工业机器人技术课后作业
成绩：
《工业机器人》
大
作
业
学期：2014～2015学年第一学期
指导教师：李敏
姓名：
学号：
年级、专业：2011级机制班
西南交通大学峨眉校区机械工程系
2.6 已知齐次变换矩阵
H=0100001010000
00
1????-????-????
要求ot(,)R θ?=H 。确定?和θ的值
解：01000
01010000
00
1H ??
??-?
?=??-????
，∴由式（2.46）得001x y z n n n =??=??=-?；100x y z o o o =??=??=?；010x y z a a a =??
=-??=?； 由式（2.48）得：
111cos (1)(0001)222
x y z n o a θ=
++-=++-=- 又：把旋转规定为绕矢量?的正向旋转，使得0≤θ≤180 ，故120θ= 。 由式（2.52
）得：2sin 3z y x o a θ
-?=
=
=
2sin x z y a n θ-?=
==
；
2sin 3y x z n o θ
-?=
=
=-
综上，=??????????????????
，120θ=
。
2.10 {A}和{B}两坐标系仅仅方向不同。坐标系{B}是这样得到的：首先与坐标系{A}重合，然后绕单位矢量?旋转θ弧度，即
()A
A B B R R θ=?,
求证A B R e θ?= ，式中 0
00z y z
x y x
??-?????=?-?????-???
? 证明：cos sin f e f θ
θθ=+ 且000z
y z
x y x
f f f f f f f ??
-?
?=-????-?
?
0sin sin cos sin 0sin sin sin 0z y f z x y x f f e f f f f θ
θθθθ
θθθ
??
-?
?
∴=+-????-??
···········（a ）
根据式（2.45）和式（2.47），令=ot()R R θ?, 即
0000000
10
1x
x x x x y x z z x y y y y x y
z y y z y x z z z x z y y z x z z n o a f f vers c f f vers f s f f vers f s n o a f f vers f s f f vers c f f vers f s n o a f f vers f s f f vers f s f f vers c θθ
θθ
θθθθθθθθθθθθ
θθ
+-+????????++-????=????-++????????
··（b ） 由已知：()A A B B R R θ=?,,将此式作式（b ）变换，可得=0x y f f vers θ，即
cos =0θ1-，则=90θ 。所以：
式（a ）变为0sin sin sin 0sin sin sin 0z y f z x y x f f e f f f f θ
θθθθθθ
??
-?
?
=-????-?
?
·······(a )*，
式（b ）变为00
00000000
00
10
00
1x x
x z y y
y y z
x z z z y x n o a f s f s n
o a f s f s n o a f s f s θθθθθθ-????????-????=????-????????
····(b )*， 再对f e θ作齐次变换，根据式(a )*和式(b )*可得()f A B e R θθ=?, 所以A f B R e θ=。命题得证。
3.3 图3.18所示三自由度机械手，其关节1与2相交，而关节2与关节3平行。图中所有关节均处于零位，各关节转角的正向均由箭头示出。指定本机械手各连杆的坐标系，然后求各变换矩阵01T ,12T 和
2
3T 。
解：对于末端执行器而言，因为单独指定了末端执行器的坐标系，则要确定末端执行器与最后一个坐标系之间的变换关系。
进行各连杆的坐标系建立，如下图所示：
连杆3的坐标系与末端执行器的坐标系相重合。机械手的D-H 参数值见表1。
表1：机械手的连杆参数
注：关节变量 12340θθθθ====
将表中的参数带入得到各变换矩阵分别为：
1T =12100000100100
001L L ????-?
???
+????;12T =31
0010000100
01L ????????
?
???;23T =41
0010000100
01L ????????
????
; 同时还可以求得：
3
T 末=1000010000100
001?????
???????
3.7 试求PUMA250各关节变量的解i θ（i =1,2,3,···,6）。
解：建立坐标系：
杆件参数：
仿照书上求解PUMA560机器人的步骤以及方法进行求解。 以12345612,3456,,,,,,,,,,s s s s s s c c c c c c 分别表示
123456123456sin ,sin ,sin ,sin ,sin ,sin ,cos ,cos ,cos cos ,cos ,cos θθθθθθθθθθθθ
根据式（3.16）和表中所示连杆参数，可求得各连杆变换矩阵如下：
110
111000010000001c s T s c θθθθ-????-?
?=??
?
???；2
2
22121200000010
01c s s c T b b θθθθ-??????=??
+????；3
3
233300001000000
1c s T s c θθθθ-????-??=???
???
4
43
444000018000
01c s T s c θθθθ-????-?
?=??
--????；5
545550000100000
1c s T s c θθθθ-??????=??
--????；6
66656300000010
01c s s c T b θθθθ-??
????=??
????
各连杆变换矩阵相乘，得PUMA250的机械手变换矩阵：
0123456112233445566()()()()()()T T T T T T T θθθθθθ=
即为关节变量123456,,,,,θθθθθθ的函数，要求解此方程，需计算某些中间结果：
56
5634
456565656000
010000
01c s b T T T s c -?????
?==??
--????
4564565656443334
646456456565680800
01c c s s s s s
c b T T T c s s s c c --????--?
?==??
--??
?? 2323223
232112
32333120000
1c c c s s s c
s s c T T T s c b b -????-??==??
+????
则可得到：
11
1
1
1111
1
13636111
10
1x x x x y
y
y
y z z z z n o a p n o a p T T T n o a p ??????
==??????
1
23456234563561
4234231
45623456233561
45623456235631
234234
1
23456234563561
245624561
2424
12456x y z x y z x y z n c c c c s c s c s s n s c s c s s n c s c c s s s c s c o c s c s s c s s s c o c s s s s c o c c c s s s s s c c a s c c c s c a c c s s a s c s c =--=--=-+-=-+-=+=--=-=--=-+2456
1
56121
31
5612(8b b )
(8b b )x y z s s p s p b p c ?
??
???
