工业机器人技术及应用(教案)1-绪论(完整资料)
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制教学目标：1.了解工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理；2.掌握工业机器人的运动学和逆运动学；3.熟悉工业机器人的运动控制方法。
教学内容：一、工业机器人的机械结构1.机械臂：a.结构：基座、臂身、关节；b.运动范围：工作空间、关节角度限制；c.关节传动形式：旋转关节、滑动关节；d.组成形式：串联型、并联型。
2.末端执行器：a.夹具：夹持工件的装置；b.工具：用于工件加工或操作的设备。
二、工业机器人的运动控制1.运动学：a.正向运动学：通过给定的关节角度求解末端执行器的位置和姿态；b.逆向运动学：通过给定的末端执行器的位置和姿态求解关节角度。
2.运动控制方法：a.离散控制：通过对机器人关节进行离散控制实现末端执行器的运动；b.路径规划：根据工件的形状和要求，规划机器人的路径以实现精准的运动；c.弯曲运动：在一些情况下，需要机器人进行弯曲运动，采用弯曲臂机器人；d.反馈控制：通过传感器对机器人的位置、力量等进行检测和反馈，实现精确控制。
三、工业机器人的应用1.自动化生产线：在制造业中广泛应用，替代人工完成重复性、危险性和高精度的操作任务。
2.电子制造业：用于焊接、插装、组装等操作；3.汽车制造业：用于焊接、涂装、装配等工序；4.医疗领域：用于手术、康复训练等任务；5.家庭服务：近年来，逐渐应用于家庭中的清洁、助老等服务领域。
教学步骤：1.引入：通过视频或图片展示工业机器人的应用场景，引起学生的兴趣。
2.讲解：介绍工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理，包括机械臂的结构、末端执行器的类型和运动学、逆运动学的概念。
3.演示：通过实物展示或动画演示，展示工业机器人的机械结构和运动控制的过程，让学生更直观地理解。
4.讨论：以实际应用为例，讨论不同行业中工业机器人的应用情况及其优势。
5.练习：设计简单的工业机器人运动控制实验，让学生根据给定的条件计算出关节角度或末端执行器的位置和姿态。
工业机器人技术及应用 教案大纲
工业技术及应用教案大纲第一章：工业概述1.1 工业的定义和发展历程1.2 工业的分类和主要技术参数1.3 工业的应用领域和优势1.4 工业的发展趋势第二章：工业的机械结构2.1 工业的机械结构组成2.2 工业的关节和驱动方式2.3 工业的自由度和运动学2.4 工业的机械设计原则第三章：工业的控制系统3.1 工业的控制系统的组成和功能3.2 工业的控制算法和编程语言3.3 工业的传感器和执行器3.4 工业的控制系统的设计和优化第四章：工业的编程与操作4.1 工业的编程环境和接口4.2 工业的基本编程指令和功能4.3 工业的操作界面和操作方式4.4 工业的操作注意事项和安全防护第五章：工业的应用案例解析5.1 工业在汽车制造中的应用5.2 工业在电子制造中的应用5.3 工业在食品加工中的应用5.4 工业在物流搬运中的应用第六章：工业的维护保养6.1 工业的维护保养的意义和目的6.2 工业的日常维护保养内容6.3 工业的定期维护保养项目和周期6.4 工业的维护保养工具和设备第七章：工业的故障诊断与维修7.1 工业的故障类型和诊断方法7.2 工业的故障原因分析和预防措施7.3 工业的维修流程和注意事项7.4 工业的维修技术和常用零部件更换第八章：工业的视觉系统8.1 工业的视觉系统概述和作用8.2 工业的视觉传感器和图像处理技术8.3 工业的视觉系统应用案例解析8.4 工业的视觉系统的设计和优化第九章：工业的协作技术9.1 工业的协作技术概述和分类9.2 工业的安全协作策略和协议9.3 工业的协作硬件和软件技术9.4 工业的协作应用案例解析和发展趋势第十章：工业的未来发展10.1 工业的技术发展趋势10.2 工业的市场规模和行业竞争格局10.3 工业在智能制造和工业4.0中的作用10.4 工业的挑战和发展前景重点和难点解析重点环节一：工业的分类和主要技术参数解析：工业的分类和主要技术参数是理解其基本特性和应用场景的基础。
【配套K12】工业机器人技术及应用(教案)1
工业机器人技术及应用(教案)1第一章绪论什么是工业机器人为何发展工业机器人工业机器人发展概况工业机器人的诞生工业机器人的发展工业机器人的分类及应用工业机器人的分类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20XX 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 20XX 年底装配 30 万台机器人，到 20XX 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：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1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。
