设计思路：
一、求取SCHUNK机器臂的D-H参数表，如下：
然后调用函数建立机器人模型。代码如下：
二、画出目标点并采用逆运动学方法规划机器臂的触碰路径
1、画出红色目标点
根据目标点的坐标如下：
[R,L,0], [-R,L,0]
[0,L,R], [0,L,-R]
[R*cos(pi/4), L, R*sin(pi/4)]
[R*cos(pi/4), L, -R*sin(pi/4)]
[-R*cos(pi/4), L, R*sin(pi/4)]
[-R*cos(pi/4), L, -R*sin(pi/4)]
分别以以上坐标点为圆心，调用plot3()和fill3()函数画出红色的圆。代码如下：
2、利用逆运动学原理触碰目标点
根据目标点的坐标和机器臂模型的末端的初始位置坐标，调用transl()函数计算出变换矩阵T，然后调用ctraj()函数进行路径规划，这样就可以将路径规划应用于逆运动学函数ikine()，并显示机器手的动作路径。代码如下：
三、仿真结果如下图：
%SCHUNK机器臂动画仿真
clc;
%*****构建机器臂模型*****
L0=link([0 0 0 0 0],'modified'); %基座标L1=link([-pi/2 0 0 0 0],'modified');
L2=link([pi/2 0 0 0.35 0],'modified');
L3=link([-pi/2 0 0 0.305 0],'modified');
L4=link([pi/2 0 0 0 0],'modified');
L5=link([0 0.3 0 0 0],'modified');
r=robot({L0 L1 L2 L3 L4 L5});
https://www.doczj.com/doc/ab15659649.html,='SCHUNK';%模型名称
drivebot(r)
hold on; %保持模型不被后面覆盖
%******在空间中画出8个目标点****** r1=0.005; %目标点圆半径
R=0.02;
L=0.4;
for i=1:8;
%目标点圆心坐标
x1=R*sin(pi*i/4);
y1=L;
z1=R*cos(pi*i/4);
%画红色目标点圆
t1=0:0.1:2*pi;
xx=x1+r1*cos(t1);
yy=y1+zeros(size(t1));
zz=z1+r1*sin(t1);
plot3(xx,yy,zz);
hold on; %保持
fill3(xx,yy,zz,'r');%填充红色
end
%*****机器臂对目标点进行触碰*****
T0=transl(0.3, 0.305, 0.35); %初始时刻执行器末端位置矩阵（模型创建时已确定）for i=1:8;
x2=R*sin(pi*i/4); %以下3个参数为每次在xyz轴方向上需移动的坐标
y2=L;
z2=R*cos(pi*i/4);
T=transl(x2,y2,z2); %需要到达的目标点位置矩阵
t2=0:0.05:1.5;
TC =ctraj(T0,T,length(t2)); %TC为T0到T的路径规划
T0=T; %将目标点设定为下一次动作的起始点
q=ikine(r,TC); %应用逆运动学函数反解变换矩阵
plot(r,q);
end;
“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
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。
编号： 目录 摘要 (3) 1引言 (3) 2工业机器人技术现状与发展 (3) 2.1工业机器人技术概念 (3) 2.2工业机器人技术发展现状 (3) 2.3技术发展趋势 (5) 3外工业机器人现状 (5) 4国内工业机器人现状 (6) 5工业机器人市场现状 (8) 5.1工业机器人的需求情况 (8) 5.2工业机器人的销售情况 (8) 5.3国内工业机器人的市场特征 (9) 6工业机器人产业未来发展 (9) 7结语 (10) 参考文献 (11)
摘要：机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！ Abstrent：The application of robot has been more and more widely used and the require is bigger and bigger．Its research and development becomes deeper and deeper．This will improve the effective of society and the quality of production．Also it will make great poverty for the society． 关键词：工业机器人技术、市场需求、技术应用、研究进展、发展趋势 一、引言 工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。 二、工业机器人技术现状与发展 2.1工业机器人技术概念 工业机器人由操作机（机械本体）、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、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
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）。
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 -
工业机器人设计方案 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。工业机器人机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。工业机器人机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 目录 1.工业机器人特点有以下几个 2. 工业机器组成结构及工作原理 3.工业机器人有哪些 1.工业机器人特点有以下几个
(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。
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 -
工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算
3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
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 ??? ??? ?=??
matlab实现PUMA机器人的工作空间 PUMA机器人的工作空间主要有前3个关节决定，后3个关节决定姿态。程序编写好了，请看运行结果！ 步长为20度 步长为10度
步长为5度 步长为3度 步长为2度
步长为5度时的XY平面 步长为5度时的XZ，YZ平面
编写时的界面，为运行 源代码如下： function varargout = mypuma(varargin) gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ...
