工业机器人技术(郭洪红)第2章.
《工业机器人技术》电子教案
《工业机器人技术》电子教案一、教学目标1.了解工业机器人的定义和分类。
2.掌握工业机器人的基本结构和工作原理。
3.学习工业机器人的编程方法和应用领域。
4.培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
二、教学内容1.工业机器人的定义和分类2.工业机器人的基本结构和工作原理3.工业机器人的编程方法4.工业机器人的应用领域三、教学过程1.导入（10分钟）向学生介绍工业机器人的定义和分类。
引导学生思考工业机器人与其他机器人的区别，并让学生讨论工业机器人的应用领域。
2.学习工业机器人的基本结构和工作原理（30分钟）通过图片和视频展示，向学生介绍工业机器人的基本结构和工作原理。
解释机器人的各个部分的功能和作用，并与学生互动讨论。
3.学习工业机器人的编程方法（30分钟）讲解工业机器人的编程方法，包括离线编程和在线编程。
介绍工业机器人的编程语言和编程软件，并通过示例演示编程的过程。
4.实践操作（30分钟）组织学生进行工业机器人的实践操作，让学生亲自操作机器人进行简单的任务，如拾取和放置物体。
要求学生按照规定的步骤进行操作，并注意安全事项。
5.工业机器人的应用领域（20分钟）通过案例分析和讨论，向学生介绍工业机器人的应用领域，如汽车制造、电子电器制造、医药生物等。
引导学生思考工业机器人在这些领域中的作用和优势。
6.总结（10分钟）回顾本节课的学习内容，让学生总结学到的知识和技能，并展示他们的操作成果。
鼓励学生提出问题和建议，并进行讨论。
四、教学评价1.观察学生在实践操作中的表现，包括是否按照规定的步骤进行操作，是否注意安全事项等。
2.与学生互动讨论，了解他们对工业机器人的理解和掌握程度。
3.收集学生的操作成果和总结，评价他们的动手操作能力和团队协作能力。
五、教学资源1.图片和视频展示工业机器人的基本结构和工作原理。
2.工业机器人的编程语言和编程软件。
3.工业机器人实践操作的相关物品和设备。
六、教学拓展1.鼓励学生参观工业机器人的生产现场，了解实际应用情况。
工业机器人技术(郭洪红)第2章
第2章 工业机器人机构 图 2.9 直线平移型手部
第2章 工业机器人机构
② 平面平行移动机构：
图2.10所示为几种平面平行平移型夹钳式手部的简图。 它们的共同点是: 都采用平行四边形的铰链机构——双曲柄铰 链四连杆机构, 以实现手指平移。其差别在于分别采用齿条 齿轮、 蜗杆蜗轮、 连杆斜滑槽的传动方法。
第2章 工业机器人机构
(2) 平移型传动机构。平移型夹钳式手部是通过手指的指 面作直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的, 常用 于夹持具有平行平面的工件(如冰箱等)。 其结构较复杂,不如 回转型手部应用广泛。
① 直线往复移动机构:实现直线往复移动的机构很多, 常 用的斜楔传动、齿条传动、螺旋传动等均可应用于手部结构。 如图2.9所示中，(a)为斜楔平移机构, (b)为连杆杠杆平移结 构, (c)为螺旋斜楔平移结构。 它们既可是双指型的, 也可是 三指(或多指)型的; 既可自动定心, 也可非自动定心。
第2章 工业机器人机构
图 2.19 还 有 一 个 装 有 电 磁 吸 盘 式 换 接 器 的 机 器 人 手 腕 , 电磁吸盘直径60 mm, 质量为1 kg,吸力1100 N, 换接器可接 通电源、信号、压力气源和真空源,电插头有18芯,气路接头 有5路。为了保证联接位置精度,设置了两个定位销。在各末 端操作器的端面装有换接器座,平时陈列于工具架上,需要使 用时机器人手腕上的换接器吸盘可从正面吸牢换接器座,接通 电源和气源, 然后从侧面将末端操作器退出工具架, 机器人便 可进行作业。
第2章 工业机器人机构 图 2.15 挤压排气式取料手
第2章 工业机器人机构
2. 磁吸附式取料手
磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料, 因此只能对铁磁物体起作用; 另外,对某些不允许有剩磁的零 件要禁止使用。所以, 磁吸附式取料手的使用有一定的局限性。
《工业机器人技术基础及其应用》教案大纲
2.1工业机器人机械结构系统
介绍工业机器人的各个机械组成部件的结构和作用
2.2工业机器人的驱动系统
介绍工业机器人的不同驱动方式
2.3工业机器人的常用工具
介绍工业机器人的常用工具
对本章内容进行总结
本章重点：让学生熟悉工业机器人的机械系统及其不同的驱动方式。在教师的指导下让学生实际接触机器人并进行简单的操作以获得实感。
4.1工业机器人控制系统概述
4.2工业机器人控制系统的结构
让学生了解工业机器人控制系统的主要结构
4.3工业机器人控制的示教再现
4.4工业机器人的运动控制
利用示教器，教师指导学生直接对工业机器人进行简单的动作控制
本章重点：让学生直接接触和简单控制工业机器人。希望教师运用自己的经验与专业能力，给学生展现工业机器人的功能。让学生既不感到迷糊或者认为太难而退缩，又觉得机器人的控制确实需要大量的知识储备来做支持，以此进一步激发学生继续学习的干劲和潜力。
学时
建议全部150学时（1学时相当于一节课，即40～50分钟），包括讲课、实验和上机在内。也可以根据实际情况，将该教材分为两门课程，分别为《工业机器人技术基础》（60学时，教材第1-5章）和《工业机器人虚拟仿真及典型应用》（90学时，教材第6-10章）。