(完整)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。
工业机器人及应用教案
工业机器人及应用教案【教学目标】1.了解工业机器人的定义、分类和特点；2.掌握工业机器人的运动方式和学习方法；3.了解工业机器人的应用领域；4.培养学生对于工业机器人的设计和应用的能力。
【教学重点】1.工业机器人的分类和特点；2.工业机器人的运动方式；3.工业机器人的应用领域。
【教学难点】1.工业机器人的学习方法；2.工业机器人的设计和应用能力培养。
【教学准备】1.设备：教室投影仪、计算机；2.材料：课件、实例资料。
【教学过程】一、导入（5分钟）1.引入工业机器人的概念和定义；2.介绍工业机器人的分类。
二、内容讲解（20分钟）1.工业机器人的分类和特点；a.按结构分类：串联型、并联型、混合型；b.按机械手臂形态分类：平面关节型、旋转关节型、立体关节型；c.特点：具有多自由度、执行精度高、适应性强等特点。
2.工业机器人的运动方式；a.点到点运动；b.直线运动；c.圆弧运动；d.连续路径运动。
3.工业机器人的学习方法；a.基于任务的学习；b.基于示教的学习；c.基于仿真的学习。
4.工业机器人的应用领域；a.汽车制造业；b.电子制造业；c.精密机械加工；d.医疗产业；e.其他领域。
三、案例分析（10分钟）1.通过实例资料分析工业机器人在一些领域的应用。
四、设计任务（15分钟）1.小组讨论，设计一个工业机器人在特定领域的应用方案；2.将方案以PPT形式呈现给全班。
五、总结（5分钟）1.小结工业机器人的定义、分类和特点；2.总结工业机器人的运动方式和学习方法；3.让学生总结工业机器人的应用领域。
【教学方式】1.讲授法：通过讲解理论知识的方式，向学生介绍工业机器人的分类、特点、运动方式、学习方法和应用领域。
【教学手段】1.多媒体教学：利用投影仪展示相关图片和实例资料，帮助学生更直观地理解和掌握知识；2.小组讨论：通过小组讨论的方式，激发学生的创造力和合作意识，培养学生解决问题的能力。
【教学评价】1.课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度；2.PPT设计方案评价：根据学生的PPT设计方案，对学生的设计能力和表达能力进行评价；3.学生总结回答问题：通过学生的回答问题评价学生对于工业机器人知识的掌握情况。
工业机器人技术及应用 教案大纲
一、工业技术及应用教案大纲二、教案简介：本教案旨在介绍工业技术及其应用。
通过学习，学生将了解工业的基本概念、类型、编程与控制等方面的知识，并掌握工业在实际生产中的应用。
三、教学目标：1. 了解工业的基本概念及其发展历程。
2. 掌握工业的主要类型和特点。
3. 学习工业的编程与控制方法。
4. 了解工业在生产中的应用案例。
四、教学内容：1. 工业的基本概念与发展历程1.1 工业的定义与特点1.2 工业发展历程1.3 我国工业产业现状与发展趋势2. 工业的主要类型及特点2.1 关节臂2.2 直角坐标2.3 圆柱坐标2.4 球坐标2.5 特种3. 工业的编程与控制3.1 工业的编程语言3.2 工业的控制原理3.3 工业的控制系统4. 工业在生产中的应用4.1 焊接4.2 搬运与装卸4.3 加工与制造4.4 检测与装配4.5 其它应用领域五、教学方法：1. 采用多媒体教学，结合图片、视频等资料，直观展示工业的外观、工作原理及应用场景。
2. 结合实际案例，分析工业在生产中的应用优势及经济效益。
3. 开展课堂讨论，引导学生思考工业的未来发展及挑战。
4. 安排实验室实践环节，让学生动手操作工业，加深对理论知识的理解。
六、工业技术及应用教案大纲（六至十）七、教学内容：6. 工业的传感器与智能技术6.1 工业的传感器种类及作用6.2 工业的感知与决策6.3 工业的智能控制技术7. 工业的安全与防护7.1 工业的安全操作规程7.2 工业的安全监控与故障诊断7.3 工业的防护措施及应急预案8. 工业的维护与保养8.1 工业的日常维护内容8.2 工业的定期检查与保养8.3 工业故障的排查与维修9. 工业在自动化生产线中的应用9.1 自动化生产线的组成及原理9.2 工业在自动化生产线中的角色9.3 工业与其它自动化设备的协同控制十、教学评估与反馈10.1 课堂问答与讨论评估10.2 实验室实践操作评估10.3 课后作业与研究报告评估10.4 学生自我评估与同伴评估八、教学资源：1. 教材：工业技术及应用相关教材。
工业机器人技术基础及应用教案最新完整版
复习提问：RAPID程序的组成？项目名称：基本图形编程练习课题引入：通过观看示教板零件编程的视频，提出工业机器人常用的运动指令，进行示教板零件的编程。
