第二章_机器人的机械结构
机器人技术手册
机器人技术手册第一章机器人概述随着科技的飞速发展，机器人技术成为了人们生活中不可忽视的一部分。
机器人作为一种智能化的机械设备，可以执行各种任务，从工业生产到日常生活，甚至探索未知的太空领域。
本手册将为您介绍机器人技术的相关知识和应用。
第二章机器人的组成和结构机器人由多个部件组成，包括机械结构、传感器、控制系统、电源等。
机械结构决定了机器人的形态和动作能力，传感器负责获取环境信息，控制系统则对机器人进行指令和决策。
第三章机器人的运动与定位机器人的运动是基于其机械结构和控制系统实现的。
常见的机器人运动包括步行、爬行、飞行等。
定位技术对机器人的导航和位置确定至关重要，主要采用的方法有GPS定位、惯性导航和视觉识别等。
第四章机器人的人机交互人机交互是机器人技术发展的一个重要方向，旨在让机器人能够更好地理解和响应人类指令。
语音识别、图像处理和自然语言处理等技术的应用，使得机器人能够实现智能对话和情感交流。
第五章机器人的应用领域机器人技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业领域，机器人可以替代人力进行重复性或危险性的工作；在医疗领域，机器人可用于手术、康复和护理等；在军事领域，机器人可以执行侦查、救援和战斗任务。
第六章机器人的发展前景随着人工智能、大数据和云计算等技术的不断进步，机器人技术将会迎来更广阔的发展前景。
机器人的智能化和自主学习能力将大大提升其应用领域和工作效率。
结语机器人技术正在以惊人的速度改变着我们的生活和工作方式。
本手册致力于为读者提供机器人技术的相关知识和应用，希望能够对您的学习和工作有所帮助。
让我们共同期待机器人技术的未来！。
机器人学_第2章_机器人机械结构
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
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腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
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腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
第二章 机器人的机械结构
第二章机器人的机械结构机器人的机械结构是工业机器人的重要组成部分，它的结构在某方面与传统机械有相同之处，又不同于专用设备，它有自己的特点，具有较强的灵活性。
§2-1 手部结构简介工业机器人手部的特点：①手部与手腕相连处可拆卸。
手部与手腕有机械接口，也可能有电、气、液接头，当工业机器人作业对象不同时，可以方便的拆卸和更换手部。
②手部是工业机器人末端操作器。
可以像人手那样具有手指，也可以是不具备手指的手。
可以是类人的手抓，也可以是进行专业作业的工具，比如装在机器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。
③手部的通用性比较差。
工业机器人手部通常是专用的装置，比如：一种手爪往往只能抓握一种或几种在形状、尺寸、重量等方面相近似的工作；一种工具又能执行一种作业任务等。
④手部是一个独立的部件。
手部是工业机器人的关键部件之一，是用来抓取物件或握持工具的机构。
由于被握持工件的形状、尺寸、轻重、材质和表面状况不同，手部结构也是多种多样的，大部分都是根据特定件的要求而专门设计的。
各种手部的结构不仅形式不完全相同，而且工作原理也不一样，常用的手部，按握持原理，分为夹持和吸附式两大类。
夹持式：又称手指式，按夹持工件的部分不同，又可分为内撑式和外夹式两种。
吸附式：通常就是指吸盘式，多为气吸和磁吸两种。
外夹式平移式夹持式（手指式）原理形式分为内撑式回转式挤气式空气负压吸盘喷气式吸盘式真空式磁力吸盘一手指式手部手指式手部是由手指、传动机构和驱动装置三部分组成。
驱动装置：它是为传动机构提供动力，有液压、气动、电动三种形式。
传动机构：往往通过滑槽、斜楔、齿轮齿条、连杆等推动杠杆机构实现夹紧和松开动作。
手指：它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类零件，一般情况下，多采用两个手指，少数为三指或多指。
结构形式取决于被夹持工作的形状和特征。
1 对手指式手部的基本要求：①手指握力（夹紧力）大小适宜。
为使手指能夹紧工件，并保证在运动过程中不脱落，要求手指在夹紧工作时应有足够的加紧力。
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。
第二章_机器人的机械结构分析
关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
