华科大机械原理课后习题答案 第五、六、七章作业 5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.) 解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向. 依题意可得, i41 i46; 应有: 解之,得 5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h.
解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为 i H14 由此可解得: (负号表示与n 1反向) ; 5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7. 解: 依题意, n2 i34
对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为: i H 36 ; 由此解出 (负号表示与n 2反向); 进而 n 7= ; 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1， 4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30，7z =90， 8z =30，9z =20，10z =50，轮1的转速1n =100r/min,试求轮10的 转速10n 。 解： 1n =100 则2n =2 1 1n =50r/min 在3-4-5-2 中，H n 35= 35 2523z z n n n n -=-- 在3’-5-5’-6-7中 ' 37 575'37'3z z n n n n n H -=--=
工业机器人原理及应用实例 一、工业机器人概念 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用 机械装置；由计算机控制，是无人参与 的自主自动化控制系统；他是可编程、 具有柔性的自动化系统，可以允许进行 人机联系。可以通俗的理解为“机器人 是技术系统的一种类别，它能以其动作 复现人的动作和职能；它与传统的自动 机的区别在于有更大的万能性和多目 的用途，可以反复调整以执行不同的功 能。” 二、组成结构 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座 和执行机构，包括臂部、腕部和手部， 有的机器人还有行走机构。大多数工业 机器人有3～6个运动自由度，其中腕 部通常有1～3个运动自由度；驱动系 统包括动力装置和传动机构，用以使执 行机构产生相应的动作；控制系统是按 照输入的程序对驱动系统和执行机构 发出指令信号，并进行控制。 三、分类 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直 角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升 降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部 能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有 多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。 点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、 装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机 构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和 涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程 输入型是将计算机上已编好的作业程 序文件，通过RS232串口或者以太网等 通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵 盒)，将指令信号传给驱动系统，使执 行机构按要求的动作顺序和运动轨迹 操演一遍；另一种是由操作者直接领动 执行机构，按要求的动作顺序和运动轨 迹操演一遍。在示教过程的同时，工作 程序的信息即自动存入程序存储器中 在机器人自动工作时，控制系统从程序 存储器中检出相应信息，将指令信号传 给驱动机构，使执行机构再现示教的各 种动作。示教输入程序的工业机器人称 为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作； 如具有识别功能或更进一步增加自适 应、自学习功能，即成为智能型工业机 器人。它能按照人给的“宏指令”自选 或自编程序去适应环境，并自动完成更 为复杂的工作。 四、主要特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (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。