?
???
??
??
??
?=--?=?
?=--?
将PUMA250的运动方程写为
0123456112233445566=()()()()()()0
1x
x x x y
y y y z z z z n o a p n o a p T T T T T T T n o a p θθθθθθ??????=??????
····（1） （1）求1θ
可用逆变换()0111T θ-左乘方程（1）两边，则有
1
1
1
1000001000
00
10
1x
x x x y y y y z z z z c s n o a p s c n o a p n o a p ????????-????????-?
???????
=123452233445566()()()()()T T T T T θθθθθ=16T （2） 令矩阵方程（2）两端元素（2,4）对应相等，可得113x z s p c p b -+= 利用三角代换： φρcos =x p ，sin z p ρ?=
式中，ρ=tan 2(,)x z a p p ?=
得到1θ的解
13tan 2(,)tan 2(b ,x z a p p a θ=+
1.求3θ
矩阵方程两端的元素（1,4）和（3,4）分别对应相等
解得：3tan 2(0,8)tan 2(,a a k θ=-
2.求4θ
在矩阵方程65544332211060T T T T T T T =两边左乘逆变换1
30-T 。 130
-T 65544360T T T T =
?
?????--0c 1231231s s c c 01231231c s s c s - 002323c s -- ??????-1-23232d s a c a ???????0z y x n n n 0z y x
o o o 0z
y x a a a ??????
?1z y x p p p =6
3T 方程两边的元素（1,4）和（3,4）分别对应相等，得 ????
?=+-++=---+00
4332323123132323231231d s a p c p s s p s c c a a p s p c s p c c z
y x z y x 联立，得2323c s 和
???
?
??
?++-+++=+++-+-=221143211332232
2113321143223)()())(()()())((z y x z y x z y x z y x p s p c p d s a p p s p c a c a c p s p c p a c a p p s p c d s a s 23s 和23c 表达式的分母相等，且为正，于是
[]
)())((),())((2tan 43211332332114323223d s a p p s p c a c a a c a p p s p c d s a a z y x z y x -++++-+-=+=θθθ根据1θ和3θ的四种组合，可以得到相应的四种可能只23θ，于是可得到2θ的四种可能解
3232θθθ-=
式中2θ和3θ相对应的值。 3.求4θ
令两边元素（1,3）和（2,3）分别对应相等，则可得
????
?=+--=-+54115
42321231s s a c a s s c a s a c s a c c y
x z y x 只要05≠s ，便可求出4θ
),(2tan 23231231114z y x y x a s a c s a c c a c a s a +-+-=θ
当05=s 时，机械手处于奇异形位。 4.求5θ
130
-T 655460140T T T T =-
??????-+-+0231412314412341s c c s c c s s s c c c 0231412314412341s s c c c s s s c c c s ---- 023423423c s s c s -- ?????
?
+++-+142334422433442243d a s a s c d a s c a c s d as c c ???????0
z y x n n n 0z y x o o o
0z y x a a a
??????
?1z y x p p p =6
4T
根据矩阵两边元素（1,3）和（2,3）分别对应相等，可得 ????
?=---=--+-52312323
15
412341412341423)()(c c a s s a s c a s s c c c s a s s c c c a c s a z y x y x z )),()((2tan 231232314123414123414235c a s s a s c a s c c c s a s s c c c a c s a a z y x y x z -----+-=θ
6.求6θ
6560150
T T T =-
根据矩阵两边元素（2,1）和（1,1）分别对应相等，可得
????
?=+--+-+=++---6235423523512351423
51451235416
423412314412341)()()()()(c s s c c s n s s s c c s c n s s c s c s c c c c n s s s n c c c s s n c s c s c n z y x z y x 从而求得),(2tan 666c s a =θ
4.6求下图所示的三连杆操作手的动力学方程式。连杆1的惯量矩阵为：
1
1
1100000
xx c yy zz I I I I ??
??=??????
连杆2具有点质量2m ，位于此连杆坐标系的原点。连杆3的惯量矩阵为：
3
3
3300000
xx c yy zz I I I I ??
??=??????
假设重力的作用方向垂直向下，而且各关节都存在有粘性摩擦，其摩擦系数为i ν（i =1,2,3）。
解：建立如图所示的坐标系，则各连杆的DH 参数为
由连杆齐次坐标变换递推公式：
111111111100001i i i
i i i i i i i
i i i i i i i i i c s s c c c s d s T s s c s c d c θθαθαθαααθαθααα-----------????--??=????
??
可得到：
11
11011100000010001c s s c T T L θθθθ-??????==??
?
??? ， 21221
00000101100
001d T T ??
??-??==??
??
??
，333
32
33200000010
001c s s c T T L θθθθ-??
????==??
??
??
假设连杆3的点质量为3m ，由题意，经分析可得：
3123320,0,(),2L P P P m g L ===+
22221
2
K m L ?=。下面求解13,K K 。
已知：11
11000
00
xx c yy zz I I I I ????=??????，3
3
3300000
xx c yy zz I I I I ??
??=?
?????
，根据式（4.18）可得： 111
11111
111111
111
111111
002002002
xx yy zz xx yy zz xx yy zz I I I m x I I I m y I I I I m z m x m y m z m -++???
?
?
?-+?
???
=
??+-?
??
?
?
?????， 333
33333
333333
333
333333
0020
02002xx yy zz xx yy zz xx yy zz I I I m x I I I m y I I I I m z m x m y m z m -++???
?
?
?-+?
??
?
=??+-?
??
?
?
????
?
再根据式（4.19）111112T n
n
n i i i i i j k i i j k j k T T K K Trace I q q q q ??====????==????????
∑∑∑∑
可以得到： 1
111111111
11112
11
1111
121
2T i j k T T T K Trace I q q q q T T Trace I q q q ??===?????=??
????????=??????
∑∑∑
3
3
333111112T i i i i j k i i j k j k T T K K Trace I q q q q ??====????==????????
