虚拟机器人教学平台
技术方案
目录
1需求分析 (1)
1.1客户需求（参考） (1)
1.2业务需求 (1)
1.3功能需求 (2)
1.4非功能需求 (3)
2系统总体设计 (3)
2.1系统结构 (4)
2.2系统部署 (4)
2.3系统使用流程 (5)
2.4界面设计 (6)
2.5技术要求 (6)
3系统功能实现 (6)
3.1功能1 机器人系统认知： (6)
3.2 功能2 (8)
3.3 功能3 (8)
4关键技术及解决途径 (9)
5子系统设计 (9)
5.1功能域1 (9)
5.2功能域2 (9)
1需求分析
1.1客户需求（参考）
本项目拟基于现有先进制造实验中心智能工厂建设一门协作机器人虚拟仿
真课程，基于学科实验教学的特点，围绕立德树人根本任务，建设包含众多机器人
实验教学资源，为学生提供开放、高效的虚实互动网络实验平台。包括从机器人认知、全生产要素建模、机器人正逆运动学、机器人运动规划、多机器人协作、人机协作在
内的机械电子、控制到应用层面的三部分内容，具体如下：
1.机器人认知：利用SolidWorks 软件设计机器人及外围设备的三维仿真模型，建立机器人与外围设备的IO 接口模型，了解机器人减速机的机械结构，通
过对虚拟部件和设备的拆解和操作，实现对机器人以及各生产要素建模和的认
知；
2.机器人运动控制和仿真：通过调整速度及位置参数的方法熟悉机器人的基
本操作及运动指令操作，通过子函数编程的方式实现机器人的正逆运动学操作，
通过面向不同实际任务编程完成机器人轨迹运动仿真；
在此过程中，完成工具坐标和工件坐标、碰撞检测和轨迹追踪训练，建立机器
人安全操作空间概念，为协作机器人引入基础。
3.协作机器人应用：建设面向具体任务的多机器人协作、人机协作综合虚拟
仿真、创新实践等内容，不仅面向单一固定场景，同时可对不同机器人机械、控制
参数进行仿真分析和调节，实现诸如机器人协作装配、人机协同等，完成实验项
目的可编程、可调试及参数优化。
1.2业务需求
需求：基于现有先进制造实验中心智能工厂，建设一门协作机器人虚拟仿真课程；
要求：基于学科实验教学的特点，围绕立德树人根本任务，建设包含众多机器
人实验教学资源；
目的：为学生提供开放、高效的虚实互动网络实验平台。
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（一）机器人系统认知：
使用 SolidWorks 软件打开机器人系统的三维仿真模型：包括本体、示教器、控制器、工件、工具等。可以通过三维仿真模型进行展示。
通过三维仿真模型，了解机器人减速机等机器人本体的内部机械结构； 可以对三维仿真模型进行拆解和操作；
（二）机器人运动控制和仿真：
机器人的基本操作：设置机器人坐标系，关节坐标系或者笛卡尔坐标系， 然后用鼠标拖动各个关节进行运动或者修改末端位置进行控制机器人；
支持简单的 movel/movej/movec 等运动指令操作； 支持通过子函数编程的方式，实现正逆运动学算法，并得到验证； 支持工件坐标系和工具坐标系的转换；（需要配置工件和工件的三维图 形）；
支持碰撞检测；
支持轨迹追踪训练；
支持机器人安全空间查看的功能； 其他机器人实验内容：
坐标变换：刚体空间坐标表示、坐标平移、翻转等。 DH 参数：DH 参数的获取方法、DH 参数的表示、工业机器人的 DH 参数表示；
轨迹规划：直线规划、圆弧规划等； 速度规划:T 型&S 型速度规划。
（三）协作机器人应用：
面向具体任务的多机器人协作：流水线搬运&码垛，至少 2 个机器人。人机协作综合虚拟仿真：支持鼠标拖动末端，实训编程等； 可对不同机器人机械、控制参数进行仿真分析和调节：支持多种机器人； 机器人协作装配、人机协同：支持 2~3 种机器人工作场景。 5 2 3 2
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学生管理：学生登录、学习记录、考核、实验报告、考核、平时成绩等。实验管理：班级管理、实验数据管理、成绩管理、实验问题讨论等； 软件管理：实验内容修改与升级、软件升级、问题反馈网络部署； 其他：同时支持 300 人在线学习。
2 系统总体设计
系统总体设计如下图所示。整个系统分为 3 个部分。网络服务器+本地客户端+实物机器人系统。
● 网络服务器：网络服务器主要是进行客户信息管理、实验管理、权限管
理、客户端管理及登记等。
● 本地客户端：主要是功能性实现，比如机器人认识、机器人控制与仿真、协
作机器人的应用等，将这些资源全部打包在客户端，这样，客户在进行操作的时候。客户端的操作日志，返给服务器。同时，在本地客户端， 可以通过另外安装的组件，连接实物机器人系统。
● 实物机器人系统：只能通过本地客户端和实物机器人系统连接，不支持
远程控制机器人。
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2.1系统结构
2.2系统部署
网络服务器，考虑到成本和高校的特殊需求，将服务器部署在学校实验室内，如果有机器人实验室，可以部署在一起。需要将服务器和校园网进行互联。
客户端，需要从服务器下载到本地运行；