开课学期
第2学年第1学期
适用专业
本科院校的各个专业均可(该教材为通识类课程教材)
第7章工业机器人应用1——搬运（讲课人
7.2典型的搬运机器人
了解搬运机器人的分类、功能、结构
7.3搬运机器人的操作
创建搬运工作站
机器人搬运生产线及辅助设备
本章重点：第7.3节是本章重点，需要牢固掌握。让学生以小组为单位进行仿真编程并确认结果。
工业机器人实操与应用技巧第2章
工业机器人实操与应用技巧第2章一、工业机器人的基本操作原理1.控制系统：工业机器人的控制系统主要由主控制器和控制软件组成。
主控制器是工业机器人的大脑，负责接收和传输指令、控制机器人的运动和动作。
控制软件则是控制系统的操作界面，通过软件可以对机器人进行编程和调试。
2.传感器系统：传感器系统是工业机器人的感知器官，用于感知周围环境的信息，以便机器人进行相应的动作。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。
视觉传感器可以用于检测工件的位置、形状和颜色，力传感器可以用于检测机器人与工件之间的力的大小和方向，触觉传感器可以用于检测机器人与工件之间的接触。
3.执行系统：执行系统是工业机器人的执行器，用于实现机器人的运动和动作。
执行系统包括机械臂、末端执行器和驱动器。
机械臂是工业机器人的主体，用于实现机器人的运动和动作。
末端执行器是机械臂的末端装置，用于进行具体的操作，如抓取、切割、焊接等。
驱动器是机械臂的动力源，用于驱动机械臂的运动。
二、工业机器人的常见操作技巧在实际应用中，工业机器人的操作需要掌握一些基本的技巧，以确保机器人的运动和动作准确、稳定、安全。
1.坐标系的设置：坐标系是机器人进行运动和动作的基准系。
在进行编程之前，需要根据实际情况设置机器人的工作坐标系和基准坐标系。
工作坐标系是机器人的工作空间，基准坐标系是机器人与工件之间的相对位置关系。
合理设置坐标系可以提高机器人的运动和定位的精度。
2.示教模式的使用：示教模式是机器人的一种编程方式，可以通过手动操作机器人的臂架和控制器，将所需的运动和动作指令记录下来，然后保存为一个程序。
示教模式的使用可以简化编程的过程，为机器人的操作提供方便。
3.轴的控制方法：工业机器人通常具有多个关节轴，不同的轴对应机器人的不同运动方向。
在进行编程时，需要根据具体操作需求选择合适的轴控制方法，如点动控制、连续控制、增量控制等。
4.程序的调试和优化：在编程完成后，需要对程序进行调试和优化。
《工业机器人技术》课程教学大纲
《工业机器人技术》课程教学大纲课程名称：工业机器人技术英文名称：Industry Robot Technology课程编码：学时/学分：18/1课程性质：选修适用专业：机械设计制造及其自动化先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论一、课程的目的与任务《工业机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。
通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。
其主要任务是培养学生：1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。
二、教学内容及基本要求第一章绪论教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。
教学重点和难点：介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数，工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。
教学方法与手段：课堂教学第一节机器人的分类第二节工业机器人的应用和发展1.2.1 工业机器人的应用1.2.2 工业机器人的发展第三节工业机器人的基本组成及技术参数1.3.1 工业机器人的基本组成1.3.2 工业机器人的技术参数1.3.3 工业机器人的坐标1.3.4 工业机器人的参考坐标系习题第二章工业机器人机构教学目的和要求：本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计形式。
教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。
教学方法与手段：课堂教学第一节机器人末端操作器2.1.1 夹钳式取料手2.1.2 吸附式取料手2.1.3 专用操作器及转换器2.1.4 仿生多指灵巧手2.1.5 其它手第二节机器人手腕2.2.1 手腕的分类2.2.2 手腕的典型结构2.2.3 柔顺手腕结构第三节机器人手臂第四节机器人机座2.4.1 固定式机器人2.4.2 移动式机器人第五节工业机器人的驱动与传动2.5.1 直线驱动机构2.5.2 旋转驱动机构2.5.3 直线驱动和旋转驱动的选用和制动2.5.4 工业机器人的传动2.5.5 新型的驱动方式2.5.6 驱动传动方式的应用习题第三章机器人运动学教学目的和要求：机器人运动学主要研究两个问题：一个是运动学问题，即给定机器人手臂、腕部等各个构件的几何参数及各个关节变量求机器人手部对参考坐标系的位置和姿态；介绍机器人的微移动和微转动概念、两坐标系间的微分运动关系、变换式（方程）中的微分关系、机器人雅可比矩阵的概念、求法——微分变换法；了解逆雅可比矩阵的概念和求解。