∑∑∑∑
故所求动力学方程为；
11122233312323212332123123
1
()22
L K P q K P q K P q L K m L K m g L q q q νννννν???
??????????=-++-++-+ ? ? ?
??????
=++-++++
《工业机器人》
外
文
翻
译
学期：2014～2015学年第一学期
指导教师：李敏
姓名：
学号：
年级、专业：2011级机制二班
西南交通大学峨眉校区机械工程系
Intelligent Controller of SEFRE Rehab System SEFRE Rehab System
（2~4）
康复系统旨在涵盖肌肉麻痹症的各个症状。也就是说，可以让残障者从无力到能够适当保护自己残疾的身体。该系统还为残障人士的日常活动提供了许多选择---即恢复单个关节或者几处联合的关节。FSM的细节设计，系统原理以及构造如图9所示。
三：智能控制器的研制过程。
SEFRE系统可以分成四个部分----即Master PC、KUKA、SS、FSM.每个子系统都有自己的软件控制系统。笔记本电脑上的主控器是用IC 系统作为中心软件控制系统来控制SEFRE系统中的每个子系统。KUKA自己就是自己的控制系统。SS的软件控制系统是将单片机改进后的系统。FSM的控制系统就是FMS.然而，FSM和主控器一样共存于同一台电脑。SEFRE的系统概述如图2所示。
图2
主控器可以分为5个子模块---IC模块、PC模块、TG模块、PM模块以及PS模块。主控器的详细阐释如图3所示。
图3
这节将阐释两大智能系统---FSM系统和IC系统的有效操作细节。接下来是各种力传感系统和同步恢复系统。最后是的初步显示将是KUKA系统和FSM系统的积极模式下和消极模式下的同步性，还包括结果讨论。
A：IC方案。
IC方案可以理解为IC控制概述。要了解整个IC的功能，可参照图4.
图4
（1）：机器人交流。我们将协议置于IC系统和机器人之中（如图5
所示）。
图5
图标显示了KUKA机器人和FSM复原过程的8种主要的状态。最原始的一种状态就是病人在康复治疗前，在医生的指导下进行乔当的康复设置。姿势就绪状态是病人在完成康复设置之后将手搭在FSM之上。在运动状态下，病人可以恢复之前的康复设置。因此，运动状态更加强调KUKA和FSM的移动。要想改变状态，就要转变条件，而这又只受IC的控制。列如，当病人已经通过GUI访问了康复系统，IC就会发注册信号把居家状态转变为原始状态。另外一个雷子是当用户通过GUI已经启动康复系统之后，IC会发信号将原始状态改为姿势准备就绪状态。同时机器人也会调整好位置让病人能够把手更好地搭在它上面。除此之外，KUKA与FSM需要在运动状态下移动，具体的运行步骤请参照图10.
（2）：FSM交流，我们把协议置于IC系统和FSM系统（类似于上面提到的KUKA机器人）之中。这使得IC能同时控制KUKA和FSM 来转变状态。
（3）：压力感应式交流：IC与压力感应式的传达是该系统的基本输入。压力感应式旨在积极的状态下能感应到肌肉鞥两的强度。在接下来的话题，我们将深入讨论该系统的各种力感应和每个传感器的目的。
（4）：游戏和图形用户界面模型通信：游戏和GUI模型主要负责的是与病人的互动，因为它们比较有吸引力和亲和力。尽管GG是用户直接下达各种指令的界面，它还不能够完全理解用户的各项指令和需求。通过友好的GUI，IC可以和GG交流并且能从用户那里获得
数据。IC还能够很好的理解用户的需要并且能够有效的使用户的需要得到满足。此外，IC还能够KUKA和FSM机器人的姿势使其在游戏中显得灵活。图6是掷塞子游戏，此游戏的目的在于向前移动。
图6
（5）：数据库通信：IC通过数据库通信转换所有的需要记录在数据库的数据。
（6）：FSM机器人的同步化：IC的另外一个重要任务便是操作同步化。同步化视个体康复模式的不同而多种多样。这部分的功能在同步化的章节将会有更加详细的阐述。
（7）：安全保障：IC通过判断来自几个传感器（即限位开关、测力传感器、力量感应电阻器）的信号价值来检测系统的安全。有3个现为开关负责检测做，中，手的位置。在上述图标所示的状态下，IC 可以控制系统在不同的模式下的安全和稳定。第一，在康复治疗开启前，IC会检查手面的位置是否正确与所选的位置是否一致。其次，IC 会检测用户的手是否已经松开支撑手的设备。最后，在康复治疗过程
中，IC会检测手的位置是否正确。另外，IC可以通过分析测力传感器和FSR来判断肌肉力量是否超过了安全线，并且还能检测到用户是否会突然停止使用以免造成的意想不到的后果。
B：sFSM
sFSM是与IC控制器隔开的能够自动控制FSM机器人的控制器。在这个项目中，我们利用2个Dynamixel发动机来是机器人移动，就像人类的手臂那样，换句话说，就是人的肘部和前臂。这是因为了类人形的Dynamixel汽车非常流行切容易操作。建立在我们想要完成什么样的任务的基础之上，这个发动机有两个模式（联合模式和轮模式），他们分别用来控制发动机的位置和速度。根据我们的任务，我们应该用联合模式来控制发动机的位置。然而，当我们使用联合模式控制肘部运动时，在一些位置上的过度转矩要求中，问题就来了。因此，我们添加了一个1：3比列的变速箱来增加增加更多的扭矩，即从8.4N-m到25.2N-m.