5、平面关节型 (Selective Compliance Assembly Robot Arm ，简称SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。运动灵活 性更好，速度快，定位精度高，铅垂平面刚性好，适于装 配作业。
SCARA型装配机器人
有较大的作业空间，结构紧凑较复杂，定位精度较低。
极坐标型机器人模型
2018/11/2
Unimate
机器人
第二章
机ห้องสมุดไป่ตู้人的机械结构
机器人的构型
4、关节坐标型 (3R) 对作业的适应性好，工作空间大，工作灵活，结构紧凑， 通用性强，但坐标计算和控制较复杂，难以达到高精度。
2018/11/2
关节型机器人模型
2、圆柱坐标型 (R2P)
结构简单紧凑，运动直观，其运动耦合性较弱，控制也较 简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大，但转动 惯量较大，定位精度相对较低。
圆柱坐标型机器人模型
2018/11/2
Verstran 机器人
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第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
3、极坐标型（也称球面坐标型）(2RP)
• 电动式
电源方便，响应快，驱动力较大，可以采用多种灵活的控制方案。
2018/11/2
第二章
机器人的机械结构
二、机器人的分类
1.按机器人的控制方式分类 （1）非伺服机器人 非伺服机器人按照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器 人的运动。 （2）伺服控制机器人 通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信 号比较后，得到误差信号，经放大后用以激发机器人 的驱动装置，进而带动手部执行装置以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等，这是一个反馈控制系统。
第二章工业机器人的机械设计基础
水平多关节机器人（ SCARA ）
l 结构特点 - 作业空间与占地面积比很大， 使用起来方便； - 沿升降方向刚性好，尤其适合 平面装配作业
SCARA-Selective Compliance Assembly Robot Arm
1978年由日本山梨大学牧野洋 教授首先提出
并联机器人 模拟器
定姿态达到的点所构成的体积空间。记作Wp (P)。
➢ 次工作空间：总工作空间中去掉灵活工作空间所余下的部分。记作Ws
(P)。
工作空间
工作空间的两个基本问题： 1、给出某一结构形式和结构参数的操作机以及关节变量的变化范围，求 工作空间。称为工作空间分析或工作空间正问题。 2、给出某一限定的工作空间，求操作机的结构形式、参数和关节变量的 变化范围。称工作空间的综合或工作空间逆问题。
等，医疗外科… 微动机构和微型机构：显微外科、细胞操作、误差补偿器. 加工设备：虚拟轴机床，很容易获得6轴联动，前两年研究
的较多，近年来，大家发现虚拟机床很难获得高的加工精 度，如天津大学的黄田教授等人进行了多年的研究，发现很 难超过20μ .
娱乐：《真实的谎言》中的拍摄施瓦辛格驾驶鹞式飞机，就 是在一个stewart平台上进行的.
主要内容
工业机器人常见构型 机器人基本概念与关键参数 机器人的运动学 机器人工作空间与轨迹规划 机器人静力学与动力学 机器人关键功能部件 机器人元器件与传动方式 机器人典型结构与运动 机器人设计与分析 机器人设计思想与设计方法
机器人组成
机器人是一个高度自动化的机电一体化设备。从控制观点来看，机器人系统 可以分成四大部分：机器人执行机构、驱动装置、控制系统、感知反馈系统。
9. 示教再现：具有记忆再现功能的机器人。操作者预先进行逐步示教，机器人记 忆有关作业程序、位置及其他信息，然后按照再现指令，逐条取出解读，在一 定精度范围内重复被示教的程序，完成工作任务。
机器人技术第二章
图2-3所示的机器人， 臂部在xO1y面内有三 个独立运——升降(L1)、 伸缩(L2)、和转动(Φ1)， 腕部在xO1y面内有一 个独立的运动——转 动(Φ2)。机器人手部 位置需要一个独立变 量——手部绕自身轴 线O3C的旋转Φ3。
机器人自由度的选择
• 一般自由度的选择：机器人自由度都是根 据机器人的用途来设计的，在三维空间中 描述一个物体的位姿（位置和姿态）需要6 个自由度。工业机器人的自由度是根据其 用途而设计的，可能小于6个自由度，也可 能大于6个自由度。
指机器人重复到达某一目标位置 的差异程度。 的差异程度 。 或 在相同的位置指令