工业机器人技术(第三版)课后答案 郭洪红主编
第一章课后习题１、工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。
２、工业机器人应用场合及其特点：①恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）②特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）③自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随柔性自动化出现扮演更重要角色）３、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。
答：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、传感部分和控制部分。
六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
关系由右图表明：４、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。
重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。
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。
工作速度一般指工作时的最大稳定速度。
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。
承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质量。
５、按坐标形式分类及特点：①直角坐标型（这种机器人在x、y、z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此, 很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度。
但它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。
工作范围是立方体型）②圆柱坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。
工业机器人技术与应用第2章 工业机器人的机械结构
2.4 工业机器人手部结构
2.5 工业机器人驱动与传动
2.1 工业机器人机身结构
工业机器人机身是直接连接、支承和传动手臂及行走机构的部件。它是由 臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及有关的导向装置、支撑件等 组成。 1．回转与升降型机身结构 回转与升降型机身结构主要由实现臂部的回转和升降运动的机构组成。
KUKA IR-662/100型机器人手腕传动图
2.2 工业机器人臂部结构
三、机器人臂部机构 3．臂部回转与升降机构
手臂回转与升降机构常采用回转缸与升降缸单独驱动，适用于升降行程短而 回转角度小于360°的情况，也有采用升降缸与气动马达-锥齿轮传动的结构。
2.3 工业机器人腕部结构
腕部是联接手臂和手部的结构部件，它的主要作用是确定手部的作业方向。 因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态调整。
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （1）单自由度回转运动手腕
回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构 1-回转油缸 2-定片 3-腕回转轴 4-动片 5-手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （2）双自由度回转运动手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （3）三自由度回转运动手腕
4．类人机器人型机身结构 类人机器人的机身上除装 有驱动臂部的运动装置外 ，还应装有驱动腿部运动 的装置和腰部关节。
2.1 工业机器人机身结构
2.1 工业机器人机身结构
没有手臂的双足机器人Cassie
2.2 工业机器人臂部结构
手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和 手部，并带动它们在空间运动，工业机器人腕部的空间位置及其工作空间 都与臂部的运动和臂部的参数有关。 一、机器人臂部的组成 机器人的手臂主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件 ，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。 根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同可分为：伸缩 型臂部结构，转动伸缩型臂部结构，屈伸型臂部结构，其他专用的机械传 动臂部结构。