正如我们所知道的，尽管动轴的扭矩增加了3倍，动轴的关节活动度的范围和速度也会分别下降平常标准的1/3.这意味着我们要转动发动机3圈才能达到肘部运动360度的效果。这会导致发动机运行模式冲突。因为联合模式只能解决一圈。因此,我们需要采用轮模式,从而使电动机旋转不止一个。同时,我们创造了我们自己的认识一个round-counting软件模块作为一个编码器肘部的实际位置。此外,一个PID控制器添加到使汽车移动的确切位置在联合模式操作如图7。
机器人实验指导书
实验1机器人机械系统 一、实验目的 1、了解机器人机械系统的组成； 2、了解机器人机械系统各部分的原理和作用； 3、掌握机器人单轴运动的方法； 二、实验设备 1、RBT-5T/S02S教学机器人一台 2、RBT-5T/S02S教学机器人控制系统软件一套 3、装有运动控制卡的计算机一台 三、实验原理 RBT-5T/S02S五自由度教学机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。基本机械结构连接方式为原动部件——传动部件——执行部件。机器人的传动简图如图2——1所示。 图2-1机器人的传动简图 Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、同步带、减速器构成，Ⅱ关节传动链有伺服电机、减速器构成，Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成，Ⅳ关节传动链主要由步进电机、公布戴、减速器构成，Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、锥齿轮、减速器构成在机器人末端还有一个气动的夹持器。 本机器人中，远东部件包括步进电机河伺服电机两大类，关节Ⅰ、Ⅱ采用交流伺服电机驱动方式：关节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ采用步进电机驱动方式。本机器人中采用了带传动、谐波减速传动、锥齿轮传动三种传动方式。执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。 下面对在RBT-5T/S02S五自由度教学机器人中采用的各种传动部件的工作原理及特点作一简单介绍。1、同步齿形带传动 同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形（图2-2）。带轮轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。由于带与轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同
步齿形带传动。 同步齿形带传动如下特点： 1.平均传动比准确； 2.带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小； 3.由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛； 4.效率较高，约为0.98。 5.带及带轮价格较高，对制造安装要求高。 同步齿形带常用于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。带的模数 m 及宽度b 越大，则能传递的圆周力也越大。 图2-2同步齿形带传动结构 2.谐波传动 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 （一）传动原理 图2-3谐波传动原理 图2-3示出一种最简单的谐波传动工作原理图。 它主要由三个基本构件组成： （1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）2，它相当于行星系中的中心轮； （2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）1，它相当于行星齿轮； （3）波发生器H，它相当于行星架。 作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。
工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)
“工业机器人”设计大作业 作品题目：货物装卸机器人 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 姓名：班级：学号： 指导教师：陈明
1 前言 货物装卸作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。货物装卸机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件货物装卸工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈10 万台，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、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度，超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证 本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究，深入了解其工作是 如何进行，各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合，先确定其总体结构再对主要 零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想 （1）设计要考虑要求和工作环境的限制。 （2）考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高，为了简化结构，境地成本，采用 角铁焊接结构。 （3）为了满足设计要求，须设计三个独立的电机驱动系统，各部分之间通过计算 机控制、协调工作。 （4）本次设计只是该题目的机械部分，而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案 我们所学的传动方式有以下几种：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢 丝绳传动等，一般地说，啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动；蜗轮传动工作的发热 情况较为严重，因而传动的功率不宜过大；摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力，故而 在传递同一圆周力时，其压轴力比齿轮传动的大几倍，因而不宜用于大功率传动。带传
机器人原理的大作业
永磁同步电机伺服系统中电机启动过程分析 姓名：周伟学号：1022229 班级：机制二班 指导老师：沈伟 一、作者简介 (2) 二、名词解释 (3) 三、文献索引 (4) 四、作者写该文的目的 (5) 五、作者对于永磁同步电机伺服系统的启动过程的研究.. 5 六、永磁同步电机伺服系统的前景及应用 (8) 七、永磁同步电机伺服系统的现状 (13) 八、对永磁同步电机伺服系统的相关补充 (14) 九、我对永磁同步电机伺服系统的启动过程的认识 (15)
永磁同步电机伺服系统中电机启动过程分析 内容： 一、作者简介 邓智泉：男，1969年生，电机与电器专业教授，博士生指导教师。1993年、1996年分别在东北大学获得工学硕士学位和工学博士学位。1996年4月起在南京航空航天大学开始博士后阶段研究工作，研究课题为“异步电动机直接力矩控制系统的关键问题研究”，在此期间完成中国博士后科学基金资助课题“异步电动机的非线性自适应控制”的研主要科研成果。 严仰光：1935年3月生，男，教授、博士生导师，我国著名航空电源专家，享受国务院政府特殊津贴专家，是航空电源航空科技（部级）重点实验室的创建者与首任主任。 1958年毕业于南京航空学院（现南京航空航天大学）航空电机电器专业。长期从事航空电源系统电机与控制、功率变换技术的教学和科研工作。获国家技术发明二等奖、省部级技术发明一等奖、科技进步二、三等奖多项，获授权国家发明专利36项，发表学术论文300余篇，主编专著和教材三部。培养了一大批电力电子与电力传动、电机与电器领域的知名专家和企业家，包括航空电源公司董事长、大型民营电源公司董事长、长江学者特聘教授以及重点高校电气工程学科带头人等。
机器人大作业