本节重点：掌握机器人直线、圆弧、关节指令的含义，学会采用机器人对示教板上典型零件的编程，按照小组（2人）方式进行，布置任务，完成任务后在课程平台提交本单元的相关任务。
第一步：提出问题：1、工业机器人在喷涂及焊接等领域应用特别的广泛，提出机器人基本的编程指令，提出利用基本常用的指令对示教板零件进行编程。
第二步：自主学习学生根据教材的内容和视频资料等资料，进行自主学习，记录在学习过程中存在的问题,并进行小组和老师的讨论。
（对媒体辅助法、讨论法）（1）关节运动指令关节运动指令是对路径精度要求不高的情况下，工业机器人的工具中心点TCP从一个位置移动到另一个位置，两个位置之间的路径不一定是直线，如图5-1。
图5-1 关节运动MoveJ指令解析见表5-2：MoveJ p10, v1000, z50, tool1\Wobj:=wobj1;表5-2 MoveJ指令解析参数含义p10 目标点位置数据关节运动适合机器人大范围运动时使用，不容易在运动过程中出现关节轴进入机械死点的问题。
目标点位置数据定义机器人TCP点的运动目标，可以在示教器中单击“修改位置”进行修改。
运动速度数据定义速度（mm/s），转弯区数据定义转变区的大小mm，工具坐标数据定义当前指令使用的工具，工件坐标数据定义当前指令使用的工件坐标。
（2）线性运动指令线性运动是机器人的TCP从起点到终点之间的路径始终保持为直线。
一般如焊接、涂胶等应用对路径要求高的场合使用此指令，如图5-2所示。
（3）圆弧运动指令圆弧路径是在机器人可到达的控件范围内定义三个位置点，第一个点是圆弧的起点，第二个点用于圆弧的曲率，第三个点是圆弧的终点，如图5-3所示。
图5-3 圆弧运动MoveC指令解析见表5-3：MoveL p10, v1000, fine, tool1\Wobj:=wobj1;MoveC p30, p40, v1000, z1, tool1\Wobj:=wobj1;表5-3 MoveC指令解析参数含义p10 圆弧的第一个点p30 圆弧的第二个点p40 圆弧的第三个点fine\z1 转弯区数据第三、四步：任务设计与实施（多媒体辅助法，讨论法）（1）五角星编程及调试（2）直线图形编程及调试（3）风扇叶片编程及调试第五步：反馈评价各组上交任务书，并进行小组汇报（由老师随即进行抽查），最后老师进行总结，提出本次任务在执行中的优点和存在的共性问题，提醒大家注意，同时布置下节课内容，要求学生自己观看视频资料。
工业机器人应用基础讲课教案
4、按用途分类
专用机械手：附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统 的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、 使用可靠和造价低等特点，适用于自动机床，自动线的上、下料机 械手和机加工中心等批量自动化生产的自动换刀机械手。
通用机械手：一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多 样的机械手。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强， 适用于不断变换生产品种的中小批量自动化生产。通用机械手按其 控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开— —关”式控制定位，只能是点位控制；伺服型具有伺服系统定位控 制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制。一般伺服型通 用机械手属于数控类型。
1.2 工业机器人的发展
1.2.1 国外工业机器人的发展
图1-1 ABB IRB 120型机器人 图1-2 Yaskawa MH3F型机器人 图1-3 KUKA KR16型机器人 图1-4 OTC NV62-NCFN型机器人
1.2.2 国内工业机器人的发展
• 我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过40多年发展，大 致经历了4个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期、90年代的 应用期和21世纪的发展期。
图2-3 机器人的自由度
2.1.2 机械手的坐标系
图2-4 机器人坐标系
• 关节坐标系：机器人由多个运动关节组成，在关节坐标系下的运 动，机械手的每一个轴都可以进行独立的操作，各个关节可以独 立运动
图2-5 关节坐标系下各个轴的运动
• 绝对坐标系：绝对坐标系的原点定义为机器人的安装面和第一 转动轴的交点。X轴向前，Z轴向上，Y轴按右手规则定义。在 绝对坐标系下，机器人末端轨迹沿定义的X、Y、Z方向运动。
1.4 安全操作规程
工业机器人及应用教案
第二节 工业机器人总体设计中技术方案的制定
一、确定基本技术参数