(完整)工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录2。
1 工业机器人的系统组成2。
1。
1 操作机2。
1。
2 控制器2。
1.3 示教器2。
2 工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2.3 工业机器人的运动控制2.3.1 机器人运动学问题2。
3。
2 机器人的点位运动…2。
3.3 机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点,分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标＊能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知,中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。
虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口.整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑")、中游机器人本体（机器人的“身体”)和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面.课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。
对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成2。
1.1 操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。
它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成.关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1）机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。
《工业机器人技术》电子教案
《工业机器人技术》电子教案一、教案概述本教案是针对工业机器人技术课程设计的一份电子教学教案，旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学生掌握工业机器人的基本原理、应用场景以及操作技能。
二、教学目标1.了解工业机器人的起源和发展历程；2.掌握工业机器人的基本构成和工作原理；3.了解工业机器人在制造业中的应用场景；4.学会使用机器人仿真软件进行机器人编程和操作。
三、教学内容和学时安排第一课时：工业机器人的起源和发展（0.5学时）1.工业机器人的定义和分类；2.工业机器人的起源和发展历程；3.工业机器人的应用领域和前景。
第二课时：工业机器人的基本构成（1学时）1.机械臂的基本结构和关节类型；2.传感器和执行器的作用；3.控制系统的组成和功能。
第三课时：工业机器人的工作原理（1学时）1.推导工业机器人的运动学方程；2.解释速度和精度的概念；3.分析工业机器人的运动规划算法。
第四课时：工业机器人的应用场景（0.5学时）1.汽车制造业中的应用；2.电子产品制造业中的应用；3.食品加工和包装业中的应用。
第五课时：机器人编程与操作（1学时）1.介绍机器人编程语言和软件；2.示范机器人编程和操作的基本步骤；3.提供机器人仿真软件的操作指南。
四、教学方法1.讲授法：通过教师讲解的方式，对工业机器人的基本知识进行介绍和解释；2.实践操作：使用机器人仿真软件进行操作练习，并在教学过程中引导学生进行实践操作；3.讨论交流：提倡学生之间的讨论和交流，促进对工业机器人技术的深入理解。
五、教学资源1.教材：《工业机器人技术导论》；2.电子设备：电脑、投影仪、机器人仿真软件。
六、教学评价1.课堂问答：通过提问学生的方式，检查学生对工业机器人知识的理解程度；2.实践操作评估：根据学生在机器人仿真软件上的操作表现，评估其编程和操作技能；3.课后作业：布置相关的文献阅读和实践作业，鼓励学生自主学习并巩固所学知识。
七、教学计划和时间安排本课程共计5个学时，每个学时45分钟，具体时间安排如下：第一周：第一课时（0.5学时），第二课时（1学时）；第二周：第三课时（1学时）；第三周：第四课时（0.5学时），第五课时（1学时）。
工业机器人技术(郭洪红)--第3章
0 n R T6 0
nx 0 P n y n nz 1 0
ox oy oz 0
ax ay az 0
px py pz 1
0 n 0 n
R 或前三列表示手部的姿态； P 或第四列表示手部中心点的位置。
2. 正向运动学及实例
正向运动学：已知各个关节的变量，求手部的位姿。 图3.11 为SCARA装配机器人，其三个关节轴线是相互平行的。 {0}、{1}、{2}、{3}分别表示固定坐标系、 连杆1的动坐标系、 连杆2的动坐标系、 连杆3的动坐标系。原点分别位于关节1、 关节2、关节3和手部中心。 连杆运动为旋转运动, 连杆参数θn为变量, 其余参数均为常量。 参数见表3-2.