IRB1600型机器人的运动学分析及仿真
目录 1.引言................................................................................................................ - 2 - 1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 - 1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 - 2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 - 2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 - 2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 - 2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 - 3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 - 3.1 导入.................................................................................................. - 12 - 3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 - 3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 - 4. 结语............................................................................................................ - 18 - 5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -
机器人技术基础(课后习题答案)
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2工业机器人与数控机床有什么区别？ 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 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。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 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。 0.6什么叫冗余自由度机器人？ 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
机器人作业
一．关于机器人的认识 现在国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。 二．自己对机器人的看法 在我看来，如果把机器人技术运用到我们的生活中，将会带给我们极大的便利，因此我们应该充分利用机器人资源以此来方便我们的日常生活。三．机器人的介绍 1.机器人的发展历史 robot，原为robo，意为奴隶，即人类的仆人。作家罗伯特创造的词汇。 机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此，可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具，可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。 机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 智能型机器人是最复杂的机器人，也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。然而要制造出一台智能机器人并不容易，仅仅是让机器模拟人类的行走动作，科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。 1921年捷克斯洛伐克作家卡雷尔恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”），创造出“机器人”这个词。 1939年美国世博会上展出了的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年出版《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年美国人乔治德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。 1956年在达特茅斯会议上，马文明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年的研究方向。
机器人测控技术大作业
机器人测控技术 大作业 题目: 电气工程学院 学院名称：电气工程学院 专业班级：自动 学生姓名： 学号： 2015 指导教师：张世杰
考虑如图1所示的双关节刚性机械臂，试分析以下问题： 图1 双关节机械臂示意图 （1） 用D-H 建模法建立上述机械臂的运动学方程； （2） 忽略重力、摩擦力和干扰项的情况下，建立该机械臂的动力学 方程； （3） 如果取11l =，20.8l =，120.5m m ==，初始状态： 11220.100.10q q q q ???? ????????=?????????? ?? 试设计一个PD 控制器，让其跟踪一条如下指定的曲线： 12sin 2sin 2d d q t q t ππ=?? =?，并利用Matlab 中给出仿真结果。 解： Y 0 X 0 X 1 Y 1 X 2 Y2
①建立坐标系 a 、机座坐标系｛0｝ b 、杆件坐标系｛i ｝ ②确定参数 d i ——相邻坐标系x 轴之间的距离； θi ——相邻坐标系x 轴之间的夹角； l i ——相邻坐标系z 轴之间的距离； αi ——相邻坐标系z 轴之间的夹角。 ③相邻杆件位姿矩阵 M 01=Rot(z,θ1)·Trans(l 1,0,0) = 1 00 01000011 011θθθθc s s c - 1 000010000101 l 001 = 1 01001 1011 1 1011θθθθθθs L c s c L s c - 同理可得： M 12=Rot(z,θ2)·Trans(l 2,0,0) = 1 01002 20222 2022θθθθθθs L c s c L s c - M 23（h ）=Rot(z,θ3)·Trans(l 3,0,0) = 1 01003 30333 3033θθθθθθs L c s c L s c -
机器人技术基础作业知识讲解
机器人技术基础作业 学院：电气与信息工程 班级：电子信息工程1302 姓名：唐佳伟 学号：A19130150 1.简要说明工业机器人的定义？ 答：工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。 2.简要说明工业机器人的分类？ 答：按坐标分类 直角坐标型: 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 3简要说明工业机器人有哪些应用？ 答：目前工业机器人在制造加工中主要从事工件上下料、焊接、装配、喷涂、检验、铸造、锻压、热处理、金属切削加工等工作。 1、弧焊机器人 弧焊过程中，焊枪运动速度的稳定性和轨迹是两项重要的指标。 弧焊机器人 2、点焊机器人 性能要求 1)安装面积小，工件空间大； 2)快速完成小节距的多点定位； 3)定位精度高，以确保焊接质量； 4)持重大(490-980N)，以便携带内装变压器的焊钳； 5)示教简单，节省工时；
6)安全可靠性好。 一汽红旗轿车机器人焊接线 3、装配机器人