校园网规划设计方案 21 世纪将是人类全面进入信息化社会的世纪， 21 世纪的教育必须适应信息化社会对教育的需求。为此，各个国家高度重视信息技术对教育的影响和作用，重新调整教育目标，制定教育改革方案，加快推进教育信息化建设。近年来我国也开始重视并特别强调教育信息化。另一方面，在高等教育竞争日趋激烈的大环境下，建设数字化校园，实现教育信息化，强化各项管理，提升综合实力，是各高校的一项紧迫任务。今后学生选择高校，不光是听口碑，看师资，更直接的是通过Internet，接触各所高校的教学科研基本情况。所以，从某种意义上讲，数字化校园还是学校的一Internet名片，一个永远放映的宣传片。一流的高校必将拥有一流的数字化校园并通过此窗口向世界展示自身的实力和形象。 1数字化校园的概念 数字校园是在传统校园的基础上，利用先进的信息化手段和工具，将现实校园的各项资源数字化，形成的一个数字空间，使得现实校园在时间和空间上延伸开来。它是以网络为基础，从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）、到活动（包括教学、管理、服务、办公等）的全部数字化。 应用管理：为应用程序设定一系列外部接口规，使得遵循标准的应用能够方便地集成，接口规分为核心集、扩展集和可选集，支持不同级别接口规的应用的集成度不同； 用户管理与认证：提供统一的用户管理与认证，并提供用户单点登录； 权限管理：为用户和应用、以及应用之间的访问权限管理提供统一的规，使得新应用能够被自动发现并被用户使用； 数据交换：提供统一的信息视图和标准的数据交换服务，使得应用之间数据交换规化。 资源检索和查询：提供给用户方便的检索功能，使用户在众多的数字化校园中迅速查找到自己所需要的资源和信息。 管理信息系统：包括教务、科研、财务、人力资源、设备资产、档案等各种管理信息系统等； 数字图书馆：将学校中各种数字图书资源（包括期刊、书籍、论文等）
最佳校园工程设计帖-某大学校园网设计方案(组图) 概述 总设计师：讲师 机构：国家重点大学院校 校园占地面积：146.57万平方米 校舍建筑面积：1070875.64平方米 教职工人数：2000 学生总数:：1.7万余人 网络面临的挑战：建立一个可扩展的、高速的、充分冗余的、基于标准的网络，该网络能够支持融合了话音、视频、图像和数据的应用程序。 关键网络系统：3640路由器、2950 24口交换机（2950-24）、3550交换机、4006交换机
网络解决办法： 对校园网系统整体方案设计 对访问层交换机进行配置 对分布层交换机进行配置 对核心层交换机进行配置 对广域网接入路由器进行配置 对远程访问服务器进行配置 对整个校园网系统进行诊断 分析： 路由、交换与远程访问技术不仅仅是思科的课程及考试的重点。更是现代计算机网络领域中三大支撑技术体系。它们几乎涵盖了一个完整园区网实现的方方面面。常常有学员说无法学以致用，其实，课程中的每个章节都对应着实际工程中的每个小的案例。只不过，实际工程是各个小案例的综合。在遇到一个实际工程的时候，我们不防采用自顶向下、模块化的方法、参考3层模型来进行工程的设计和实施。 路由技术：路由协议工作在参考模型的第3层，因此它的作用主要是在通信子网间路由数据包。路由器具有在网络中传递数据时选择最佳路径的能力。除了可以完成主要的路由任务，利用访问控制列表（，），路由器还可以用来完成以路由器为中心的流量控制和过滤功能。在本工程案例设计中，内网用户不仅通过路由器接入因特网、内网用户之间也通过3层交换机上的路由功能进行数据包交换。 交换技术：传统意义上的数据交换发生在模型的第2层。现代交换技术还实现了第3层交换和多层交换。高层交换技术的引入不但提高了园区网数据交换的效率，更大大增强了园区网数据交换服务质量，满足了不同类型网络应用程序的需要。现代交换网络还引入了虚拟局域网（，）的概念。将广播域限制在单个内部，减小了各间主机的广播通信对其他的影响。在间需要通信的时候，可以利用间路由技术来实现。当网络管理人员需要管理的交换机数量众多时，可以使用中继协议（，）简化管理，它只需在单独一台交换机上定义所有。然后通过协议将定义传播到本管理域中的所有交换机上。这样，大大减轻了网络管理人员的工作负担和工作强度。为了简化交换网络设计、提高交换网络的可扩展性，在园区网内部数据交换的部署是分层进行的。园区网数据交换设备可以划分为三个层次：访问层、分布层、核心层。访问层为所有的终端用户提供一个接入点；分布层除了负责将访问层交换机进行汇集外，还为整个交换网络提供间的路由选择功能；核心层将各分布层交换机互连起来进行穿越园区网骨干的高速数据交换。在本工程案例设计中，也将采用这三层进行分开设计、配置。 远程访问技术：远程访问也是园区网络必须提供的服务之一。它可以为家庭办公用户和出差在外的员工提供移动接入服务。远程访问有三种可选的服务类型：专线连接、电路交换和包交换。不同的广域网连接类型提供的服务质量不同，花费也不相同。企业用户可以根据所需带宽、本地服务可用性、花费等因素
机器人方案模板 篇一：机器人设计课程设计模板 机器人设计与制作课程设计 设计(论文)题目 姓名：学号：学院：专业：年级 年月日 目录 1总体方案（此提纲供参考） 题目分析 总体方案设计 2设计及说明 器件或模块选择主要程序流程图设计 3关键问题或程序关键段落说明 4调试说明、结果记录及分析 调试说明 结果记录与分析 5课程设计收获及心得（避免空洞和赞美的话，写自己设 计的心得体会，可以不写，但绝不可重复） 6参考文献（此部分可不写） 篇二：工业机器人建设项目规划设计方案 目录
第一章总论................................................. .. (1) 第二章项目提出的背景和必要性 (5) 第一节项目建设背景 ................................................ . (5) 第二节项目建设的必要性 ................................................ (5) 第三节项目建设的先进性 ................................................ . (11) 第三章市场分析与建设规模 ................................................ . (13) 第一节市场分析 ................................................ (13) 第二节建设规模 ................................................