'gui_OpeningFcn', @mypuma_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @mypuma_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [], ... 'gui_Callback', []); if nargin && ischar(varargin{1}) gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1}); end if nargout [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); else gui_mainfcn(gui_State, varargin{:}); end handles.output = hObject; guidata(hObject, handles); function varargout = mypuma_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = handles.output; %步长为20度时的工作空间，2个for循环就搞定 function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles) hold off; for a=(-160:20:160)*pi/180
四自由度机器人手臂设计 ---工作空间分析 050696135 张东红指导老师：刘铁军讲师 第1章绪论 1．1 机器人的概念 我们一直试图为自己的研究对象下一个明确的定义----就象其他所有的技术领域一样----始终未能如愿。关于机器人的概念，真有点像盲人摸象，仁者见仁，智者见智。在此，摘录一下有代表性的关于机器人的定义： 牛津字典： Automation with human appearance or functioning like human 科幻作家阿西莫夫（Asimov）提出的机器人三原则： 第一，机器人不能伤害人类，也不能眼见人类受到伤害而袖手旁观； 第二，机器人必须绝对服从人类，除非人类的命令与第一条相违背； 第三，机器人必须保护自身不受伤害，除非这与上述两条违背； 日本著名学者加藤一郎提出的机器人三要件： 1．具有脑、手、脚等要素的个体； 2．具有非接触传感器（眼、耳等）和接触传感器； 3．具有用于平衡和定位的传感器； 世界标准化组织（ISO）
机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。 细细分析以上定义，可以看出，针对同一对象+所做的定义，其内涵有很大的区别，有的注重其功能，有的则偏重与结构。这也就难怪对同一国家关于机器人数量的统计，不同资料的数据会很大差别。 虽然现在还没有一个严格而准确的普遍被接受的机器人定义，但我们还是希望能对机器人做某些本质性的把握。 首先，机器人是机器而不是人，它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具，它只能是人的某些功能的延伸。在某些方面，机器人可具有超越人类的能力，但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。 其次，机器人在结构上具有一定的仿生性。很多工业机器人模仿人的手臂或躯体结构，以求动作灵活。海洋机器人则在一定程度上模仿了鱼类结构，以期待得到最小的水流阻力。 第三，现代机器人是一种机电一体化的自动装置，其典型特征之一是机器人受微机控制，具有（重复）编程的功能。 1．2 机器人的基本组成和分类 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—环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统。 1．驱动系统 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，这就是驱动系统。 2.机械机构系统
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
第２３卷第２期机械科学与技术Ｖ０１．２３Ｎｏ．２２００４年２月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂｒｕａｒｙ２００４ 段齐骏文童编号：１００３－８７２８（２００４）０２一０２００—０３ 机器人工作空间配置的可靠性规划 段齐骏 （南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４） 摘要：机器人工作空间是机器人远行控制的一个重要指标。本文依据动作可靠性的基本概念，结合机器人动作可靠性评价的基本要求，建立了机器人运动误差分析模型。基于针对机器人工作空间配置的数学描述，给出了机器人工作空间配置的可靠性评价方法与规划策略。运用一个４自由度机器人工作空间规划分析的实例说明，机器人工作空间配置的可靠性规划，是全面完善系统性能的一个有效途径。 关键词：机器人；工作空间；可靠性；规划 中图分类号：ＴＢｌｌ４．３文献标识码：Ａ ＲｅＵａｂｉｌｉｔｙＰｌａｎｉｎｔｈｅＡｒｎｎｇｅｍｅｎｔｏｆａＲｏｂｏｔ’ｓＷｏｒｋｓｐａｃｅ ＤＵＡＮＱｉ．ｊｕｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆａｍｂｏｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｎａｎｔｆａｃｔｏｒ，ｆｏｒｒｏｂｏｔ’ｓｗｏｒｋｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒ０１．Ａｃ－ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｏｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎａｎａＩｙｓｉｓ ｍｏｄｅｌｆｏｒｍｏＶｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｃｏｎｓｉｄ—ｅｒｉｎｇ ｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｍｏｔｉｏｎｒｅｌｉ８ｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｉｓｐ８ｐｅｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｒｒ８ｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅ，ｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｂｏｕｔｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ《ｒｏｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅａｎｄｔｈｅｐｌａｎｏｆｗｏｒ王【ｓｐａｃｅａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｂｙａｎａｃｔｕａｌｅｘａｍｐｌｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｐｌａｎｏｆｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｒｏｂｏｔｗｉｔｈ４ｆｒｅｅ—ｄｏｍｓ，ｉｔｉｓｉｌｌｕｓｔｍｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｐｌａｎｏｆａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅｗｉｌｌｂｅａｎｅ妇ｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｉｍｐｒｏＶｉｎｇ ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｂｏｔ；Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｐｌａｎ 机器人的工作空间是指机器人末端执行器工具中心点所能到达的空间点的集合。