额定载荷；工作范围；运动速度；分辨率位姿准确度、重复性等。
二、 选择机器人操作计的机械结构类型 三、确定工业机器人手臂的配置形式 四、机器人控制方式的选择和控制系统设计
一、
第三节工业机器人驱动方式的选择和传动系统设计 工业机器人驱动方式的选择
1. 分析和确定机器人系统的方案阶段；2.详细设计阶段传动比计算；
二、总体设计中技术方案的制定
三、驱动方式的选择和传动方案设计
工业机器人视频录像
课堂小结 作业、思考 课后小结
1
山东建筑大学备Hale Waihona Puke 纸附章 工业机器人的总体设计
机器人工程（设计）是一门跨学科得综合性技术，它涉及到力学、机构学、 机械设计、气动液压技术、传感技术、计算机和自动控制技术等学科领域。
第四节 工业机器人实例
由工业机器人及其外围设备构成的一个机器人系统可成为一个独立的工作 单元，也可是整个生产系统中的一个组成部分。
随着科技发展，设计机器人的总趋势是增加操作机的自由度以提高机器人的 通用性和灵活性；
采用先进的控制和驱动系统，改进机器人操作机的结构，以降低机器人的自 重，提高位置和运动精度。
iG= HR
n=G nR
ZR ZG
3. 谐波传动特点
(1) 传动比大，单级为 50—300，双级可达 2x106。
(2)传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同的工
作条件下，体积可减小 20 一 50％。
3
(3)齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理，润滑良好时，对 i =100 的传动，效率可达 0.85。 (4)传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿 轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的传动精度要 比普通齿轮传动高 4 倍。 (5)回差小。精密谐波传动的回差一般可小于 3’，甚至可以实现无回差 传动。 (6)可以通过密封壁传递运动。这是其他传动机构难实现的。 (7)谐波传动不能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。 (二) 钢带传动装 4、谐波齿轮减速器的规格、型式和在机器人中的应用 1）带杯形柔轮的谐波传动。 2）带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动 3）带环形柔轮的谐波减速传动
工业机器人及应用教案
020601A1
M2
有健康的体魄，有良好的生活方式和行为习惯；
020601A2
020601A2
M3
能够承担一定的社会责任，尊重、关爱和帮助他人；
020601B1
020601B1
M4
具有一定的科学素养、人文涵养和艺术美能力；
020601B2
020601B2
M5
熟知机器人、工业机器人的基本概念；
020602C1/C2
020602C1/C2
M10
能熟练进行工业机器人的示教编程；
020602C1/C2
020602C1/C2
M11
能善用工业机器人完成典例作业；
020602C1/C2
020602C1/C2
M12
具有严谨作风，能够自觉执行标准操作程序，自觉执行安全操作规程；
020602D1
020602D1
工业机器人及应用教案
一、基本信息
课程名称
工业机器人技术
课程编码
课程性质
公共基础专业基础专业核心专业综合
公共选修专业选修
学时/学分
64/4
课程类型
理论理实一体实践
实践学时
32
上课地点
校内校外
周学时
4
教学场所
多媒体教室实训（验）室 一体化教室生产性实训基地其它( )
开课部门
二、课程目标
1．课程描述
本课程旨在引领学生初步掌握常用工业机器人的一般应用能力。经由介绍机器人的基础知识和工业机器人核心部件结构原理和安装维护，电气控制系统组成与功能等内容，并通过理实一体的教学，以熟练掌握典型工业机器人的机械装配和电气连接、编程方法，手动、示教编程技能。
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制一、教学目标1.了解工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理；2.掌握工业机器人的常见机械结构和运动控制方式；3.理解机器人应用领域的基本情况；4.技能培养：通过实践操作，掌握机器人的基本运动控制。
二、教学内容及过程1.工业机器人的机械结构（1）并联机器人1）定义：将工具（末端执行器）作为机器人控制点的一部分，控制点与平台之间通过连杆链接。
具有六个自由度，适合进行快速、灵活的操作。
2）应用场景：适用于需要高速、高精度、高稳定性的操作，如装配、焊接、喷涂等。
（2）串联机器人1）定义：通过一系列的关节连接构成的机器人，以串联的方式进行姿态控制。