校园网络设计方案
第一章建网原则 实际上，我国中小学所耗费的信息技术投入远不止上述经费。国人在进行投入的过程中总是追求时髦、讲面子。不考虑学校的实际情况，严重脱离中国的国情和经济发展现状，要知道我们一直是世界上人均收入排名在一百多位的发展中国家。 接着全国兴起了装备计算机的热潮，重点中学和好一点的乡镇中小学开始全面装备286、386计算机，当时的计算机每台近两万元左右，使用不到两年，软件升级，WINDOS全面取代DOS系统，286、386计算机全面淘汰（由此全国又损失数百亿元）.这时候486计算机全面登场，并立即淘汰，586以及档次与配置更高的计算机面世。我们的学校在这场计算机的变革中，就不停的跟在后面赶，不停的被淘汰，由于有些学校领导片面追求时髦、面子，而给学校和国家造成了无法估计的损失。 现在教育部提出：一定的时间内在国内普及信息技术教育，实行"校校通"工程；可是由于一些大的计算机厂家在不停的炒作，进行误导，使得我们有些学校校长、少数教育领导干部头脑发热起来了，认为：校校通就是校园网，校园网就是计算机网；学校为了完成上面下达的任务，不顾本校的实际情况，不顾当地的实际情况，大规模的建
设计算机网，造成学校大量负债，而这个所谓的校园网自从建立起 来后就面临着淘汰，为什么呢？目前，我国大部份的学校连基本的广播网、有线电视网都没有，有的学校的教师连计算机的最简单的常识也没有，更谈不上如何使用它们。在上述情况下，我们在进行校园网建设的过程中应该保持清醒的头脑，花最少的钱、获得最大的效果。 校园网络作用主体不清 建立一个好的校园网络系统包括广播系统、教学管理系统、计算机网络系统等等。计算机网络系统是校园网络系统中的一个组成部份。他们之间是相互补充、相互完善，而不是相互取代的。建设校园网的目的是用于老师传授知识和学生获得知识。传授知识有三种方式：图像，声音，文字。现在一般的人重视的是文字方面知识传授,而忽略 了用图像和声音进行大众的知识传授。文字是声音和图像的补充和记载。从传播知识的作用范围来讲，广播系统传播的范围最广。从设备的增值性来看：最实用的是计算机，其次是教育系统应用软件和广播系统。因此，我们在建校园网时，应先从简易经济和适用的系统做起，再建计算。 第二章校园网的规划设计 2．1校园网建设核心 随着网络规模的扩大和用户数量迅速增加，并且由于院校合并形成了分布于多个校区的校园网，网络结构日趋复杂，网络结点数剧
某大学校园网规划与设计 一、问题分析： 在网络信息时代的今天，面向新的需求和挑战，为了学校的科研、教学、管理的技术水平，为研究开发和培养高层次人才建立现代化平台，几乎所有高校都建立了基于Intranet/Internet技术的高速多媒体校园网。 整个高速多媒体校园网建设原则是"经济高效、领先实惠"，既要领先一步，具有发展余地，又要比较实惠。校园网是集计算机技术、网络技术、多媒体技术于一体的系统，能够最大限度地调动学生对教学内容的参与性以及积极性。校园网建设的目标主要是建立以校园网络为基础的行政、教学及师生之间交互式管理系统，逐步建立学校信息管理网络，实现办公自动化；为开展网上远程教学、多媒体交互式立体教学模式的探索提供高速、稳定的支持平台；逐步建立计算机辅助教学、计算机辅助考试等系统，为实现多媒体课件制作网络化，教师备课电子化、多媒体化打好基础；保证网络系统的开放性、可持续发展性，便于以后集成视频会议、视频点播等高层次教学功能。 2. 解决方案提出及论证 校园网建设已逐渐成为信息化时代高校优先考虑的课题，这与我国倡导的素质教育息息相关。本设计从某大学建设校园网的过程中，着重论述了校园网设计方案的研究与实施过程。本方案首先就某大学校园网设计建设的相关知识技术要求作了必要的介绍，然后重点就综合设计方案的多方面展开论述，并给出具体的实施方案和设备选型。 学校现有3栋教学楼，每栋最高5层，每层最多200台PC机，宿舍楼共30栋，每栋最高7楼，每层最多1000台PC机，办公楼最高3层，每层30台PC机。
本方案实现以学校教学楼为中心的34幢建筑物，拟包括办公楼50个信息点、教学楼100个信息点以及宿舍300个信息点（总共450个信息点），以超5类布线标准的局域网结构化布线。按照EIA/TIA568B（国际商用建筑物布线系统标准）设计要求，不仅要选择符合国际标准的布线材料和设备，而且要按照其标准进行设计和施工。根据招标方要求，拟选择符合国际标准的著名的布线厂商----美国AMP公司的产品和技术。 为建成一个具有高可靠性和开放性的校园网络，它应支持流行的SNMP等网络管理协议；采用Internet上的标准协议--TCP/IP协议，提供校园内部及面向全球的WWW服务、FTP服务、NEWS服务、电子邮件服务，实现与国际互联网的完全接轨；同时它还应具有支持通用大型数据库的功能，支持多种协议，具有良好的软件支持；采用模块化结构设计，容易升级；还应针对学校的教学特点，具有一些基本的教学功能，以完成学校的基本教学任务。 3. 所需设备描述、网络拓扑及简要配置方案 一、校园局域网建设项目结构化布线设计 （1）结构化布线系统 结构化布线系统是建筑物或建筑群内的传输网络，它既能使数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此连接，也能使这些设备与外部通信网络相互连接，包括建筑物到外部网络线路上的连线点，与工作区的数据终端之间的所有电缆，以及相关联的布线部件。一个良好的结构化布线系统对其服务的设备有一定的独立性，并能互连许多不同的通信设备如数据终端、PC和主机以及公共系统装置。一般布线系统有六个子系统组成：建筑群间子系统，设备间子系统，管理区子系统，垂直（主干）子系统，水平子系统，工作区子系统。