第二章机器人系统简介 2.1 机器人的运动机构（执行机构） 机器人的运动机构是机器人实现对象操作及移动自身功能的载体，可以大体 分为操作手（包括臂和手）和移动机构两类。对机器人的操作手而言，它应该象 人的手臂那样，能把（抓持装工具的）手依次伸到预定的操作位置，并保持相应 的姿态，完成给定的操作；或者能够以一定速度，沿预定空间曲线移动并保持手 的姿态，并在运动过程中完成预定的操作。移动机构应能将机器人移动到任意位置，并保持预定方位姿势。为此，它应能实现前进、后退、各方向的转弯等基本 移动功能。在结构上它可以象人、兽、昆虫，具有二足、四足或六足的步行机构，也可以象车或坦克那样采用轮或履带结构 2.1.1 机器人的臂结构 机器人的臂通常采用关节——连杆链形结构，它由连杆和连杆间的关节组 成。关节，又称运动副，是两个构件组成相对运动的联接。在关节的约束下，两 连杆间只能有简单的相对运动。机器人中常用的关节主要有两类： (1) 滑动关节(Prismatic joint): 与关节相连的两连杆只能沿滑动轴做直 线位移运动，移动的距离是滑动关节的主要变量，滑动轴一般和杆的轴线重合或 平行。 (2)转动关节(Revolute joint): 与关节相连的两连杆只能绕关节轴做相对 旋转运动，其转动角度是关节的主要变量，转动轴的方向通常与轴线重合或垂 直。 杆件和关节的构成方法大致可分为两种：(1) 杆件和手臂串联连接，开链机 械手(2) 杆件和手臂串联连接，闭链机械手。 以操作对象为理想刚体为例，物体的位置和姿态各需要3 个独立变量来描 述。我们将确定物体在坐标系中位姿的独立坐标数目称为自由度（DOF（degree of freedom））。而机器人的自由度是由有关节数和每个关节所具有的自由度数决定的（每个关节可以有一个或多个自由度，通常为1 个）。机器人的自由度是独立的单独运动的数目，是表示机器人运动灵活性的尺度。（由驱动器能产生主动 动作的自由度称为主动自由度，不能产生驱动力的自由度称为被动自由度。通常 开链机构仅使用主动自由度）机器人自由度的构成，取决于它应能保证完成与目 标作业相适应的动作。分析可知，为使机器人能任意操纵物体的位姿，至少须 6DOF，通常用三个自由度确定手的空间位置（手臂），三个自由度确定手的姿态（手）。比较而言，人的臂有七个自由度，手有二十个自由度，其中肩3DOF，肘2 DOF，碗2DOF。这种比6 还多的自由度称为冗余自由度。人的臂由于有这样的冗余性，在固定手的位置和姿态的情况下，肘的位置不唯一。因此人的手臂能灵 活回避障碍物。对机器人而言，冗余自由度的设置易于增强运动的灵活性，但由 于存在多解，需要在约束条件下寻优，计算量和控制的难度相对增大。 典型的机器人臂结构有以下几种： (1)直角坐标型(Cartesian/rectanglar/gantry) (3P) 由三个线性滑动关节组成。 三个关节的滑动方向分别和直角坐标轴x,y,z 平行。 工作空间是个立方体 (2)圆柱坐标型(cylindrical)(R2P) 由一个转动关节和两个滑动关节组成。 两个滑动关节分别对应于圆柱坐标的径向和垂直方向位置，一个旋 转关节对应关于圆柱轴线的转角。 工作区域为矩形截面的旋转体。 (3) 球坐标型(spherical) (2RP) 两个转动关节和一个滑动关节分别实现手的左右，上下及前后运动。 工作区域是扇形旋转体。 (4)关节坐标型(articulated/anthropomorphic)(3R)
《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。（对） 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。（错） 3. 对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。（对） 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。（错） 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。（错） 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。（对） 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。（对） 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。（错） 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。（对） 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。（对） 11. 腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。（对） 12. 机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。（错） 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。（对） 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。（错） 15. 感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。（对） 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，称之为智能机器人。（对） 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。（错） 18. 20世纪50年代中期，机械手中的液压装置被机械耦合所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人。（错） 19. 一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。