下 ， 机器人连续重复若干次其位置的 分散情况。 分散情况 。 它是衡量一列误差值的密 集程度，即重复度。 集程度，即重复度。
o
o
机器人的分辨率和精度
• 分辨率：机器人的分辨率由系统设计参数 决定，并受到位置检测反馈元件的影响。 可分为编程分辨率和控制分辨率，编程分 辨率是指程序中可以设定的最小移动单位， 又称基准分辨率；控制分辨率是指位置反 馈回路能检测到的最小位移量。当它们相 等时，系统性能达到最佳。
1、驱动系统 、 概念： 概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置 作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力 驱动系统可以是液压传动、 气动传 动、电动传动, 或者把它们结合起来应 用的综合系统; 可以是直接驱动或者是 通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动。
表2-3为不同作业机器人要求的重复 精度。
工作空间（ ）：机器人 工作空间（Working space）：机器人 ）： 手腕参考点或末端操作器安装点（ 手腕参考点或末端操作器安装点（不 包括末端操作器） 包括末端操作器）所能到达的所有空 间区域， 间区域，一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域。 所能到达的区域。
工业机器人技术试题库与答案
工业机器人技术试题库与答案工业机器人技术题库及答案一、判断题第一章1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。
√2、被誉为“工业机器人之父”的XXX最早提出了工业机器人概念。
×（删除）3、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器4大件组成。
×（改为：工业机器人的机械结构系统主要由基座、手臂、手腕和末端操作器组成。
）4、示教盒属于机器人-环境交互系统。
×（删除）5、直角坐标机器人的工作范围为圆柱形状。
×（改为：直角坐标机器人的工作范围为立方体形状。
）6、机器人最大稳定速度高,允许的极限加速度小,则加减速的时间就会长一些。
√7、承载能力是指机器人在工作范围内的特定位姿上所能承受的最大质量。
×（改为：承载能力是指机器人能够承受的最大质量。
）第二章1、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。
√2、工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手肘和手臂。
×（改为：工业机器人的机械部分主要包括末端操作器、手腕、手臂和机座。
）3、工业机器人的手我们一般称为末端操作器。
√4、齿形指面多用来夹持表面粗糙的毛坯或半成品。
√5、吸附式取料手适应于大平面、易碎、微小的物体。
√6、柔性手属于仿生多指灵巧手。
√7、摆动式手爪适用于圆柱表面物体的抓取。
√8、柔顺性装配技术分两种：主动柔顺装配和被动柔顺装配。
√9、一般工业机器人手臂有4个自由度。
×（改为：一般工业机器人手臂有6个自由度。
）10、机器人机座可分为固定式和履带式两种。
×（改为：机器人机座可分为固定式和移动式两种。
）11、行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹和无固定轨迹两种方式。
√12、机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。
√13、手腕按驱动方式来分，可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。
√第三章1、正向运动学解决的问题是：已知手部的位姿，求各个关节的变量。
机器人的机械结构
机器人的机械结构一、机械臂：机械臂是机器人最重要的部分，它模拟人类的手臂动作，用于实现各种任务。
一般机械臂由几段连杆组成，每个连杆之间通过关节连接。
机械臂的结构决定了机械臂的运动范围和灵活性，常见的机械臂结构有直线运动结构、旋转关节结构、虫轮驱动结构等。
二、关节：关节是机械臂的重要组成部分，它连接两个连杆，使机械臂能够进行转动或弯曲。
常见的关节有旋转关节、滚动关节、剪刀关节等，它们通过电机驱动和传动装置来实现运动，可以实现机械臂的多个自由度运动。
三、传动装置：机器人的运动需要通过传动装置实现，常见的传动装置有齿轮传动、皮带传动、蜗轮传动等。
传动装置可以将电机的转动传递给机械臂，并根据需求进行速度调节和力矩放大，实现机器人的运动控制。
四、传感器与执行器：机器人的机械结构与传感器和执行器紧密相关。
传感器可以感知环境和物体的信息，如光电传感器、触摸传感器、距离传感器等，通过传感器，机器人可以实现对环境的感知和交互。