**学校 机器人课程设计 名称___________________________________ 院系电子信息工程系 班级10电气3 _____ 姓名_______ 学号107301336 指导教师 _________ 宋佳______
目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (6) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1 步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2用NorthStar 设计的程序 (9) 第四章总结 (11) 第五章参考文献 (12)
第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95% 的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar 设计完整的机器人追光程序； 5、调试； 6、完成课程设计说明书，内容：方案设计、硬件搭建过程（附照片）、控制算法流 程、程序编写、调试结果、心得体会。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a23791421.html, 虚拟仿真软件在机械专业教学中的应用实践作者：华剑徐小兵 来源：《大学教育》2020年第02期 [摘要]该研究结合新工科建设和工程教育专业认证工程的背景，提出了将虚拟仿真软件用于机械专业教学的方法。总体介绍了机械行业虚拟仿真软件的种类、特点、功能以及适用的课程，详细阐述了SolidWorks、Ansvs、Adams和Matlab这四种软件在机械原理、机械设计、机械控制工程基础等课程的应用、实践表明，将上述软件用于机械专业学生的培养，有助于提高学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力。 [关键词]机械专业;虚拟仿真软件;创新能力;教学 [中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2020） 02-0014-03 近年来，随工程教育中“新工科”建设的快速开展和工程教育专业认证工作的不断推进，国内各高校在机械工程专业的教学中越来越强调对学生科技创新能力和解决复杂T程问题能力的培养[l]。要培养上述能力，离不开科学的实践教学体系和完善的校内外实验基地建设[2]。但目前大多普通本科高校的机械专业实践教学面临如下困难：一是资金、场地和实验人员有限，不能满足培养方案对实践教学所占学时、学分比例以及实验室软硬件建设的要求。二是考虑到对企业管理、安全生产、经济效益等方面的影响，机械制造企业对学生实习实践的接纳程度逐年下降。三是由于教学组织、教学手段和教学方法的原因，部分实践环节的现场教学，对提高学生能力的作用有限。四是实验设备使用频繁，需要定期维护及检修，出故障的概率较高，不利于实践教学的顺利开展。借助于计算机性能的提高、网络技术的发展以及机械工程仿真软件的推广，虚拟仿真实验为解决机械专业实践教学的上述问题提供了有效手段。虚拟仿真教学已在能源动力工程等专业[3]、机械原理、机械设计[4-6]等课程的实践教学中得到了广泛应用，对 现场实践教学形成了有益补充，并成了机械工程教育中的热点。 长江大学机械设计制造及其自动化专业是湖北省品牌专业、教育部特色专业，于2012年人选教育部卓越工程师教育培养计划。在我校机械设计制造及其自动化专业的课程体系中，机械原理、机械设计、机械创新设计、机器人技术基础、工程流体力学与流体机械、毕业设计等课程与教学环节与工程实践结合较为紧密。由于受到传统教学观念、教材内容和教学硬件设施的限制，在以往的教学实践中，教师们主要将重点放在学生对理论知识的理解和考试知识点的掌握上，平时作业主要以公式计算为主，考试主要强调学生对概念、理论公式的记忆，而不太重视学生对理论知识在工程实际中的应用，从而导致学生会推导公式、能够考高分，但不知如何将理论知识运用于工程实践的情况，这就造成了人才培养与企业需求的脱节。为了使人才培养契合新工科与专业认证的要求，近年来，在专业课程教学中，我们结合石油装备行业背景与
六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人机器人能实现哪些功能活动空间（有效工作范围）有多大了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。 六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了从业人员还不能成群体虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢工作范围又怎样去确定动作怎样去编排呢位姿怎样去控制呢各部位的关节又是有怎么样的要求呢等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。
湖南机电职业技术学院 毕业设计 校园网的规划与设计 设计方案 作者姓名欧阳贝伦 所属系部信息工程学院 指导教师吴勇 专业班级计算机网络技术网络1301班