具有较高的自由度，可以灵活操作。
2）应用场景：适用于复杂、灵活、高精度的操作，如搬运、装配、焊接等。
2.工业机器人的运动控制（1）关节运动控制1）定义：通过机械臂的关节运动实现机器人末端的运动。
关节自由度越高，机器人的柔性操作性越好。
2）应用场景：适用于复杂多变的操作，如喷涂、焊接等。
（2）笛卡尔运动控制1）定义：通过直线或曲线轨迹实现机器人末端的运动。
确定机器人末端的位置和姿态，控制机器人的移动。
2）应用场景：适用于直线、圆弧或不规则轨迹的精确控制，如装配、搬运等。
3.机器人应用领域（1）汽车制造业1）应用场景：用于汽车焊接、装配、涂装等工序的自动化操作，提高生产效率和产品质量。
2）优势：机械结构稳定，运动控制精确，工作重复性好。
（2）电子行业1）应用场景：用于电子产品的组装、测试、包装等工序的自动化操作，提高生产效率和产品一致性。
2）优势：柔性操作性好，适应性强，能够适应多种产品的生产。
（3）医疗行业1）应用场景：用于医疗设备的生产、手术辅助等工序，提高手术操作的精确度和安全性。
2）优势：高精度、高稳定性，可进行复杂操作和微创手术。
（4）食品行业1）应用场景：用于食品加工、包装等工序的自动化操作，提高生产效率和产品质量。
工业机器人技术及应用教案手动操纵工业机器人
工业机器人技术及应用教案手动操纵工业机器人工业机器人技术及应用教案一、引言工业机器人技术是现代制造业中的重要组成部分，它的应用范围广泛，可以替代人工，提高生产效率和质量。
本教案旨在介绍工业机器人技术的基本原理和应用，并通过手动操纵工业机器人的实践操作来提高学生对工业机器人技术的理解和应用能力。
二、教学目标1.了解工业机器人的基本概念和分类。
2.掌握工业机器人的基本运动模式和轨迹规划。
3.熟悉常见的工业机器人应用领域。
4.通过手动操纵工业机器人，学习机器人的控制方法和操作技巧。
5.培养学生的团队合作、问题解决与创新能力。
三、教学内容1.工业机器人的基本概念和分类1.1 工业机器人的定义和发展历程1.2 工业机器人的分类及特点1.3 工业机器人的组成和工作原理2.工业机器人的基本运动模式和轨迹规划2.1 工业机器人的基本运动模式：直线运动、旋转运动、插补运动2.2 工业机器人的轨迹规划方法：点到点运动、连续路径规划、样条插补3.工业机器人的应用领域3.1 汽车制造业中的工业机器人应用3.2 电子制造业中的工业机器人应用3.3 食品加工业中的工业机器人应用3.4 其他工业领域中的工业机器人应用案例介绍4.手动操纵工业机器人实践操作4.1 工业机器人的控制方法和软件介绍4.2 工业机器人的基本操作技巧：启动、停止、速度调节等4.3 使用工业机器人完成简单任务：拾取、搬运、放置等五、教学方法1.理论教学与实践相结合：通过课堂讲授及实验操作，加深学生对工业机器人技术的理解和掌握。
2.小组合作学习：学生分成小组，共同研究工业机器人技术及其应用，并合作完成实践任务。
3.案例分析：通过分析真实的工业机器人应用案例，探讨机器人技术在不同领域的应用和发展趋势。
4.讨论与展示：鼓励学生参与讨论，分享实践中的问题与解决方法，提升学生的问题解决和创新能力。
六、教学评估1.课堂练习：通过课堂小测验和问题回答，检查学生对工业机器人技术的掌握情况。
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。
《工业机器人应用》教案
《工业机器人应用》教案工业机器人应用教案一、教学目标：1.了解工业机器人的定义、分类和应用领域；2.学习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方法和安全操作规程；4.能够设计和实施基本的工业机器人应用方案。
二、教学内容：第一节工业机器人概述1.工业机器人的定义和分类；2.工业机器人的应用领域和优势。
第二节工业机器人的工作原理和基本结构1.工业机器人的基本组成部分；2.工业机器人的运动学和动力学原理。
第三节工业机器人的编程方法1.编程语言的选择和使用；2.工业机器人的离线编程和在线编程。
第四节工业机器人的操作规程和安全要求1.工业机器人的安全操作规程；2.工业机器人的安全防护措施。
第五节工业机器人的应用案例1.汽车行业中的工业机器人应用；2.电子制造业中的工业机器人应用。
第六节工业机器人应用方案设计与实施1.工业机器人应用方案设计的基本步骤；2.工业机器人应用方案实施的注意事项。
三、教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，简明扼要地介绍工业机器人的概念、分类和应用领域；2.实例法：通过实际的工业机器人案例，引导学生了解工业机器人的工作原理和基本结构；3.实践法：通过实际操作工业机器人，学生能够实践工业机器人的编程方法和安全操作规程；4.小组讨论法：组织学生进行小组讨论，针对不同领域的工业机器人应用案例进行分析和讨论；5.课堂演讲法：要求学生设计并进行工业机器人应用方案的演讲，加深对工业机器人应用的理解。