4.简要介绍工业机器人发展过程中的几个标志性事件？ 答：1969年，维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的手臂，全电动，6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解决方案。这使得它精确地跟踪在太空中任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应用，如装配和焊接。沙因曼则设计了第二臂的MIT 人工智能实验室，被称为“麻省理工学院的手臂。” 沙因曼，接收奖学金从Unimation发展他的设计后，卖给那些设计以Unimation 谁进一步发展他们的支持，通用汽车公司，后来它上市的可编程的通用机装配（PUMA）。 工业机器人在欧洲起飞相当快，既ABB机器人和库卡机器人带来机器人市场在1973年ABB机器人（原ASEA）推出IRB 6，世界上首位市售全电动微型处理器
机器人概论作业
机器人大赛评析作业 一、问答题（每题8分，共48分） 1．机器人自由度是否越多越有利 ? 简单说明原因。 不一定，自由度越多越灵活，但控制也越复杂，相应的调试难度也会增加。自由度的多少根据需要而定，并非越多越好。对于平面内的运动，4自由度机器人即可满足要求，而对于空间中的运动，6自由度机器人完全可满足要求。 2．装备军用机器人有哪些好处？ 首先，机器人可以代替士兵完成繁重的工程及后勤任务；其次，由于机器人对各种恶劣环境的承受能力大大超过载人系统，因而在空间、海底及各种极限条件下，它可以完成许多载人系统无法完成的工作；此外，在未来的战场上，将会出现越来越多的新式武器和大规模杀伤武器，在这样的条件下，士兵的生存非常困难，其代价也是昂贵的，因此大量采用战场机器人将是一种趋势；最后，由于机器人按设定规划行动，在环境极其险恶、只有采取某种自杀行为才能挽救战局时，它会毫不畏惧地承担起自我牺牲的战斗任务。3．医用机器人的定义是什么？主要包括哪些种类？ 医用机器人是一种智能型服务机器人，它能独自编制操作计划，依据实际情况确定动作程序，然后把动作变为操作机构的运动。因此，它有广泛的感觉系统、智能、模拟装置（周围情况及自身——机器人的意识和自我意识），从事医疗或辅助医疗工作。
医用机器人种类很多，按照其用途不同，有运送物品机器人、移动病人机器人、临床医疗用机器人和为残疾人服务机器人、护理机器人、医用教学机器人等。 4．为什么要发展机器人? 机器人有三个方面是我们必要去发展的理由:一个是机器人干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。上述方面的三个问题，也就是说机器人发展的三个理由。 5．阿西莫夫提出的机器人三原则是什么? 1 机器人不应伤害人类； 2 机器人应遵守人类的命令，与第一条违背的命令除外； 3 机器人应能保护自己，与第一条相抵触者除外。 6移动机器人的定义及应用领域是什么？ 移动机器人一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体
机器人视觉大作业
机器人视觉论文 论文题目：基于opencv的手势识别院系：信息科学与工程学院 专业：信号与信息处理 姓名：孙竟豪 学号：21160211123
摘要 文中介绍了一种易于实现的快速实时手势识别算法。研究借助计算机视觉库OpenCV和微软Visual Studio 2008 搭建开发平台，通过视频方式实时提取人的手势信息，进而经二值化、膨胀腐蚀、轮廓提取、区域分割等图像处理流程甄别出当前手势中张开的手指，识别手势特征，提取出人手所包含的特定信息，并最终将手势信息作为控制仪器设备的操作指令，控制相关设备仪器。 0、引言 随着现代科技的高速发展及生活方式的转变，人们越发追求生活、工作中的智能化，希望享有简便、高效、人性化的智能操作控制方式。而伴随计算机的微型化，人机交互需求越来越高，人机友好交互也日益成为研发的热点。目前，人们已不仅仅满足按键式的操作控制，其目光已转向利用人体动作、表情变化等更加方便、友好、直观地应用智能化交互控制体系方面。近年来，国内外科学家在手势识别领域有了突破性进展。1993 年B．Thamas等人最先提出借助数据手套或在人手粘贴特殊颜色的辅助标记来进行手势动作的识别，由此开启了人们对手势识别领域的探索。随后，手势识别研究成果和各种方式的识别方法也纷然出现。从基于方向直方图的手势识别到复杂背景手势目标的捕获与识别，再到基于立体视觉的自然手势识别，每次探索都是手势识别领域内的重大突破。 1 手势识别流程及关键技术 本文将介绍一种基于 OpenCV 的实时手势识别算法，该算法是在现有手势识别技术基础上通过解决手心追踪定位问题来实现手势识别的实时性和高效性。 基于 OpenCV 的手势识别流程如图 1 所示。首先通过视频流采集实时手势图像，而后进行包括图像增强、图像锐化在内的图像预处理，目的是提高图像清晰度并明晰轮廓边缘。根据肤色在 YCrCb 色彩空间中的自适应阈值对图像进行二值化处理，提取图像中所有的肤色以及类肤色像素点，而后经过膨胀、腐蚀、图像平滑处理后，祛除小块的类肤色区域干扰，得到若干块面积较大的肤色区域; 此时根据各个肤色区域的轮廓特征进行甄选，获取目标手势区域，而后根据目标区域的特征进行识别，确定当前手势，获取手势信息。
机器人课程考核大作业-2013年概要
《机器人技术基础》课程考核大作业 一、进行课程学习考核(大作业形式的目的: 工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节,是机械类基础课程的延伸,可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展,可以为毕业设计和就业工作打下良好基础,其目的是: 1、通过资料查询与整理,联系生产实际,运用所学过的知识,使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。 2、利用机械类的前序课知识,学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法,学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计” 、“参数设计” 、“组成机构原理与分析” 、“机械结构装置设计” 、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。 3、加强机械设计中基本技能的训练, 如:设计计算能力, 运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力,以及机械、电气系统的综合运用能力。 二、同学可以选择的课题领域: 1. 玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人 2. 化学工业中应用的工业机器人 3. 建筑行业应用的工业机器人 4. 塑料工业中应用的工业机器人(如:装配、搬运 5. 用于包装工业的工业机器人 6. 电气和电子工业中应用的工业机器人:工件搬运和存放的工业机器人 7. 特殊行业应用的工业机器人(如:医疗、残疾、家庭
8. 用于金属生产和加工的工业机器人 9. 用于木加工业的工业机器人:木加工行业装配和搬运的工业机器人 10. 用于食品供应和加工的工业机器人:食品工业中的装配和搬运的工业机器人 11. 承担复杂机具搬运任务的工业机器人 12. 搬运和托盘堆码应用的工业机器人 13. 普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人 14. 用于机床上下料件的工业机器人 15. 用于粘接和密封的工业机器人 16. 用于金属生产和加工的工业机器人 17. 锻冶场所装卸的工业机器人 18. 金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人 19. 用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人 三、设计内容与要求: 1.介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系,理解其机、电组成系统的要求(包括:需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等,掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容,初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。 2.介绍工业机器人系统的总体设计的概念及一般过程,包括明确总体布局设计的内容, 掌握总体布局设计的要求,以及确定主要的技术参数、总体设计图的内容。
机器人技术大作业
可编辑版 《机器人技术》大作业 （2015年秋季学期） 题目工业机器人概述 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化 报告提交日期2015年12月5日 哈尔滨工业大学 .