x ' 1 y ' 0 z ' 0 1 0
0 0 x x 1 0 y y 0 1 z z 0 0 1 1
2.旋转的齐次变换
如图3.7，A点绕z轴旋转 角后移至A’，即
Px P P y Pz 1
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。
工业机器人技术(第3版 郭洪红) 第1章 绪论
第1章 绪论
1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engel Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation (Universal Automation)公司，并参与设计了第一台Unimate 机器人，如图1.11所示。这是一台用于压铸作业的五轴液压 驱动机器人，手臂的控制由一台专用计算机完成。它采用分 离式固体数控元件，并装有存储信息的磁鼓，能够记忆完成 180个工作步骤。 与此同时，另一家美国公司——AMF公 司也开始研制工业机器人，即Versatran(Versatile Transfer)机 器人，如图1.12所示。它主要用于机器之间的物料运输，采 用液压驱动。
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
第1章 绪论
“机器人”一词不仅可以在科幻小说、动画片中看到 和听到，在电视中我们也可以看到在工厂进行作业的机器人，
“机器人”一词最早出现于1920年捷克作家Karel Capek 的剧本《罗萨姆的万能机器人》中。在剧本中，作家塑造了 一个具有人的外表、特征和功能，愿意为人类服务的机器人 奴仆“Robota”，在该剧中机器人被描写成像奴隶那样进行
(5) 综合机器人。综合机器人是由操作机器人、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 统可以看做是由地面指令操纵的操作机器人。
工业机器人技术课程总结
工业机器人技术课程总结任课：班级：学号：姓名：之前在工厂实习见识和操作过很多工业机器人，有焊接机器人，涂装机器人，总装机器人等，但是学习了盖老师教授的工业机器人课程，才真正算是进入了工业机器人的理论世界学习机器人的相关知识。
以下是课程总结。
一、第一章主要是对机器人的概述，从机器人的功能和应用、机器人的机构以及机器人的规格全面呈现学习机器人的框架。
研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。
随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。
另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。
本书主要介绍工业机器人，对譬如军用机器人等涉及不多。
机器人的机构方面，主要介绍了操作臂的工作空间形式、手腕、手爪、和闭链结构操作臂。
工作空间形式常见的有直角坐标式机器人、圆柱坐标式机器人、球（极）坐标式机器人、SCARA机器人以及关节式机器人。
手腕的形式也可分为二自由度球形手腕、三轴垂直相交的手腕以及连续转动手腕。
同时手爪也可分为夹持式手爪、多关节多指手爪、顺应手爪。
机器人的其他规格主要介绍驱动方式、自动插补放大、坐标轴数、工作空间、承载能力、速度和循环时间、定位基准和重复性以及机器人的运行环境。
第一章的内容主要是对机器人各个方面有个简单的介绍使机器人更形象化和具体化。
工业机器人定义为一种拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，能将对象或工具按照空间位置姿态的要求移动，从而完成某一生产的作业要求。
工业机械应用：主要代替人从事危险、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、单调重复劳动。
它带来的好处：减少劳动力费用提高生产率改进产品质量增加制造过程柔性减少材料浪费控制和加快库存的周转消除了危险和恶劣的劳动岗位。
机器人的直角坐标型：结构简单；定位精度高；空间利用率低；操作范围小；实际应用较少。
工业机器人技术第2章