目录 1.1网络设计原则 3 1.2网络需求分析 3 2网络设计解决方案 4 2.1网络系统结构规划 4 2.1.1接入层 4 2.1.2汇聚层 5 2.1.3核心层 5 2.1.4远程接入区域 5 2.2网络拓扑设计 5 2.3网络IP地址规划 6 2. 3.1IP地址合理规划的意义 6 2.4网络设计技术方案特点7 3网络设计技术分析7 3.1校园网络技术分类7 3.2校园网交换技术8 3.3路由技术9 3.4广域网接入技术9 4 设备的选型10 5 投资预算11 6综合布线工程规划12 4.1工程概况12 4.2施工原则12 7总结体会13
1网络设计原则与需求分析 1.1 网络设计原则 ?实用性与先进性 根据学校实际情况和特点，在设计中特别强调实用性与先进性的结合，应采用成熟的网络技术，保证校园网实用；跟踪国际网络技术的新发展，设计技术先进的网络。在保证校园网可靠、实用、先进的基础上，可以提供研究先进网络技术的科研环境，方便学校的科研与开发。 ?开放性与标准化 整个校园网的设计采用开放性的网络体系，以方便网络的升级、扩展和互联。同时，在选择服务器、网络产品时，强调产品支持的网络协议的国际标准化。 ?可靠性与安全性 在校园网的设计中，主要考虑两个层次：一是整个网络的可靠性与安全性，采用高可靠性高安全性的网络体系结构；二是网络设备的安全性和可靠性，主要是采用可带电插拔的模块、配置双电源、端口冗余、设置网络设备的用户表及口令限制等手段。 ?经济性与可扩充性 在满足学校需求的前提下，选用性能价格比高的网络设备和服务器。采用的网络架构和设备，应充分考虑到易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资。 1.2 网络需求分析 湖南机电职业技术学院作为一所高等院校，必须建成一个集学校行政、办公、教学以及师生宿舍上网于一体的校园网络系统。具体需求如下： 管理层需求 （1）办公需求：办公自动化，文档电子化，电子公告牌 （2）E-mail 服务 （3）远程访问 （4）管理需求：会议管理，个人信息管理，公共信息管理， 公文管理，教务综合管理，以及图书馆自动化管理。 教师需求 （1）教学要求：电子备课，资料查阅，文档打印，文档、课件上传/下载，在线答疑（2）教学活动：VOD（或将来需要），学生成绩登入、公布 （3）自学需求：电子图书馆，资料查询 （4）远程访问 （5）E-mail 服务
工业机器人操作机的设计方法和步骤 （1）确定工作对象和工作任务开始设计操作机之前，首先要确定工作对象、工作任务。 1）焊接任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是对其进行弧焊或点焊，则要求机器人的制造精度很高，弧焊任务对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性有很高的要求，点焊任务对机器人的位姿精度有很高的要求，两种任务都要求机器人具备摆弧的功能， 同时要能在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能，故机器人的自由度至少为六个。 2）喷漆任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是喷涂汽车的内部和车门或是复杂曲面物体的表面，则要求机器人手腕要灵活，能够在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能；要求机器人能够在长时间内连续稳定可靠地工作；同时要求机器人具备光滑的流线型外表面，漆、气管线最好能从其横臂和手腕内部通过，使机器人外表不易积漆积灰，不会污染已喷好的工作对象，且漆、气管线也不易损坏；因喷漆机器人是在易燃易爆的工作环境中工作，故要具备防爆的功能。同时对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性也有较高的要求。机器人的自由度至少应为六个。 3）搬运任务：如果工作对象比较笨重，工作任务是定点搬运，定位精度要求高，则对机器人的承载能力和定位精度有高的要求。如果工作对象比较轻巧，工作任务也是定点搬运，但要求轻拿轻放，且定位精度要求高，则对机器人的速度稳定和定位精度有高的要求。 4）装配任务：对机器人的速度稳定密和位姿精度有很高的要求。 有些机器人能完成多种工作任务，如MOTOMAN - SKI20系列机器人，既可以用于搬运也可以用 于点焊，具有快速、精巧、强有力和安全性高的特点；另一种MOTOMAN—SK6/ SK16系列机器人， 可以完成弧焊、搬运、涂胶、喷釉和装配多种任务，具有高速、精巧和可靠性高的特点。 设计新型机器人时，要充分考虑以上诸多因素，并应多参考国内外同类产品的先进机型，参考其设计参数，经过反复研究和比较，确定出所要机械部分的特点，定出设计方案。下面以一台六自由度交流伺服通用机器人为例讲一下设计过程。 （2）确定设计要求 1 ）负载：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的负载。一般喷漆和弧焊机器人的负载为5?6kg。 2 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人未端的最大复合速度和机器人各单轴的最大角速度。 3 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的重复定位精度、如弧焊机器人的重复定位精度为土0.4mm ABB公司开发的Model 5003型喷漆机器人的重复定位精度为土1mm同时要确定构成机器人的零件的精度、臂体的尺寸精度、形位精度和传动链的间隙，如齿轮的精度和传动间隙；还要确定机器人上所用的元器件的精度，如减速器的传动精度、轴承的精度等等。