执行器是机器人运动的驱动器，如电机、气缸等。
它们与机械结构相互配合，使机器人能够具有自主执行任务的能力。
五、框架与支撑结构：机器人的框架和支撑结构起到支撑和保护机器人的作用，使其能够稳定地进行运动。
框架通常是由刚性材料制成，如金属或复合材料，以确保机器人的稳定性和刚性。
支撑结构支持机器人的各个部件，同时还能降低振动和噪音等对机器人性能的不良影响。
六、人机接口和控制系统：机器人的机械结构是人机接口和控制系统的基础，通过人机接口和控制系统，人们可以与机器人进行交互和控制。
人机接口包括各种控制按钮、触摸屏、语音识别等，通过人机接口，人们可以向机器人发出指令和进行交互。
控制系统是机器人的大脑，可以控制机械臂的运动、传感器的数据采集和分析等，实现机器人的智能化运作。
总之，机器人的机械结构是机器人的骨架，是实现机器人运动和任务的基础。
机械结构的设计与制造决定了机器人的功能和性能，可以根据不同的任务需求进行灵活的设计和优化。
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。
机器人技术基础教学课件第2章
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
工业机器人原理与应用习题及答案
工业机器人原理与应用习题及答案第一章工业机器人概述习题1：以下哪项不是工业机器人的主要应用领域？A. 汽车及汽车零部件制造业B. 电子电气行业C. 金属制品业D. 天文观测答案： D. 天文观测习题2：工业机器人技术的发展趋势不包括以下哪项？A. 结构模块化和可重构化B. 控制技术的开放化、网络化C. 伺服驱动技术的数字化和分散化D. 机器人视觉技术的广泛应用答案： D. 机器人视觉技术的广泛应用习题3：以下哪项不是工业机器人的主要分类？A. 直角坐标机器人B. 圆柱坐标机器人C. 俯仰坐标机器人D. 回转坐标机器人答案： C. 俯仰坐标机器人第二章工业机器人的机械结构习题1：串联机器人具有以下哪些特点？A. 结构简单B. 成本低C. 控制简单D. 运动空间小答案： A, B, C习题2：并联机器人与串联机器人相比，以下哪项不正确？A. 承载能力强B. 刚度大C. 运动负荷大D. 位置求解上具有优势答案： C. 运动负荷大习题3：以下哪项不是工业机器人关节的类型？A. 回转关节B. 平行关节C. 俯仰关节D. 球面关节答案： C. 俯仰关节第三章工业机器人的控制系统习题1：以下哪项不是工业机器人控制系统的基本组成部分？A. 传感器B. 控制器C. 执行器D. 机器人本体答案： D. 机器人本体习题2：以下哪项不是工业机器人控制系统的控制方式？A. 硬件控制B. 软件控制C. 人工控制D. 自适应控制答案： C. 人工控制习题3：以下哪项不是工业机器人控制系统的关键参数？A. 位置精度B. 速度精度C. 加速度精度D. 传感器响应时间答案： D. 传感器响应时间第四章工业机器人的编程与仿真习题1：以下哪项不是工业机器人编程语言？A. PRL（Programming Robot Language）B. KRL（KUKA Robot Language）C. GML（Geometric Modeling Language）D. SQL（Structured Query Language）答案： D. SQL（Structured Query Language）习题2：以下哪项不是工业机器人仿真软件？A. RobotStudioB. VirtualRobotC. SolidWorksD. Creo答案： C. SolidWorks习题3：以下哪项不是工业机器人编程过程中的步骤？A. 确定任务目标B. 选择合适的工具C. 编写程序D. 机器人调试答案： B. 选择合适的工具第五章工业机器人的应用习题1：工业机器人主要应用于以下哪个领域？A. 汽车制造B. 食品加工C. 医疗保健D. 以上都是答案： D. 以上都是习题2：以下哪项不是工业机器人在汽车制造中的应用？A. 钣金焊接B. 零件装配C. 车身涂装D. 发动机组装答案： A. 钣金焊接习题3：以下哪项不是工业机器人在食品加工中的应用？A. 粉碎B. 混合C. 包装D. 检测答案： D. 检测第六章工业机器人的安全与维护习题1：以下哪项不是工业机器人安全操作规范？A. 佩戴安全帽B. 遵守操作规程C. 定期检查设备D. 使用高压设备答案： D. 使用高压设备习题2：以下哪项不是工业机器人维护保养的步骤？A. 清洁机器人B. 检查传感器C. 更换易损件D. 更新软件答案： D. 更新软件习题3：以下哪项不是工业机器人维护保养的重要性？A. 提高生产效率B. 降低生产成本C. 保证产品质量D. 提高操作人员技能答案： D. 提高操作人员技能第七章工业机器人技术发展趋势习题1：以下哪项不是工业机器人技术发展趋势？A. 高度智能化B. 轻量化C. 高性能D. 机器人与人工智能的结合答案： B. 轻量化习题2：以下哪项不是工业机器人技术发展趋势？A. 网络化B. 智能化C. 环保化D. 高度自动化答案： C. 环保化习题3：以下哪项不是工业机器人技术发展趋势？A. 多传感器融合B. 机器人与虚拟现实结合C. 机器人与增强现实结合D. 机器人与物联网结合答案： C. 机器人与增强现实结合以上是的简要汇总，希望对您有所帮助。