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.2 工业机器人的特点
（3）驱动系统。工业机器人需要灵活改变位姿，绝大多数运动轴都需要 有任意位置定位功能，需要使用伺服驱动系统；在无人搬运车（Automated Guided Vehicle，AGV）等输送机器人上，还需要配备相应的行走机构及相应 的驱动系统。而辅助机械手的安装位置、定位点和动作次序样板都是固定 不变的，大多数运动部件只需要控制起点和终点，故较多地采用气动、液 压驱动系统。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
（3）驱动器。驱动器实际上是用于控制器的插补脉冲功率放大的装置， 实现驱动电机位置、速度、转矩控制，驱动器通常安装在控制柜内。驱动 器的形式决定于驱动电机的类型，伺服电机需要配套伺服驱动器、步进电 机则需要使用步进驱动器。机器人目前常用的驱动器以交流伺服驱动器为 主，它有集成式、模块式和独立型3种基本结构形式。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
2．机器人本体 机器人本体又称操作机，它是用来完成各种作业的执行机构，包括机械 部件及安装在机械部件上的驱动电机、传感器等。 机器人本体的形态各异，但绝大多数由若干关节（Joint）和连杆（Link） 连接而成。以常用的6轴垂直串联型（Vertical Articulated）工业机器人为例， 其运动主要包括整体回转（腰关节）、下臂摆动（肩关节）、上臂摆动 （肘关节）、腕回转和弯曲（腕关节）等。本体的典型结构如图2.1-2所示， 其主要组成部件包括手部、腕部、上臂、下臂、腰部、基座等。
2.1 工业机器人的组成与特点
2.1.1 工业机器人的组成
集成式驱动器的全部驱动模块集成一体，电源模块可以独立或集成，这 种驱动器的结构紧凑、生产成本低，是目前使用较为广泛的结构形式。模 块式驱动器的电源模块为公用，驱动模块独立，驱动器需要统一安装。集 成式、模块式驱动器不同控制轴间的关联性强，调试、维修和更换相对比 较麻烦。独立型驱动器的电源和驱动电路集成一体，每一轴的驱动器可独 立安装和使用，因此，其安装使用灵活、通用性好，其调试、维修和更换 也较方便。
《机器人技术基础》02 工业机器人
机器人码垛生产线
机器人码垛示意图
机器人码垛生产线
机械手爪
作为码垛机器人的重要组成部分之一，码垛机械手（也称手爪 或抓手）的工作性能，包括高可靠性、结构简单新颖、质量小等参 数对码垛机器人的整体工作性能具有非常重要的意义。可根据不同 的产品，设计不同类型的机械手爪，使得码垛机器人具有效率高、 质量好、适用范围广、成本低等优势，并能很好地完成码垛工作。
自动供袋取袋夹袋
不合格 不合格
剔除
1.自动定量包装机
2.自动供袋取袋套袋装置
3.主输送单元
4.自动封口单元
5.喷墨打印（打码）单元
6.倒包、压包输送单元
7.高低输送单元
8.金属检测机
9.重量复检机
10.自动剔除机
11.机器人码垛
12.电气控制单元
高位码垛
机器人码垛
机器人码垛生产线
机器人码垛生产线整体示意图
化肥
水泥
41
机器人码垛生产线
机械手爪：夹板式机械手爪
说明：该类手爪主要用于整箱或规则盒装包 装物品的码放，可用于各种行业。可以一次 码一箱（盒）或多箱（盒）。
单板型机械手爪
双板型机械手爪
码箱视频演示
42
机器人码垛生产线
机械手爪：真空吸取式机械手爪 说明：该类手爪主要用于适合吸盘吸取的码放物，如覆膜包装盒， 塑料箱，纸箱等。
喷涂机器人
机器人喷涂汽车后视镜
机器人喷涂汽车保险杠Biblioteka ABB喷涂机器人ABB
喷 涂 机 器 人
紧凑型喷涂机器人
三、装配工业机器人
• 装配工艺是整个机械制造过程中自动化程度最低的。 • 随着科技的进步和市场竞争的加剧，尤其对多品种、
工业机器人技术及应用智慧树知到答案章节测试2023年上海中侨职业技术大学
第一章测试1.20世纪（）年代工业机器人得到了一定的发展，出现了由小型计算机控制并由电机驱动的工业机器人。
A:60B:70C:40D:50答案:B2.工业机器人的机械结构系统可分为哪几部分（）A:腰部和机座B:臂部C:腕部D:手部答案:ABCD3.工业机器人的感知系统由内部传感器模块和外传感器模块组成。