校园网规划设计方案 导语：校园网建设的必要性学校是否采用最先进的信息和传播 技术是一个有决定性意义的问题,而且十分重要的是,学校应该处于 影响整个社会深刻变革的中心地位。 校园网必须具备教学、管理和通讯三大功能。教师可以方便地 浏览和查询网上资源，进行教学和科研工作;学生可以方便地浏览和 查询网上资源实现远程学习;通过网上学习学会信息处理能力。学校 的管理人员可方便地对教务、行政事务、学生学籍、财务等进行综合管理，同时可以实现各级管理层之间的信息数据交换，实现网上信息采集和处理的自动化，实现信息和设备资源的共享，因此，校园网的建设必须有明确的建设目标。 ①要适应未来网络的扩展和拓扑结构的变化。 ②要能为特定的师生用户或用户组提供访问路径。 ③要保证网络能不间断地运行。 ④当网络扩大和应用增加时，变化的网络结构要能应付相应的带宽要求。⑤使用频率较高的应用能够支持网上大多数的师生用户。 ⑥能合理地分配用户对网内、网外的信息第一文库网流量。 ⑦能支持较多的网络协议，扩大网络的应用范围。 ⑧支持IP的单点传送和多点广播数据流。 1.1项目概况 本次项目是为**中学建设的一个校园网，这个学校有一栋教学楼、一栋实验楼、一栋图书馆、一栋办公楼、两栋女生宿舍和两栋男
生宿舍，教学楼、实验楼都为六层，每层有十个教室，图书馆、办公楼为三层，办公楼一层有十二个办公室，一个办公室内最多有四台计算机，图书馆三楼为电子阅览室，一二层为图书室，学生宿舍有六层，每层有二十四个寝室，每个寝室最多有六台计算机，每个教室或者办公室或者寝室内只安装一个以太网接口，如老师或学生要连接多台计算机需自己配置以太网交换机，该学校的中央机房设在电子阅览室旁边，该校园网中要求每台计算机都能连接互联网，局域网资源共享，局域网内采用VLAN技术限制不同办公室的部分访问。 安全与可靠性 校园网的总体设计原则先进性。以先进、成熟的网络通信技术进行组网，支持数据、语音、视像等多媒体应用，用基于交换的技术替代传统的基于路由的技术; 开放性。网络协议采用符合ISO及其他标准，如IEEE,ITUT,ANSI等制订的协议，采用遵从国际和国家标准的网络设备; 可靠性。选用高可靠的产品和技术，充分考虑系统在程序运行时的应变能力和容错能力，包括交换机、路由器以及网络服务器的可靠性； 可扩展性。网络设计应具有良好的扩展性和升级能力，选用具有良好升级能力和扩展性的设备。在以后对该网络进行升级和扩展时，必须能保护现有投资。应支持多种网络协议、多种高层协议和多媒体应用;
沈阳工程学院 课程设计 设计题目：三自由度微型直角坐标工业机器人模型设计 系别自控系班级测本081 学生姓名步勇捷学号 2008310110 指导教师祝尚臻职称讲师 起止日期：2012年 1 月 2 日起——至 2012 年 1 月13 日止 - I -
沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：三自由度直角坐标工业机器人设计 系别自动控制工程系班级 学生姓名学号 指导教师职称讲师 课程设计进行地点： F430 任务下达时间： 2011年 12月31日 起止日期：2012 年 1 月2日起——至 2012 年 1 月13日止教研室主任年月日批准 - II -
三自由度直角坐标工业机器人设计 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的： 1了解工业机器人技术的基本知识以及单片机、机械设计、传感器等相关技术。 2初步掌握工业机器人的运动学原理、传动机构、驱动系统及控制系统并应用于工业机器人的设计中。3通过学习，掌握工业机器人的驱动机构、控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 1.2 基本要求 1要求设计一个微型的三自由度的直角坐标工业机器人； 2要求设计机器人的机械机构（示意图），传动机构、控制系统、及必需的内外部传感器的种类和数量布局。 3要有控制系统硬件设计电路。 1.3 发挥部分 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）设计过程的资料保留并随设计报告一起上交；报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于3000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 顺序阶段日期计划完成内容备注 1 2012.1. 2 讲解主要设计内容，布置任务打分 2 2012.1. 3 检查框图及初步原理图完成情况，讲解及纠正错误打分 3 2012.1. 4 检查机械结构设计并指出错误及纠正；打分 4 2012.1. 5 继续机械机构和传动机构设计打分 5 2012.1. 6 进行控制系统设计打分 6 2012.1.9 检查控制系统原理图设计草图打分 7 2012.1.10 完善并确定控制系统打分 8 2012.1.11 指导学生进行驱动机构的选择打分 9 2012.1.12 进行传感器的选择和软件流程设计打分 10 2012.1.13 检查任务完成情况并答辩打分 - III -