机器人的机械结构
机器人的机械结构概述机器人的机械结构是指由各种零部件组成的，用于支撑机器人身体、传递运动和力量的框架和连接装置。
机械结构是机器人的基础，直接影响机器人的稳定性、灵活性和执行力。
本文将介绍机器人的机械结构的种类、设计原则和常用零部件。
机械结构种类机器人的机械结构可以分为刚性结构和柔性结构两种类型。
刚性结构刚性结构是指由刚性材料组成的，具有较高强度和刚度的结构。
刚性结构适用于需要精确运动和力量传递的场景。
常见的刚性结构包括铝合金框架、钢材支撑等。
刚性结构在机器人工业和军事领域广泛应用。
柔性结构柔性结构是指由弹性材料或具有一定弯曲能力的部件组成的结构。
柔性结构充分利用材料的柔韧性，可以实现机器人的柔软运动和机械灵活性。
常见的柔性结构包括聚合物弹性体、液体材料、软体机械构件等。
柔性结构适用于需要具有触觉、变形和适应性的场景。
设计原则机器人的机械结构设计需要考虑以下几个原则：1.强度和刚度：机械结构需要具有足够的强度和刚度，以承受机器人的运动、载荷和外界干扰。
在材料选择和结构设计上，需要考虑机械结构的受力分布和应力集中情况，以确保结构的稳定性和耐久性。
2.灵活性：机械结构需要具有一定的灵活性，以适应不同工作场景和任务需求。
灵活性可以通过使用柔性结构或可调节的连接件来实现。
同时，机械结构还应该考虑易于改装和扩展的设计，以便于后期功能的升级和增加。
3.重量和尺寸：机械结构应该尽可能轻量化和紧凑化，以减少机器人的整体重量和尺寸。
轻量化可以提高机器人的运动灵活性和功耗效率，同时降低机器人的成本和能源消耗。
4.可维护性和易装配：机械结构应该易于维护和维修，以减少机器人的停机时间和维护成本。
同时，机械结构应该采用模块化设计和标准化连接方式，以方便零部件的更换和装配。
常用零部件机器人的机械结构由各种零部件组成，下面介绍几种常见的机器人零部件：关节关节是机器人运动的基本单元，通过关节的转动实现机器人的运动灵活性。
常见的关节类型包括旋转关节、平移关节、万向关节等。
机器人基础技术教学 书
机器人基础技术教学书机器人基础技术教学书第一章：机器人概述1.1 机器人的定义和分类1.2 机器人的发展历程1.3 机器人的应用领域第二章：机器人的机械结构2.1 机器人的基本结构和组成部件2.2 机器人的关节类型和运动方式2.3 机器人的传感器和执行器第三章：机器人的感知与认知3.1 机器人的感知技术3.1.1 视觉传感器3.1.2 声音传感器3.1.3 触觉传感器3.2 机器人的认知技术3.2.1 环境建模与感知分析3.2.2 机器人的自主导航与定位第四章：机器人的控制与决策4.1 机器人的控制系统4.1.1 开环控制与闭环控制4.1.2 反馈控制与前馈控制4.2 机器人的路径规划与运动控制4.3 机器人的决策与智能算法4.3.1 强化学习算法4.3.2 遗传算法4.3.3 模糊控制算法第五章：机器人的人机交互与协作5.1 机器人的语音识别和语音合成技术5.2 机器人的自然语言理解和生成技术5.3 机器人的姿态识别和情感分析技术5.4 机器人的协作与协同技术第六章：机器人的安全与伦理6.1 机器人的安全保障措施6.1.1 硬件安全：碰撞检测与防护装置6.1.2 软件安全：权限控制与隐私保护6.2 机器人的伦理问题与社会影响6.2.1 机器人的道德规范和法律法规6.2.2 机器人的就业和人类替代性第七章：机器人的未来发展与应用展望7.1 机器人技术的发展趋势7.2 机器人在工业制造领域的应用展望7.3 机器人在医疗卫生领域的应用展望7.4 机器人在农业和服务领域的应用展望结语：机器人基础技术的学习与应用通过本书的学习，读者将掌握机器人的基本概念和分类，了解机器人的机械结构和组成部件，熟悉机器人的感知与认知技术，了解机器人的控制与决策方法，掌握机器人的人机交互与协作技术，了解机器人的安全与伦理问题，并展望机器人技术的未来发展与应用前景。
通过学习，读者将能够在机器人相关领域进行研究和创新，为推动机器人技术的发展做出贡献。
库卡机器人使用手册
库卡机器人使用手册第一章：机器人介绍库卡机器人是一款由德国公司KUKA开发的工业机器人，具有高精度、高效率和高灵活性的特点。
它可以广泛应用于各种工业领域，如汽车制造、电子产品生产、物流等。
库卡机器人拥有先进的控制系统和灵活的机械结构，可以完成各种复杂的操作任务，为企业提高生产效率和降低成本。
第二章：机器人结构1. 控制系统：库卡机器人采用先进的控制系统，可以实现高精度的运动控制和灵活的轨迹规划。