内容及要求 1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机器人； 仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考： 1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)； 2) 机器人的运动学及动力学分析； 3) 机器人的控制及轨迹规划； 4) 驱动及伺服系统设计； 5) 电气控制电路图及部分控制子程序。 2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献； 4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。 8.此页不得删除。 评语： 成绩（20分）：教师签名： 年月 日
工业机器人概述 机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多种学科。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经成为人类的好帮手。在航空航天，深海探测中，往往使用机器人代替人类去完成复杂的极限工作任务。 工业机器人是一个多功能、多自由度的机械和电气一体化的自动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。它结合制造主机或生产线，可以形成一个单一的或多台机器自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。目前，工业机器人技术飞速发展，在生产中的应用日益广泛，已成为现代制造业重要的生产高度自动化设备。 一、工业机器人特性 自20世纪60年代美国第一代机器人的开始，工业机器人的发展和应用迅速发展起来，工业机器人的最重要的特性概括如下。 1、可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人能根据工作环境不同、做出相应规划和变化，因而在小批量多品种的高效柔性制造过程可以起到很好的作用，是柔性制造系统（FMS）的重要组成部分。 2、拟人化。工业机器人在机械结构上类似于人体行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪和部分，在控制上有计算机类似大脑。此外，智能工业机器人具有许多类似生物传的感器，如皮肤接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声传感器、语言功能等。该传感器提高了自适应能力。 3、通用性。除了专门的特种工业机器人外，一般工业机器人在执行不同任务时具有很好的通用性。例如，更换工业机器人末端执行器（夹具、工具等）可以执行不同的任务。 4、机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但总结起来就是是机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外界环境信息的能力，而且具有记忆、语言理解、图像识别、推理和判断等能力，这与微电子技术、特别是计算机技术的应用有着密切的关系。因此，机器人技术的发展将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用也可以验证一个国家科技和工业技术的发展和水平。 二、工业机器人组成 工业机器人系统由三大部分和六个子系统组成。三大部分：机部分、传感部分、控制部分。六个子系统：驱动系统、机械结构系统、感觉系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。 1、驱动系统，要使机器人运行起来，就需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。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；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动
机器人技术大作业
大作业：PUMA 机器人 1. 坐标系建立 利用D-H 参数法建立坐标系： 2．D-H 参数表 关节 i θ(?) i α(?) i l i d 运动范围 1 90 -90 0 0 -160°~160° 2 0 0 a 2 d 2 -225°~45° 3 90 90 -a 3 0 -45°~225° 4 0 -90 0 4d -110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 6 6d -266°~266° 3. 正运动学推导
3.1变换矩阵求取 1 i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 00 1i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθ θαθαθθααα----????-? ?=?????? 列各D-H 变换矩阵如下： 110101010010000 01-????? ?=??-? ???c s s c A 2212222 02220200 10 001c s a c s c a s A d -??????=?? ???? 33233 03 3303301000001c s a c s c a s A -?? ??--??=?? ? ? ?? 344404040400100001-??????=??-????c s s c A d 45 50 5 0505001000001c s s c A ????-??=?? ?? ?? 5666-6 066000010 001c s s c A d ?? ????=?? ???? 注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ== 又由00123456123456T A A A A A A =?????，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得： ??????? ?? ???=10 0060 pz az sz nz py ay sy ny px ax sx nx T 其中 - c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ??? ??? ?=??
机器人技术基础试卷A
一、填空题（共20分，每空格1分） 1.阿西莫夫“机器人三定律”是： （1）________________________________________________ （2）________________________________________________ （3）________________________________________________ 2.按机械结构坐标形式，机器人可分为： ____________________ ____________________ ____________________ ____________________ 3.完全确定一空间任意物体的位置和姿态，至少需要___________个自由度数 目。 4.手部机构设计分为哪两大类？________________。 5.机器人控制系统的组成分为哪四大部分？__________________________， _____________________，_________________，___________ 6. 一般机器人控制性能要求分为哪四大类？___________，____________，
01050401-1 _______________，___________________。 7．机器人设计的三个阶段是____________，_________________，______________________。 1. （5分）结合人的臂各关节自由度数目，描述机器人自由度的含义。 2. （5分）结合实验室FESTO系统的机器人手爪，机器人实现零件抓取和装配的轨迹如何得到？至少列举两种方法并简要说明。 3. (5分)在安装空间小，要求功率大，而又充满易燃气体的环境中，哪种电机比较 合适，为什么？
华南农业大学工程学院机器人作业1答案