工业机器人工程应用虚拟仿真教程教学提纲 一、说明 1?'课程的性质和内容 《工业机器人工程应用虚拟仿真教程》课程是髙级技工学校工业机器人应用与维护专业的专业课。主要内容包括：Robot Studio软件的操作、建模、Smart 组建的使用、轨迹离线编程、动画效果的制作、模拟工作站的构建、仿真验证以及在线操作。 2?课程的任务和要求 本课程的主要任务是培养学生熟练操作Robot Studio软件，并能通过Robot StiMio 软件对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护，为学生从事工业机器人工程技术人员打下的必要的专业基础。 通过本课程的学习，学生应该达到以下儿个方面的专业基础。 （1）了解Robot Studio工业机器人仿真软件的基础知识，掌握软件使用方法和技巧。 （2）掌握构建基本仿真工业机器人工作站的方法。 （3）能熟练在Robot Studio软件中创建工件、工具模型。 （4）掌握工业机器人离线轨迹编程方法。 （5）掌握Smart组建的应用。 （6）掌握带导轨和变位机的机器人系统创建于应用方法。 （7）了解ScreenMaker示教器用户自定义界面的操作。 （8）掌握Robot Studio软件的在线功能。 3?教学中注意的问题 （1）本课程教学最好采用理论与实际相结合的一体化教学方式，借助多媒体网络教室，一人一机，使用多媒体课件讲解与软件操作相结合。 （2）理论教学中应帮助学生总结并灵活运用所学的相关知识，本着够用的原则讲授，切忌面面俱到。对工业机器人仿真操作不作深入探讨，仅作一般性了解。 （3）实践教学环节中对工业机器人Robot Studio仿真软件常用功能作简单介绍，重点培养学生使用软件对工业机器人进行基本操作、功能设置、二次开发、在线监控与编程、方案设讣和检验。教师教学中多联系生产实际并选用一些工业上经典的匸业机器人使用案例进行讲解，提高学生对工业机器人进行应用开发、调试、现场维护的能力。 二、学时分配表
工业机器人技术专业人才培养方案（2016级、三年制） 专业名称：工业机器人技术 专业代码： 招生对象：普通高中毕业生及同等学历者 学制与学历：三年制大专
一、制订人才培养方案的依据 为了适应社会经济建设的高速发展，满足社会对工业机器人技术应用高技能人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划》、《机械工业十三五规划》、《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2000]2号）、《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的意见》（教高[2004]1号）与《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》（教高[2006]16号）、《教育部财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》（教职成[2011]11号）、《中国制造2025》及教育部关于发展高等职业教育相关文件精神，结合我公司实际情况，加强工业机器人技术专业的建设，制定了本专业人才培养方案。 二、培养目标与规格 培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。 （一）专业知识 1.具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识； 2.具有传感器应用的基本知识； 3.具有应用机械传动、液压与气动系统的基础知识； 4.具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识； 5.具有交流调速技术的应用知识； 6.具有机械系统绘图与设计的知识； 7.具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识； 8.具有工业机器人原理、操作、编程与调试的知识； 9.具有检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识； 10.具有安全用电及救护常识。 （二）职业能力 1.读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图的能力； 2.测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作的能力；
高校校园网设计方 案(2)
《网络工程设计与应用》实习报告 课题设计：高校校园网设计方案班级： 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：
目录 摘要.............................................................................错误!未定义书签。引言............................................................................................................. .. (3) 第一章、校园网需求分析 (4) 1.1项目背景 (4) 1.2需求分析 (4) 1.2.1网络信息点分布 (5) 1.2.2应用系统需求分析 (5) 1.3当前的网络现状....................................................................................................... (5) 第二章、拓扑图及IP地址分配 (6) 2.1网络拓扑结构图 (6) 2.2 IP地址分配及子网划分 (6)