四、教学评价：1.学生参与度评价：观察学生在课堂上的积极参与程度，是否主动提问、回答问题；2.课堂测试评价：通过课堂测试，考察学生对工业机器人相关知识的掌握情况；3.实践操作评价：对学生进行实际工业机器人操作的评估，考察学生的编程能力和操作规程的掌握情况；4.课堂演讲评价：对学生的工业机器人应用方案演讲进行评价，考察学生对工业机器人应用的理解和设计能力。
五、教学资源准备：1.工业机器人的相关资料和案例；2.计算机和工业机器人编程软件；3.操作工业机器人的实际设备和安全防护设施。
工业机器人技术及应用[1]
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要准确，以减少移位的时间，提高工作效率。具体来说如下：
课
堂
认
1) 安装面积小，工作空间大；
知
】
2) 快速完成小节距的多点定位（如每 0.3~0.4 s 移动 30~50 mm 节距后定位）；
3) 定位精度高（± 0.25 mm ），以确保焊接质量；
4) 持重大（ 50~150 kg ），以便携带内装变压器的焊钳；
【
课
堂
认
知
】
汽车车身的激光焊接作业
返回
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7.1 焊接机器人的分类及特点
所
激光焊接机器人 激光焊接机器人是用于激光焊自动作业的工业机器人，
处
通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具
位
置
是激光加工头。 具有最小的热输入量，产生极小的热影响区，在显著提高
位
置
————
【
课
堂
认
知
】
返回
目录
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7.2 焊接机器人的系统组成
7.2.1 点焊机器人
所
处
点焊机器人本体多为关节型 6 自由度。驱动方式主要为 液压驱动 和 电气
位
驱动 。
置 Biblioteka ———— 控制系统由 本体控制 和 焊接控制 两部分组成，点焊焊接系统主要由点焊
————
产生变形，焊缝轨迹会发生变化。因此，焊接机器人的应用并不是一开始
就用于电弧焊作业。而是伴随焊接传感器的开发及其在焊接机器人中的应
【
用，使机器人弧焊作业的焊缝跟踪与控制问题得到有效解决。
《工业机器人应用》教案
《工业机器人应用》教案《工业机器人应用》教案一、教学类型：授课二、教学内容：1、工业机器人概述及发展历程2、工业机器人的特点和分类3、工业机器人在不同领域的应用案例4、工业机器人的基本操作与编程三、教学目标：1、了解工业机器人的基本概念、发展历程和应用领域。
2、掌握工业机器人的特点和分类方法。
3、理解工业机器人在生产中的作用和优势。
4、掌握工业机器人的基本操作与编程方法。
四、教学重点：1、工业机器人的特点和分类方法。
2、工业机器人在不同领域的应用案例。
3、工业机器人的基本操作与编程方法。
五、教学方法：1、讲授法：通过讲解工业机器人的基本概念、发展历程和应用领域，使学生了解工业机器人的基本知识。
2、案例分析法：通过分析工业机器人在不同领域的应用案例，加深学生对工业机器人应用的理解。
3、实践操作法：通过实际操作和编程，让学生掌握工业机器人的基本操作与编程方法。
六、教学步骤：1、开场白：介绍工业机器人的基本概念、发展历程和应用领域。
2、讲解工业机器人的特点和分类方法，通过图片和视频展示不同类型的工业机器人。
3、分析工业机器人在不同领域的应用案例，包括汽车制造、电子制造、食品加工等领域。
4、介绍工业机器人的基本操作与编程方法，包括机器人坐标系、指令和编程技巧等。
5、通过实际操作和编程，让学生掌握工业机器人的基本操作与编程方法。
6、总结：回顾本课程的主要内容，强调工业机器人在生产中的应用和优势，以及未来发展的趋势和前景。
七、课后作业：1、编写一篇介绍工业机器人应用的文章，字数不少于500字。
2、进行一次小组讨论，分享对工业机器人未来的发展趋势和前景的看法。
工业机器人技术及应用 教案大纲
一、工业概述1. 教学目标（1）使学生了解工业的定义、分类和基本组成。
（2）让学生掌握工业的发展历程和应用领域。
（3）培养学生对工业的兴趣和认识。
2. 教学内容（1）工业的定义及分类。
（2）工业的基本组成：机械结构、控制系统、传感器、执行器等。
（3）工业的发展历程。
（4）工业的应用领域：制造业、交通运输、医疗保健等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、讨论相结合的方式进行教学。
（2）利用图片、视频等素材，生动展示工业的实际应用场景。
（3）引导学生进行小组讨论，分享对工业的认识和看法。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业基本概念的理解。