R-作业 作业（机类专业） 1、工业机器人和智能机器人的定义分别是什么 工业机器人是一种能够执行与人的上至类似动作的的多功能机器。 智能机器人是一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器。 2、智能机器人的含义是什么 智能机器人是指一个独特的进行自我控制的“活物”。 3、什么是机器人的自由度试举出一种或两种你知道的机器人的自由度数，并说明为什么需要这个数目。 机器人的自由度是机器人末端所具有的独立运动的数目。例如：要对某一个旋转钻头进行定位与定向，就需要五个自由度，这钻头可表示为某个绕着它的主轴旋转的圆柱体。 4、什么是“机器人三守则”它的重要意义是什么 （1）机器人不伤害人（机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人将受害而袖手旁观）； （2）机器人服从与原则（1）不矛盾的指令（机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类）； （3）机器人在原则（1）和（2）不矛盾的情况下，维护自身的存在（机器人必须保持自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它做出牺牲）。 意义：机器人三守则，给机器人社会赋以新的伦理性，并使机器人概念通俗化，更易于为人类社会所接受。为机器人研究人员、设计制造厂家和用户，提供了十分有意义的指导方针。 5、工业机器人常用的驱动器有那些类型，并简要说明其特点。 按照控制方式可把机器人分为非伺服机器人和伺服控制机器人两种。 特点：（1）非伺服机器人工作能力比较有限，它们往往涉及那些叫做“终点”、“抓放”或“开关”式机器人，尤其是“有限顺序”机器人。这种机器人按照预先编好的程序顺序进行工作，使用终端限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器人机械手的运动。 （2）伺服机器人有更强的工作能力，伺服系统的被控制量可为机器人端部执行装置的位置、速度、加速度和力等，通过反馈传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号，用比较器加以比较后，得到误差信号，经过放大后用以激发机器人的驱动装置，进而带动末端执行装置以一定规律运动，达到规定的位置或速度等。 6、常用的工业机器人的传动系统有那些 1.液压缸伺服传动系统， 2.电-液压伺服控制系统， 3.滑阀控制液压传动系统。
机器人技术基础(课后习题答案)
简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。 1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 工业机器人与数控机床有什么区别 答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链； 2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。 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。 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 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。 什么叫冗余自由度机器人 答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。 题图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
哈尔滨工业大学机械课程机器人技术课程大作业
机器人技术课程作业——PUMA机器人 如上图所示的PUMA机器人，要求实现右图所示的运动，求解： ①建立坐标系； ②给出D-H参数表； ③推导正运动学、逆运动学； ④编程得出工作空间。 解： ①建立坐标系 a、建立原始坐标系
b、坐标系简化 ②给出D-H参数表 a、PUMA机器人的杆件参数 d0.6604m，1 d 0.14909m， 2 d 0.43307m， 4 d 0.05625m 6 a 0.4318m，a3 0.02032m 2 b、D-H参数表 关节i i i L i d i 运动范围 1 90 0 0 0 -160 o~160o o o 2 0 -90 0 d2 0.14909m -225 ~45 3 -90 0 a2 0.4318m 0 -45 o ~225o 4 0 -90 a3 0.02032m d4 0.43307m -110 o ~170o 5 0 90 0 0 -100 o ~100o 6 0 -90 0 d6 0.05625m -266 o ~266o
③推导正运动学、逆运动学 a、正运动学推导 c s0a i i i 1 由式i1 T i s c c c s d s i i1i i1i1i i1 s s c s c d c i i1i i1i1i i1 可得：0001 c s 1100c s 22 00c s0a 332 0 T 1s c 00 11 0010 1 T 2 001 d 2 s c 22 00 2 T 3 s c 00 33 0010 000100010001 c s0a 443 c s 55 00c s 66 00 3 T 4001 d 4 s c 44 00 4 T 5 0010 s c 55 005T 6 0010 s c 66 00 000100010001 由0012345 T T T T T T T，得机械手变换矩阵： 6123456 n o a p x x x x 0 T 6n o a p y y y y n o a p z z z z 0001 n c(c c c c s s c)s c s c c c s s s c s x236541641236516541641 n c(c c c s s s s)s c s s c c s c s c c y236541641236516541641 n s(c c c s s)c c s z23654642365 o c(s c c c c s c)s s s c s c s s c c s x236541641236516541641 o c(s c c s c s s)s s s s s s c c c c c y236541641236516451641 o s(s c c s s)c c s z23654642365 a c s c c s c c s s s x235412351541 a c s c s s c s s s c y235412351541 a c c s s c z2352354
机器人大作业
自动喷涂机器人 B09113 组长：李子浩20094011315 组员：王国锋20094011329 李广建20094011319 郑宗浩20094011338
一、自动喷涂机器人的好处 自动喷涂机因其喷涂质量好，喷涂表面质量稳定，工人劳动条件好，能降低动力消耗，价格适中等特点深受中小规模汽车涂装线青睐而广泛被采用。然而，随着我国汽车T．业的高速发展．对汽车产品产量和质量提出了更高的要求，现有自动喷涂机大多存在控制精度不够、柔性低、喷涂轨迹单一化、浪费油漆等缺点，已经不能适应当前汽车生产的柔性化和订单生产模式，严重制约了当前汽车工业的发展。相对于自动喷涂机，喷涂机器人具有如下显著优点： 1轨迹灵活，可完成车身内表面和外表面的喷涂任务，仿形喷涂轨迹精确，提高了涂膜的均匀性，降低过喷涂量和清洗溶剂的用量．提高材料的利用率，对环境保护也起到了一定的作用。 2柔性大，工作范围太，可实现多品种车型的混线生产，如轿车、旅行车、皮卡等车身混线生产。 3易操作和维护。可离线编程，大大缩短现场调试时间；模块化的设计可实现快速安装和更换元器件，极大地缩短维修时间。 4设备利用率高，往复式自动喷涂机利用率一般仅为40％～60％，而喷涂机人的利用率可达90％～95％。由于上述优点，喷涂机器人应成为汽车工业喷涂生产线的首选设备，然而由于我国工业机器人技术的局限，自主研发的喷涂机器人往往存在精度不够，控制能力低下的缺点，目前我国大多数汽车涂装生产线仍然在采用自动喷涂机设备，少数企业所采用的自动喷涂机器人大部分都是来自圜外的设备制造商(如ABB、安川等)，成套引进这些设备不仅价格昂贵，而且维护成本高，一旦设备出现故障，维修周期较长，更甚者有可能在维修期间导致整条生产线的停产，造成企业巨大的资源浪费和财产损失。因此实现自动静电涂装设备的国产化，提高对喷涂机器人的研究水平，打破国外厂商的技术垄断成为当前亟需解决的问题，这对于我国机器人产业以及汽车产业都具有重大意义。 二、国内近况 在国内，喷涂机器人的研究始于上世纪八九十年代，最早开始喷涂机器人研究的是北京机械工业自动化研究所机器人中心，从七十年代初就开始了工业机器人及其应用的研究，一方面做为我国工业机器人行业归口单位，长期代销国外的喷涂机器人，同时在国外喷涂机器人的基础上开展研究，并研发周边技术，在喷涂机器人产品中先后开发出PJ系列电液伺服喷涂机器人PJ．1、PJ．1A、PJ．IB、PJ-500和EP系列电动喷漆机器人EPS．500、EPR 一600等。近年来由于国内汽车制造业和大型的机械制造业的发展和需求，我国的许多汽车厂家和制造业公司也正在开发和研究适合自己的喷涂机器人。同时许多国外知名喷涂机器人厂家纷纷与国内企业合作或者在国内设立分公司。如MOTOMAN与国内首钢合作，生产和研发喷涂等工业机器人；ABB也在中国的上海和北京设立分公司，主要销售喷涂和非喷涂两类工业机器人。到目前为止，喷涂机器人己成为国内市场上最多，但国内自主研发和生产的喷涂机器人一般工作不够稳定，机器人重复精度低，使用寿命短，喷涂质量不理想，至今还未成功应用于汽车车身喷涂生产线。国内使用喷涂机器人的汽车制造厂家基本上都是采用国外的喷涂机器人，并且很多是照搬国外整条生产线，却普遍存在消化难、维修难、升级难等问题，从而难以真正发挥设备的作用，也有少数企业采用人工半自动喷涂，喷涂产品的质量难以保证，工人劳动强度大，而且涂料对人体健康有很大的损害，因而开发适合于国内生产实际的高精度的喷涂机器人系统显得非常迫切和必要。 三、我组经过细心讨论研究如下