2.3校园网络系统方案设计总体思路 (7) 第三章、校园网综合设计 (7) 3.1校园网建设原则.................................................................................................................... (7) 3.2校园网建设目标 (8) 3.3校园网建设技术需求 (9) 3.3.1网络系统 (9) 3.3.2主流网络传输技术 (9) 3.3.3网络互联技术 (9)
机器人课程设计报 告
智能机器人课程设计 总结报告 姓名： 组员： 指导老师: 时间:
一、课程设计设计目的 了解机器人技术的基本知识以及有关电工电子学、单片机、机械设计、传感器等相关技术。初步掌握机器人的运动学原理、基于智能机器人的控制理论，并应用于实践。经过学习，具体掌握智能机器人的控制技术，并使机器人能独立执行一定的任务。 基本要求：要求设计一个能走迷宫(迷宫为立体迷宫)的机器人。要求设计机器人的行走机构，控制系统、传感器类型的选择及排列布局。要有走迷宫的策略（软件流程图）。对于走迷宫小车控制系统设计主要有几个方面：控制电路设计，传感器选择以及安放位置设计，程序设计 二、总体方案 2.1 机器人的寻路算法选择 将迷宫看成一个m*n的网络，机器人经过传感器反馈的信息感知迷宫的形状，并将各个节点的与周围节点的联通性信息存储于存储器中，再根据已经构建好的地图搜索离开迷宫的路径。这里可选择回溯算法。对每个网格从左到右，每个网格具有4个方向，分别定义。并规定机器人行进过程中不停探测前方是否有障碍物，同时探测时按左侧规则，进入新网格后优先探测当前方向的左侧方向。探测过程中记录每个网格的四个方向上的状态：通路、不通或未知，探测得到不同状态后记记录，同时记录当前网
格的四个方向是否已被探测过。若某网格四个方向全部探测过则利用标志位表示该网格已访问。为了寻找到从起点到终点的最佳路径，记录当前网格在四个方向上的邻接网格序号，由此最后可在机器人已探测过的网格中利用Dijkstra算法找到最佳路径。并为计算方便，记录网格所在迷宫中行号、列号。并机器人探索过程中设置一个回溯网格栈记录机器人经过的迷宫网格序号及方向，此方向是从一个迷宫网格到下一个迷宫网格经过的方向。设置一个方向队列记录机器人在某网格内探测方向的顺序。设置一个回溯路径数组记录需要回溯时从回溯起点到回溯终点的迷宫网格序号及方向。 考虑到迷宫比较简单，且主要为纵横方向的直线，可采用让小车在路口始终左转或者始终右转的方法走迷宫，也就是让小车沿迷宫的边沿走。这样最终也能走出迷宫。本次课程设计采用此方法。即控制策略为机器人左侧有缺口时，向左进入缺口，当机器人前方有障碍是，向右旋转180°，其余情况保持前进。 2.2 传感器的选择 由于需要检测机器人左侧和前方是否有通路，采用红外传感器对机器人行进方向和左侧进行感知。红外避障传感器是依据红外线的反射来工作的。当遇到障碍物时，发出的红外线被反射面反射回来，被传感器接收到，信号输出引脚就会给出低电平提示信号。本机器人系统的红外避障信号采用直接检测的方式进行，直接读取引脚电平。传感器感应障碍物的距离阈值能够经过调节
虚拟仿真实训平台在实践教学的应用 1虚拟仿真技术的现状 随着互联网技术及虚拟仿真技术的飞速发展，虚拟仿真实训平台平台这一教育资源也逐渐受到了教育界人士的青睐。目前国内投入运营的虚拟仿真实训平台平台屈指可数，以西南交通大学龙绪明教授为例，其率领团队开发的《SMT虚拟实践平台》已于2015 年初完成，目前被西南交通大学、北京理工学院使用；辽宁省交通高等专科学校的《地铁线路控制虚拟仿真》也在轨道交通工程系的实训课程中使用。这些虚拟教学手段的使用在教学过程中改善了教学效果。 2虚拟仿真实训平台的特点 2.1可制定“理、虚、实”一体化的实践教学计划，将虚拟仿真训练有效的应用于实践教学环节中 原有的“理- 实”教学模式是利用现有的实验实训教学环境结合理论内容来进行教学，实践教学过程中，受到实验实训环境不完善、实验耗材昂贵、实验实训环境安全隐患等诸多因素制约，影响了实训的效果，不能达到职业教育对实践教学的要求。在融入了虚拟仿真实训平台基地环境之后，很大程度上解决了上述问题，并且可以在任何时间、地点、终端的情况下进行实践训练，构建出“理、虚、实”一体化的实践教学模式，切实提升学生的实践动手能力。
2.2可设计小概率事件训练方案，在虚拟环境中反复训练学生解决实际生产操作中所出现的故障、问题，避免学生在真实生 产中误操作导致安全事故 电气设备、机械设备对操作者的熟练程度要求比较高，在不熟悉设备的情况下往往会面临高电压、高温度的危险，误操作会导致操作者的受伤或生产企业的损失。虚拟仿真实训平台应用于实践教学，将让学生在面对真实设备前，实现对设备的原理、设备的外观、操作方法、注意事项、小概率事件及维修保养等各个生产环节的熟练掌握，最大程度为学生提供安全保障。 3虚拟仿真实训平台应用研究的必要性 2016年底，辽宁省教育厅将对开发的七个虚拟仿真实训平台基地进行验收，虚拟仿真实训平台基地即将投入运营，如何充分利用虚拟仿真实训平台平台，发挥其在实践教学中的作用，正实现“理、虚、实教学一体化”的问题已迫在眉睫。 通过本文的探讨，为虚拟仿真实训平台基地的开发注入新的思路，并为虚拟仿真实训平台基地的合理使用提供理论依据；丰富虚拟仿真实训平台基地平台的应用及推广体系，为虚拟仿真实训平台平台的应用和推广提供更多建设性的可操作方案。 通过对照传统实训基地教学模式，充分发掘虚拟仿真实训平台基地的教学优势，创建以虚拟仿真实训平台为主体的实践教学模式；利用虚拟仿真技术完善传统实践教学环节，构建科学合理的“理、虚、实”一体化实践教学体系。