（2）小组讨论：评估学生对工业应用领域的认识。
二、工业的机械结构1. 教学目标（1）使学生了解工业机械结构的主要组成部分。
（2）让学生掌握工业机械结构的设计原则。
（3）培养学生对工业机械结构的创新意识。
2. 教学内容（1）工业机械结构的主要组成部分：臂部、手部、腿部等。
（2）工业机械结构的设计原则：稳定性、灵活性、可靠性等。
（3）工业机械结构的创新案例。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用模型、图纸等工具，直观展示工业的机械结构。
（3）引导学生进行实践操作，提高对机械结构的认识。
4. 教学评估（1）课堂问答：检查学生对工业机械结构组成部分的掌握。
（2）实践操作：评估学生对工业机械结构的实际操作能力。
三、工业的控制系统1. 教学目标（1）使学生了解工业控制系统的功能和作用。
（2）让学生掌握工业控制系统的组成和原理。
（3）培养学生对工业控制系统的应用能力。
2. 教学内容（1）工业控制系统的功能和作用：运动控制、姿态控制、路径规划等。
（2）工业控制系统的组成：硬件、软件、传感器等。
（3）工业控制系统的原理：PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
3. 教学方法（1）采用讲解、演示、实践相结合的方式进行教学。
（2）利用仿真软件，让学生亲身体验工业的控制过程。
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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。
第一年
第二年
第三年
第四年
第五年
0 5 10 15 20 25 万元
使用机器人与普工的年均成本比较
1.3 工业机器人发展概况
1.3.1 工业机器人的诞生
1959 年，美国造出了世界上第一台工业机器人 Unimate ，可实现回转、伸缩、俯仰等动作。
Unimate
1.3 工业机器人发展概况
1.3.2 工业机器人发展现状和趋势
2005年， YASKAWA 推出可代替人完成组装或搬运机器人 MOTOMAN-DA20 和MOTOMAN-IA20 。
MOTOMAN-DA20 MOTOMAN-IA20
YASKAWA 机器人
2010 年意大利柯马（ COMAU ）推出 SMART5 PAL 机器人，可实现装载 / 卸载、多产品拾取、堆垛等。
SMART5 PAL
KUKA 公司推出 KR 5 arc HW （ Hollow Wrist ），其机械臂和机械手上有一
个 50 mm 宽的通孔，可以保护机械臂上的整套保护气体软管的敷设。
KR 5 arc HW
FANUC 推出的 Robot M-3iA 装配机器人采用四轴或六轴模式，具有独特的平行连接结构，具备轻巧便携的特点，承重范围可达 6 kg 。
Robot M-3iA
国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人的手臂，实现多维运动，典型应用为点焊、弧焊机器人；二是模仿人的下肢运动，实现物料输送、传递等搬运功能，如搬运机器人。
机器人研发水平最高的是日本、美国与欧洲，他们在发展工业机器人方面各有千秋：
日本模式: 各司其职，分层面完成交钥匙工程。
欧洲模式: 一揽子交钥匙工程。
美国模式: 采购与成套设计相结合。
国产机器人与进口机器人尚存一定差距，具体现状如下：
第一，低端技术水平有待改善。
第二，产业链条亟待充实与规范。
1.4 工业机器人的分类及应用
1.4.1 工业机器人的分类
关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。
1 、按机器人的技术等级划分
（ 1 ）示教再现机器人第一代工业机器人能够按照人类预先示教的轨迹、
行为、顺序和速度重复作业，示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成。
手把手示教
示教器示教
（ 2 ）感知机器人第二代工业机器人程具有环境感知装置，能在一定度上适应环境的变化，目前已经进入应用阶段。
配备视觉系统的工业机器人
（ 3 ）智能机器人第三代工业机器人具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚处于实验研究阶段。
关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。
2 、按机器人的机构特征划分
工业机器人的结构形式
1 直角坐标系
直角坐标机器人具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的 3 个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。