（对） 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制，可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器，是技术较为先进的机器人。（对） 1. 刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。（对） 2. 机构自由度只取决于活动的构件数目。（错） 3. 活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。（对） 4. 机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量，求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。（对） 5. 机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿，求机器人实现此位姿的关节变量。（对） 6. 机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。（对） 7. 对于机械臂的设计方法主要包括为2点，即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。（错） 8. 球面坐标型机械臂主要由一个旋转关节和一个移动关节构成，旋转关节与基座相连，移动关节与末端执行器连接。（对） 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。（对） 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。（对） 11. 腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。（对） 12. 刚体在空间中只有4个独立运动。（错） 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。（对） 14. 在机构中，每一构件都以一定的方式与其他构件相互连接，这种由两个构件直接接触的可动连接称为运动副。（错） 15. 运动副可以根据其引入约束的数目进行分类，引入一个约束的运动副称为二级副。（错） 16.通过面接触而构成的运动副，称为低副；通过点或线接触而构成的运动副称为高副。（对） 17. 两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。（错） 18. 构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。（对） 19. 在平面机构中，每个构件只有3个自由度。每个平面低副（转动副和移动副）提供1个约束，每个平面高副提供2
北京电影学院2013～2014学年第一学期课程考试 一、选择题（每小题1分，共10分） 1、一般圆柱齿轮传动的接触强度是按啮合时的情况进行计算的。 A. 单对齿啮合的最高点 B. 齿顶 C. 节点 D. 啮合的极限点 2、渐开线花键通常采用的定心方式是。 A.齿侧定心 B. 外径定心 C. 内径定心 D.齿形定心 3、将齿轮的轮齿做成鼓形齿是为了减小。 A. 载荷沿接触线分布不均匀 B. 动载荷 C. 冲击 D. 齿间载荷分配不均 4、普通螺纹中同一公称直径按分为粗牙螺纹和细牙螺纹。 A. 升角的大小 B. 旋向 C. 牙型角的大小 D. 螺距的大小 5、当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求键布置。 A.在同—直线上 B.相隔900 C．相隔1200 D相隔1800 6、在普通圆柱蜗杆中只有的轴向压力角为标准值（20 ）。 A. 阿基米德蜗杆 B. 法向直廓蜗杆 C. 渐开线蜗杆 D. 锥面包络蜗杆
7、45号钢经调质处理，在常温下工作的轴，当计算表明其刚度不够时，应采取的正确措施是。 A. 改用合金钢 B. 改变表面粗糙度 C. 增大轴的直径 D. 提高轴的表面硬度 8、下面的联轴器中在工作时具有缓冲减振作用的联轴器是。 A. 刚性联轴器 B. 十字滑块联轴器 C. 齿式联轴器 D. 弹性柱销联轴器 9、在各种基本类型的向心滚动轴承中_____ 不能承受轴向载荷。 A. 调心球轴承 B. 圆柱滚子轴承 C. 调心滚子轴承 D. 深沟球轴承 10、一般转速、一般载荷工作的正常润滑的滚动轴承其主要失效形式是_ __。 A. 滚动体碎裂 B. 滚动体与滚道产生疲劳点蚀 C. 滚道磨损 D. 滚道压坏 二、判断题（每小题1分，共10分） （）1、型号为7210的滚动轴承，表示其类型为角接触球轴承。 （）2、滚动轴承的基本额定寿命是指可靠度为90%的轴承寿命。 （）3、公称接触角的深沟球轴承，只能承受纯径向载荷。 （）4、角接触球轴承的派生轴向力是由其支承的轴上的轴向载荷引起的。 （）5、滚动轴承的基本额定动载荷是指在载荷作用下轴承工作转时，90%轴承的不发生疲劳点蚀 （）6、滚动轴承内座圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。 （）7、当载荷较大时，可选用滚子轴承，对轻、中载荷应选用球轴承。 （）8、滚动轴承的失效形式有下列三种：磨粒磨损，过度塑性变形、疲劳点蚀，其中最常见的一种是磨粒磨