操作人员可以通过图形界面轻松地控制机器人的运动和任务执行。
2. 机械结构：库卡机器人采用轻量化的设计，具有高强度和高刚度，可以实现高速、高精度的运动。
机器人手臂可以实现多轴自由度的运动，灵活适应各种操作环境。
3. 传感器系统：库卡机器人配备了各种传感器系统，如视觉传感器、力传感器等，可以实现对环境和操作对象的感知和反馈，保证机器人的安全和稳定性。
第三章：机器人操作1. 启动与停止：按下启动按钮，机器人将进入工作状态；按下停止按钮，机器人将停止工作。
在启动前，需要确保机器人周围的安全区域没有人员和障碍物。
2. 示教操作：通过手动控制器或图形界面软件，可以对机器人进行示教操作，包括位置示教、轨迹示教等。
示教完成后，机器人可以自动执行任务。
3. 运动控制：可以通过手动控制器或图形界面软件实现对机器人的运动控制，如位置控制、速度控制、力控制等。
第四章：安全操作1. 安全防护：在启动机器人前，需要确保机器人的安全防护装置完好有效，以保证操作人员的安全。
2. 急停操作：在发生紧急情况时，可以按下急停按钮，立即停止机器人的运动。
在完成急停后，需要进行故障检查和复位操作。
3. 安全培训：使用库卡机器人需要接受相关的安全培训，了解机器人的操作规程和安全注意事项，避免发生意外事故。
第五章：维护保养1. 清洁保养：定期对机器人进行清洁和保养，包括清洁机械结构、检查电气连接、润滑轴承等，确保机器人的正常运行。
2. 故障排除：当机器人出现故障时，需要及时进行故障排除，包括检查传感器、诊断控制系统等。
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第二章 机器人的机械结构
气吸式手部
真空气吸吸附手部
气流负压吸附手部
挤压排气式手
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第二章 机器人的机械结构
气吸式手部具有结构简单、重量轻、使用方便可 靠等优点。广泛用于非金属材料或不可有剩磁的材料 的吸附。 气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤， 且对被吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工 件上与吸盘接触部位光滑平整、清洁，被吸工件材质 致密，没有透气空隙。
(1)夹持类
(2)吸附类
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第二章 机器人的机械结构
1.夹持类 (1)夹钳式 • 手指1 • 传动机构2
• 驱动装置3
• 支架4
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1）手指 ①指端的形状
第二章 机器人的机械结构
V型指
平面指
尖指
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特形指
第二章 机器人的机械结构
②指面型式 根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、表 面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿型指面 和柔性指面三种形式。 ③手指的材料 对于夹钳式手部，其手指材料可选用一般碳素钢和 合金结构钢。为使手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金； 高温作业的手指，可选用耐热钢；在腐蚀性气体环境下 工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可选用耐腐蚀 的玻璃钢或聚四氟乙烯。
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第二章 机器人的机械结构
（2）磁吸式
磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电后产生 的磁力来吸附材料工件的，应用较广。磁吸式手部不 会破坏被吸件表面质量。磁吸式手部比气吸式手部优 越的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表面光 洁度及通孔、沟槽等无特殊要求。磁吸式手部的不足 之处是：被吸工件存在剩磁，吸附头上常吸附磁性屑 （如铁屑等），影响正常工作。因此对那些不允许有 剩磁的零件要禁止使用。对钢、铁等材料制品，温度 超过723℃就会失去磁性，故在高温下无法使用磁吸式 手部。磁吸式手部按磁力来源可分为永久磁铁手部和 电磁铁手部。电磁铁手部由于供电不同又可分为交流 电磁铁和直流电磁铁手部。
SCARA型装配机器人