2 柱面坐标系
柱面坐标机器人主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。
3 球面坐标系
球面坐标机器人空间位置分别由旋转、摆动和平移 3 个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。
4 多关节坐标系
垂直多关节机器人模拟人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成，手腕通常有 2~3 个自由度，其动作空间近似一个球体。
水平多关节机器人结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择 2~4 个，动作空间为一圆柱体。
1.4.2 工业机器人的应用
按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人。
机器人搬运被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。
机器人码垛被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。
机器人焊接最早应用在装配生产线上。
开拓了一种柔性自动化生产方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件。
机器人涂装被广泛应用汽车、汽车零配件、铁路、家电、建材、机械等行业
机器人装配被广泛应用于各种电器的制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效，精确，不间断工作的特点。
本章小结
工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变动的多功能机器。
它有多个自由度，可用来搬运材料、零件和握持工具，以完成各种不同的作业。
工业机器人的发展过程可分为三代。
第一代为示教 - 再现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动作或操作，当前工业中应用最多。
第二代为感觉型机器人，如有力觉、触觉和视觉等，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。
第三代为智能型机器人，其尚处于实验研究阶段。
思考练习
1 、填空
（ 1 ）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人的_______ ，
实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人；二是模仿人的
_______ ，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。
（ 2 ）按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 _______ 机器人、_______机器人和 _______ 机器人。
（ 3 ）目前在我国应用的工业机器人主要分 _______ 、 _______ 和国产三种。
2 、选择
（ 1 ）工业机器人一般具有的基本特征是（）。
①拟人性；②特定的机械机构；③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性
A. ①②③④
B. ①②③⑤
C. ①③④⑤
D. ②③④⑤
（ 2 ）按基本动作机构，工业机器人通常可分为（）。
①直角坐标机器人；②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关节型机器人
A. ①②
B. ①②③
C. ①③
D. ①②③④
（ 3 ）机器人行业所说的四巨头指的是（）。
① PANASONIC ；② FANUC ；③ KUKA ；④ OTC ；⑤ YASKAWA ；⑥ FANUC ；
⑦ NACHI ；⑧ ABB
A. ①②③④
B. ①②③⑧
C. ②③⑤⑧
D. ①③⑤⑧
3 、判断
（ 1 ）工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机。
（）
（ 2 ）发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则”前提下，用机器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来，实现生产自动化、柔性化，避免工伤事故和提高生产效率。
（）
（ 3 ）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点，是目前工业机器人大多采用的结构形式。
（）。