（）A:错B:对答案:B4.直角坐标型机器人的手臂按直角坐标形式配置，即通过___个相互垂直轴线上的移动来改变手部的空间位置。
答案:5.坐标型机器人的手臂按球坐标形式配置，其手臂的运动由___个直线运动2个转动所组成。
答案:第二章测试1.手部按其抓握原理可以分为_和_手部。
答案:2.一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。
（）A:错B:对答案:B3.机器人旋转传动机构包括：_、_和___等。
答案:4.回转与俯仰型机器人的机身主要由实现手臂_和_运动的部件组成。
答案:5.单自由度回转运动手腕的回转角度受限制，一般小于360°。
（）A:错B:对答案:B第三章测试1.刚体上任意两点的连线在平动中是平行且相等的。
（）A:错B:对答案:B2.一个中心位于参考坐标系原点的坐标系由三个向量表示，通常着三个向量相互垂直。
（）A:对B:错答案:A3.单位向量的长度不确定。
（）A:对B:错答案:B4.两个向量不能进行乘法运算。
（）A:错B:对答案:A5.在三维空间中，若给定了某刚体上某一点的位置和刚体的姿态，则这个刚体在空间中的位姿也就确定了。
（）A:错B:对答案:B第四章测试1.测量角速度的传感器有（）A:旋转编码器B:STMC:光学测距法D:超声波传感器答案:A2.机器人测距传感器不包括（）。
A:STMB:超声波传感器C:光学测距法D:旋转编码器答案:A3.对工业机器人进行示教时，同时对速度、位置、操作顺序等进行示教方式是（）A:手把手示教B:集中示教C:分离示教D:示教盒示教答案:B4.机器人按照控制方式可分为（）。
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在地球上的人的控制下 , 可以在两平方米左右的范围里挖掘月
球表面0.4 m 深处的土壤样品, 并且放在规定的位置, 还能对 样品进行初步分析, 如确定土壤的硬度、重量等。它为“2章 工业机器人机构
图 2.1 人类手腕的两个B关节
第2章 工业机器人机构 用在工业上的机器人的手我们一般称之为末端操作器, 它 是机器人直接用于抓取和握紧 ( 吸附 ) 专用工具 ( 如喷枪、扳手、 焊具、 喷头等)进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能, 并安装于机器人手臂的前端。由于被握工件的形状、尺寸、 重量、 材质及表面状态等不同,因此工业机器人末端操作器是 多种多样的, 大致可分为以下几类: (1) 夹钳式取料手； (2) 吸附式取料手； (3) 专用操作器及转换器； (4) 仿生多指灵巧手。
型。回转型又分为一支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是 摆动还是平动,又可分为摆动回转型和平动回转型。 (1) 回转型传动机构。夹钳式手部中较多的是回转型手部, 其手指就是一对杠杆 , 一般再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、蜗
轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构, 用以改变传动
比和运动方向等。
第2章 工业机器人机构
第2章 工业机器人机构 图2.8所示为齿轮齿条直接传动的齿轮杠杆式手部的结构。 驱动杆2末端制成双面齿条 ,与扇齿轮4相啮合, 而扇齿轮4与手
指5固连在一起, 可绕支点回转。驱动力推动齿条作直线往复运
动, 即可带动扇齿轮回转, 从而使手指松开或闭合。
第2章 工业机器人机构
图 2.8 齿条齿轮杠杆式手部
第2章 工业机器人机构 2.1.1 夹钳式取料手 夹钳式手部与人手相似 , 是工业机器人广为应用的一种 手部形式。 它一般由手指 (手爪)和驱动机构、 传动机构及 连接与支承元件组成, 如图2.2所示, 能通过手爪的开闭动作
实现对物体的夹持。
第2章 工业机器人机构
图 2.2 夹钳式手部的组成
第2章 工业机器人机构
