 工 学 院 辐 射 实 验 室 （ MIT Radiation Laboratory）开始研制数控铣床。
• 第二代机器人（Second Generation Robots）：装备有一定的传感 装置，能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、 分析，能作出简单的推理，对动作进行反馈的机器人，通常称为 低级智能机器人，由于信息处理系统的庞大与昂贵，第二代机器 人目前只有少数可投入应用。
• 第三代机器人（Third Generation Robots）：具有高度适应性的自 治机器人。它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断 决策，在作业环境中独立行动。第三代机器人又称作高级智能机 器人，它与第五代计算机关系密切，目前还处于研究阶段。
• 1960年美国“联合控制公司”（Consolidated Control）根据Devol的专利技 术，研制出第一台真正意义上的工业机器人，并成立了Unimation公司， 开始定型生产名为Unimate的工业机器人。
• 两年后，美国“机床与铸造公司”（AMF）也生产了另一种可编程工业机 器人Versatran。
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• 按照开发内容和目的区分，可分为以下三类机器人
• 工业机器人（Industrial Robot）：如焊接、喷漆、装配机器人。 • 操纵机器人（Teleoperator Robot）：如主从手，遥控排险、水下作业机器
人。 • 智能机器人（Intelligent Robot）：如演奏、表演、下棋、探险机器人。
(6) 机器人语言；
(7) 装置与系统结构；
(8) 机器人智能等。
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1.3 机器人的定义和分类
（Definition and Classifying for Robots）
1.3.1 机器人的定义 ( Definition of Robots )
机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者 见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机 型，新的功能不断涌现。同时由于机器人涉及到了人的概念，成为 一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之 中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模 糊，才给了人们充分的想象和创造空间。
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有关学者的定义
在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上提出了两个有代表性的定义。
森政弘与合田周平提出的定义：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能 性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这 一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、 作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人 的形象。
绪论
工业机器人技术及应用
1.1 机器人名称的由来
( About “Robot” )
机器人的英文名词是Robot，Robot一词最早出 现在1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克（Karel Capek）所写 的一个剧本中，这个剧本的名字为 《 Rossum’s Universal Robots 》，中文意思是“罗萨姆的万能机器人”。
• 1738年，法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭，它会嘎 嘎叫，会游泳和喝水，还会进食和排泄。
• 1773年，著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯 制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等，他们创造的自动玩偶是利 用齿轮和发条原理而制成的，它们有的拿着画笔和颜色绘画，有的 拿着鹅毛蘸墨水写字，结构巧妙，服装华丽，在欧洲风靡一时。
• 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报 箱”，并在纽约举行的世界博览会上展出，它是一个电动机器人， 装有无线电发报机，可以回答一些问题，但该机器人不能走动。
2020年二战期间（1938-1945）
• 由于核工业和军事工业的发展，研制了 “遥控操纵器”（Teleoperator） 主要用于放射性材料的生产和处理过程。
美国国家标准局（NBS）的定义：机器人是一种能够进行编程并在自动控制 下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。
美国机器人协会（RIA）的定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工 具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的 多功能机械手。
日本工业机器人协会（JIRA）的定义：工业机器人是一种装备有记忆装置和 末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机 器。
随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内 容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。下面给出一些有 代表性的定义。
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国际和国外相关组织的定义
国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编 程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助可编程序操作来 处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。
• 1953年研制成功能按照模型轨迹做切削动作的多轴数控铣床。
1954年 “可编程”“示教再现”机器人
• 美国人George C. Devol设计制作了世界上第一台机器人实验装置，并发
表了题为《适用于重复作业的通用性工业机器人》的文章。
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60年代 机器人产品正式问世，机器人技术开始形成
记忆、示教 装置
控制 装置
驱动 装置
传感器
工业机器人系统结构
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• 执行机构：机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等，它是机器人运 动和完成某项任务所必不可少的组成部分。
• 驱动和传动装置：用来有效地驱动执行机构的装置，通常采用液压、 电动和汽动，有直接驱动和间接驱动二种方式。
• 传感器：是机器人获取环境信息的工具，如视觉、听觉、嗅觉、触 觉、力觉、滑觉和接近觉传感器等，它们的功能相当于人的眼、耳、 鼻、皮肤及筋骨。
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综合诸家的解释，概括各种机器人的性能，我们认为可以按以下 特征来描述机器人：