一般而言，臂部的自由度主要用来确定手部及工件（或工具）在空间运动的范围或位置，而腕部的自由度主要是用来调整手部及工件（或工具）在空间的姿态。显然，机器人的工作空间取决于臂部的运动。机器人的工作空间及其在此空间内的运动规划同题，一直是机器人研究的主要问题，研究的出发点涉及机器人运动学、动力学及机器人控制等许多方面。但是，根据系统科学的基本观点，相互联系、相互影响、相互作用的组成部分称作系统结构，系统结构与系统环境决定系统动能¨】，机器人的性能实现必然与其工作环境与工作过程密切相关。从这个角度出发，机器人在其工作空间的运动规划问题，应在针对机器人系统及其隶属的复杂系统等多个层面上展开。 机器人系统的动作可靠性是机器人性能的一个重要指标，根据可靠性的基本概念，机器人动作可靠度的定义：机器人在规定的工作时间及规定的使用条件下，准确、及时并协 收稿日期：２００２一０４—０３ 作者简介：段齐骏（１９６４一）。女（汉）。江苏。副教授，博士 Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｙｌｄｕ¨＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ调地完成规定功能的能力。当用概率来描述这种能力时，则称为可靠度。显然，规定的使用条件包括工作空间及工作空间的环境因素，比如温度、粉尘等。由此，可以肯定，机器人的动作可靠性不仅与机器人本身的结构、控制与工作方式有关，还与机器人工作空间配置的合理性有相当大的关系。基于提高或者保障系统可靠性的目的，本文试图就机器人工作空间的合理配置，提出进行可靠性规划的方法。 １机器人动作可靠性评价的基本要求 从系统的角度看，机器 人一般服务于一个复杂系 统，它本身与系统的监控子 系统有着频繁的信息交流， 它的运动控制流程见图ｌ。图ｌ机器人运动控制因此机器人的位姿特性 可以通过伺服系统进行修正，也就是说无论指令所给出的要求是怎样的，只要指令所提出的要求在机器人的工作空间内或者与机器人的设计要求没有冲突，最终机器人总能 完成指令（动作要求），排除因设备故障所带来的动作失
工业机器人毕业设计 目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算 3.5 手臂强度校核
4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
1 绪论 1.1 工业机器人研究的目的和意义 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统 （FMS）、自动化工厂（ＦＡ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）的自动化工具。广泛采用 工业机器人、不仅提高产品的质量与数量而且 也保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强 度、提高劳动生产率、节约材料消耗以及降低 生产成本有着十分重要的意义。与计算机、网 络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益 改变着人类的生产和生活方式。 ２０世纪８０年代以来，工业机器人技术逐渐成熟、并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及工程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 １驱动方式的改变 ２０世纪７０年代后期，日本安川电动机公司研制出了第一台全自动的工业机器人而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。但与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大的提高。因此它逐步代替了采用液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、ＲＶ减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 ２信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制２０多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势 目前，工业机器人有很大一部分应用于制造业的物流搬运中，极大的促进物流自动化，随着生产的发展，搬运机器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。气动机械手大量应用到物流搬运机器人领域。在手爪的机械结构方面根据
课程设计 课程名称机器人学 题目名称空间描点机器人建模仿真学生学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师
目录 1.课程设计要求 (1) 2.空间描点机器人的设计 (2) 2.1机器人构型及坐标 (2) 2.2D-H参数表 (4) 3.正运动学 (5) 3.1齐次变换矩阵 (5) 3.2 空间描点机器人工作空间 (6) 4.几何法求逆解 (7) 5.程序流程图 (8) 6.总结分析 (9) 7.Matlab程序附录 (10) 7.1 Mov_6DOF_Rob_Lnya.m (10) 7.2 DHfk6Dof_Lnya.m (12) 7.3 IK_6DOF_Rob_Lnya.m (13) 7.4 Build_6DOFRobot_Lnya.m (14) 7.5 Erzhihua.m (14) 7.6 draw_Workplace.m (15) 7.7 Matrix_DH_Ln.m (16) 7.8 Connect3D.m (17)
1. 课程设计要求 一，按照附件模板填写，要求有封面和目录，除签名处不能有手写。二，主要内容包括下面几个部分， 1，设计一款六自由度机器人，要求2，3，4，5关节中有一个是滑动关节，其余关节应为转动关节。试构想该机器人的功能，并根据功能设定机器人的介绍参数（杆件长度及关节极限） 2，建立机器人的正运动学模型，进行Matlab 运动仿真。（分析机器人的工作空间，制作机器人各个运动的动画。） 注意事项： 1）要求画出机器人的关节坐标系，列出DH 参数表，以及各个关节间的齐次变换矩阵。 2）Matlab仿真应画出工作空间的立体图和剖面图。采用机器人产品的同学应与实际说明书的工作空间做对比。自行设计的同学要做简单的分析讨论。 3）直接采用例程里面的三自由度机器人该部分得0 分。 3，实现逆运动学轨迹规划 注意事项： 1）这里特指机器人末端的轨迹规划，不是关节空间的轨迹规划。2）要实现控制机器人末端在空间中完成某种轨迹。（如直线，圆弧，心型，写字等） 3）可以采用求解逆运动的方程或者是利用微分运动。 4）写出详细的推导过程（公式）。 5）要求有仿真截图及动画。 6）只能使用matlab 及本课程提供的例程，不能使用工具箱。 7）仅仅使用3自由度例程的同学本部分分数会很低 4，自由发挥项（完成这一部分的同学才能够得到90分以上） 1）机器人完整逆解的求解方式（数值解）； 2）寻找奇异点，分析奇异位型。 5，Matlab程序作为附录应添加在课程设计报告书的最后面。要求在第一页附上程序流程图，注明函数调用过程，此外，程序要排好版。
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势