夹紧牢靠, 多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。 柔性指面 内镶橡胶、泡沫、石棉等物,有增加磨擦力、保护工件表面、 隔热等作用, 一般用于夹持已加工表面、炽热件,也适于夹持 薄壁件和脆性工件。
第2章 工业机器人机构 2. 传动机构 传动机构是向手指传递运动和动力, 以实现夹紧和松开动
作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移
1. 手指
手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件, 就 是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个 手指 , 也有三个或多个手指 , 其结构形式常取决于被夹持工件 的形状和特性。
指端的形状通常有两类: V型指和平面指。如图2.3所示的
三种V型指的形状, 用于夹持圆柱形工件。如图2.4所示的平面 指为夹钳式手的指端,一般用于夹持方形工件(具有两个平行平 面 ), 板形或细小棒料。另外，尖指和薄、长指一般用于夹持 小型或柔性工件。 其中 , 薄指一般用于夹持位于狭窄工作场 地的细小工件, 以避免和周围障碍物相碰; 长指一般用于夹持 炽热的工件, 以免热辐射对手部传动机构的影响。
第2章 工业机器人机构
图 2.3 V型指端形状 (a) 固定V型； (b) 滚柱V型； (c) 自定位式V型
第2章 工业机器人机构
图 2.4 夹钳式手的指端
第2章 工业机器人机构 指面的形状常有光滑指面、齿形指面和柔性指面等。光滑 指面平整光滑, 用来夹持已加工表面, 避免已加工表面受损。
齿形指面的指面刻有齿纹, 可增加夹持工件的磨擦力,以确保
第2章 工业机器人机构
图 2.9 直线平移型手部
第2章 工业机器人机构 ② 平面平行移动机构： 图 2.10 所示为几种平面平行平移型夹钳式手部的简图。 它们的共同点是 : 都采用平行四边形的铰链机构 ——双曲柄铰 链四连杆机构 , 以实现手指平移。其差别在于分别采用齿条
第2章 工业机器人机构
图 2.6 滑槽式杠杆回转型手部
第2章 工业机器人机构 图2.7所示为双支点连杆杠杆式手部简图。 驱动杆2末端 与连杆4由铰销3铰接, 当驱动杆2作直线往复运动时 , 则通过
连杆推动两杆手指各绕其支点作回转运动, 从而使手指松开或
闭合。
第2章 工业机器人机构
图 2.7 双支点连杆杠杆式手部
图 2.5 斜楔杠杆式手部
第2章 工业机器人机构 图 2.6 所示为滑槽式杠杆回转型手部简图 , 杠杆形手指 4 的一端装有V形指5,另一端则开有长滑槽。 驱动杆1上的圆柱
销2套在滑槽内, 当驱动连杆同圆柱销一起作往复运动时, 即
可拨动两个手指各绕其支点(铰销3)作相对回转运动, 从而实现 手指的夹紧与松开动作。
第2章 工业机器人机构
第2章 工业机器人机构
2.1 机器人末端操作器
2.2 机器人手腕
2.3 机器人手臂
2.4 机器人机座 2.5 工业机器人的驱动与传动 习题
第2章 工业机器人机构
2.1 机器人末端操作器
图 2.1 所示为人类手腕的两个 B 关节。在实际情况中 , 有许 多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指 , 而只需要能从各 种不同的角度触及并搬动物体的钳形指即可。 1966 年 , 美国海 军就是用装有钳形人工指的机器人“科沃”把因飞机失事掉入 西班牙近海的一颗氢弹从750 m深的海底捞上来。1967年,美国 飞船“探测者三号”曾把一台遥控操作的机器人送上月球。它
第2章 工业机器人机构 (2) 平移型传动机构。平移型夹钳式手部是通过手指的指 面作直线往复运动或平面移动来实现张开或闭合动作的, 常用 于夹持具有平行平面的工件(如冰箱等)。 其结构较复杂,不如 回转型手部应用广泛。 ① 直线往复移动机构:实现直线往复移动的机构很多, 常 用的斜楔传动、齿条传动、螺旋传动等均可应用于手部结构。 如图 2.9 所示中， (a) 为斜楔平移机构 , (b) 为连杆杠杆平移结 构, (c)为螺旋斜楔平移结构。 它们既可是双指型的, 也可是 三指(或多指)型的; 既可自动定心, 也可非自动定心。