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第二章 机器人的机械结构
机器人的构型
二、特种机器人 仿生型 自由度一般较多，具有更强的适应性和灵活性，但控制更 复杂，成本更高，刚性较差。
类人型机器人
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蛇形机器人
仿狗机器人
第二章 机器人的机械结构
六足漫游机器人
六轮漫游机器人
仿鱼机器人
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第二章 机器人的机械结构
（2）钩托式手部 钩托式手部是不靠夹紧力来夹持工件，而是利用 手指对工件钩、托、捧等动作来托持工件。
无驱动装置
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有驱动装置
第二章 机器人的机械结构
（3）弹簧式手部
弹簧式手部靠弹簧力的作用将工件夹紧，手部不 需要专用的驱动装置，结构简单，只适于夹持轻小工件。
仿鸟机器人
第二章 机器人的机械结构
2.按机器人结构坐标系特点方式分类
（1）直角坐标型 （2）圆柱坐标型（3） 极坐标型 （4） 多关节型
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第二章 机器人的机械结构
四种坐标型机器人的机构简图
（1）直角坐标型 （2）圆柱坐标型 （3）极坐标型 （4）关节型
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第二章 机器人的机械结构
弹簧式手部
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第二章 机器人的机械结构
2.吸附类 吸附式手部靠吸附式取料。根据吸附力的不同 有气吸附和磁吸附二种。吸附式手部适应于大平面、 易碎、微小的物体，因此使用面也较大。 （1）气吸式 气吸式手部是工业机器人常用的一种吸持工件的 装置。它由吸盘、吸盘架及进排气系统组成，气吸式 手部是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而工 作的。按形成压力差的方法，可分为真空气吸、气流 负压气吸、挤压排气负压气吸三种。
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第二章 机器人的机械结构
4．工作载荷 机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受 的最大负载量（包括手部）。用质量、力矩、惯性矩 来表示。 5．控制方式
机器人用于控制轴的方式，是伺服还是非伺服， 伺服控制方式是实现连续轨迹还是点到点的运动。
6．驱动方式 指关节执行器的动力源。 7．精度、重复精度和分辨率
第二章 机器人的机械结构
第二章 机器人本体的机械结构
第一节 机器人的组成和分类 第二节 机器人的主要技术参数 第三节 机器人的机械结构与运动 第四节 机器人的驱动机构
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第二章 机器人的机械结构
第一节 机器人的组成和分类
一、机器人的组成 机器人是一个机电一体化的设备。从控制观点来看， 机器人系统可以分成四大部分：机器人执行机构、驱 动装置、控制系统、感知反馈系统。
500mm 1200mm / s
2.10rad / s 重复定位误差：±0.05mm A5 1900 1.05rad / s 控制方式：五轴同时可控，点位控制； 持重（最大伸长、最高速度下）：30kg 驱动方式：三个基本关节由交流伺服电机驱动，并采 用增量式角位移检测装置；
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第二章 机器人的机械结构
三、机身和臂部机构 机身是直接连接、支承和传动手臂及行走机构的部 件。
常用的机身结构有：
（1）升降回转型机身结构； （2）俯仰型机身结构； （3）直移型机身结构； （4）类人机器人机身结构。
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第二章 机器人的机械结构
2.臂部结构 手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件， 它的作用是支承腕部和手部，并带动它们在空间运动。 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： （1）伸缩型臂部结构； （2）转动伸缩型臂部结构； （3）屈伸型臂部结构以及; （4）其他专用的机械传动臂部结构。
手腕绕小臂轴线的转动。有些机器人限制其 手腕转动角度小于360度。另一些机器人则仅仅受 到控制电缆缠绕圈数的限制，手腕可以转几圈。 (2)手腕弯曲
指手腕的上下摆动，这种运动也称为俯仰。 (3)手腕侧摆 指机器人手腕的水平摆动。手腕的旋转和俯 仰两种运动结合起来可以构成侧摆运动，通常机 器人的侧摆运动由一个单独的关节提供。
是手臂的伸缩运动。机器人手臂的伸缩使其手臂的工作长 度发生变化。在圆柱坐标式结构中，手臂的最大工作长度决定 其末端所能达到的圆柱表面直径。 （3）回转运动 指机器人绕铅垂轴的转动。这种运动决定了机器人能手臂 所能到达的角位置。
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第二章 机器人的机械结构
2.手腕的运动 (1)手腕旋转
关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
第二章 机器人的机械结构
机器人的构型
5、平面关节型 (Selective Compliance Assembly Robot Arm ，简称SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。运动灵活 性更好，速度快，定位精度高，铅垂平面刚性好，适于装 配作业。
一、机器人机械结构的组成 1、手部结构
第二章 机器人的机械结构
2、手腕结构
3、臂部结构 4、机身结构
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第二章 机器人的机械结构
二、机器人机构的运动
1.手臂和本体的运动 （1）垂直移动 指机器人手臂的上下运动。这种运动通常采用液压缸机构 或其他垂直升降机构来完成，也可以通过调整整个机器人机身 在垂直方向上的安装位置来实现。 （2）径向移动
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第二章 机器人的机械结构
3.机身和臂部的配置型式
机身和臂部的配置形式基本上反映了机器人的总体 布局。
（1）横梁式
单臂悬挂式
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双臂悬挂式
第二章 机器人的机械结构
（2）立柱式
单臂式
双臂式
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第二章 机器人的机械结构
（3）机座式
单臂回转式
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2、圆柱坐标型 (R2P)
结构简单紧凑，运动直观，其运动耦合性较弱，控制也较 简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大，但转动 惯量较大，定位精度相对较低。
圆柱坐标型机器人模型
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Verstran 机器人
Verstran 机器人
第二章 机器人的机械结构
机器人的构型
3、极坐标型（也称球面坐标型）(2RP)
1 处理器
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关节控制器
工作对象
外部传感器（环境检测）
第二章 机器人的机械结构
机器人的执行机构的驱动方式
• 液压式
具有大的抓举能力，结构紧凑，动作平稳，耐冲击；但要求液压 元件有较高的制造精度，密封性能。
• 气动式
气源方便，动作迅速，结构简单，造价较低；但难以进行速度控 制，抓紧能力较低。
二、驱动装置 包括：驱动源、传动机构等。相当于人的肌肉、筋络。
三、感知反馈系统
包括：内部信息传感器，检测位置、速度等信息；外部信息传感器，检测 机器人所处的环境信息。相当于人的感官和神经。 四、控制系统 包括：处理器及关节伺服控制器等，进行任务及信息处理，并给出控制信 号。相当于人的大脑和小脑。
内部传感器（位形检测） 控制系统 驱动 装置 执行 机构
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第二章 机器人的机械结构
常用的手腕组合的方式
臂转、腕摆、手转结构
臂转、双腕摆、手转结构
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第二章 机器人的机械结构
五、手部机构 机器人的手部是最重要的执行机构，从功能和形 态上看，它可分为工业机器人的手部和仿人机器人的 手部。 工业机器人常用的手部按其握持原理可以分为:
机器人 执行机构 手 腕 臂 肩 部 部 部 部
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驱动装置
（ 固 定 或 移 动 ）