《机械工程专业英语》翻译李光布饶锡新主编华中科技大学出版社Lesson11 numerical control Introduction One of the most fundamental concepts in the area …………………… 数控就是用一个穿孔的纸带或存储的程序来控制机床，美国电子工业协会对数字控制所下的定义为：“一个各项工作都有在各点上直接插入的数字来控制的系统，该系统必须至少能够自动解释这些数字中的部分。”生产某个零件所需要的数据被称作这个零件程序数控比先前的手工操作生产更多的机械设备，数控机床能够自动的生产不同种类的零件，并且这些零件都有各种各样复杂的加工工艺过程，数字控制使得制造者们可以承担产品的加工，其产品的加工从经济的观点上看使用人工控制机床和加工过程是不太可行的的当一个孔被钻或冲出后，刀具向上撤回快速移动到下一个位置，重复这个步骤，路线沿着一个位置到另一个位置在某一方面是很重要的，他必须挑选一个是经过的时间减少、更有效（的路线）。点对点的系统主要用于钻床、冲床和连续的铣工序中 最近对DNC（现在表示分布式数字控制）的定义涵盖了“使用主计算机作为控制系统，来管理大量的带有机载微型计算机的独立的计算机数控机床”的含义。这种系统提供了更大的存储和计算机能力来灵活的克服直接数控的缺陷。 计算机数字控制是由控制微型计算机作为机器集成的部分或某种设备一部分的系统（如机载计算机）。零件程序由编程者事先准备好，该程序应结合由绘图软件包和加工仿真中获得的信息，从而确保零件没有程序缺陷。机器操控者可以很容易的通过手工对机载计算机进行控制，操作者能够直接对程序进行修改，并为不同的零件制定和存储程序 Lesson14 CAM TEXT 1.introduction Computer-aided manufacturing involves the use of …………………… 计算机辅佐制造的含义是：使用计算机和计算机技术来协助产品制造的所有环节，其中包括加工工艺和生产的辅助设计、加工、生产计划制定、管理和质量控制等！ 由CAD开发的数据库首先被存储，然后由CAM做进一步的处理，转化为对生产设备和材料处理设备进行操作和控制所必须的数据和命令，对产品的质量进行自动的检测和测试！ CAD\CAM的出现对制造业有很大的影响，标准化生产的发展和设计努力、试验和原型工作的减少。它已经较大的减少了消耗和提高生产效率成为可能。例如，波音777客机完全被用计算机（无纸的设计），在两千个工作站连接着8台计算机，这个飞机由CAD\CAM软件建造，没有原形或像以前的模型所要求的建立，这个开发的花费大约在60亿。 通过工业社会的历史，许多发明取得专利，并且整个新技术在发展，华特的零件互换性概念、瓦特的蒸汽机和福特的装配线是一部分发展却是最显著的在我们的工业时期，像我们知道的那样，这些发展的每一个都影响了制造业，并且赢得了他们个人应受认可在我们的历史课本中。或许数字计算机技术是唯一比以前技术更快、更大影响制造业的发展。 在计算机辅助设计或计算机辅助制造中交互式计算机制图起着重要的作用，通过使用交互式计算机制图，设计人员可开发被设计产品的图形图像，同时储存这些生成图形图像的电子数据，图像可以以二维三维的实体的形式表现出来，交互式计算机制图图像是由点、线、圆和曲线这些基本的几何元素构成的这些图像一旦创建他们可以通过放大缩小旋转和移动在内的各种各样的方式轻松的来编辑和操 交互式计算机制图系统的典型硬件结构包括计算机、显示器、软盘启动器、、硬盘或两者兼备以及输入设备、如键盘、绘图仪和打印机。这些设备伴随这些软件是现代设计人员用
华科大版机械原理课后习题 答案—第五六七章作业_ -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
华科大机械原理课后习题答案 第五、六、七章作业 5-2. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=28, z2=15, z2’=15, z3=35, z5’=1, z6=100,被切蜗轮的齿数为60,滚刀为单头.试确定齿数比z3’/z5和滚刀的旋向.(说明:用滚刀切制蜗轮相当于蜗杆蜗轮传动.) 解: 以1轮为主动轮,方向如图所示,可得蜗轮6的旋向,进而得滚刀的旋向. 依题意可得, i41 i46; 应有: 解之,得 5-5. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数z1=60, z2=z2’=30, z3=z3’=40, z4=120, 轮1的转速n1=30r/min(转向如图所示).试求转臂H的转速n h.
解: 图中的周转齿轮系,其转化轮系的传动比的计算公式为 i H14 由此可解得: (负号表示与n 1反向) ; 5-8. 在下图所示齿轮系中,已知各轮齿数 z1=20, z2=40, z3=20, z4=80, z4’=60, z5=50,z5’=55, z6=65, z6’=1, z7=60, 轮1、3的转速n1=n3=3000r/min(转向如图所示). 试求转速n7. 解: 依题意, n2
i 34 对于周围齿轮系4’-5-5’-6; 此转化轮系的传动比计算公式为: i H 36 ; 由此解出 (负号表示与 n 2反向); 进而 n 7= ; 5.12 在如图所示齿轮系中，已知各轮齿数1z =20，2z =40，3z =35，'3z =30，''3z =1， 4z =20，5z =75，'5z =80，6z =30， 7z =90， 8z =30，9z =20，10z =50，轮 1的转速1n =100r/min,试求轮10的 转速10n 。 解： 1n =100 则2n = 2 1 1n =50r/min 在3-4-5-2中，H n 35=3 5 2523z z n n n n -=--
仿生机器人的应用及发展 1、仿生机器人发展概述 首先，模仿某些昆虫而制造出来的机器人并非简单。比如，国外有的科学家观察发现，蚂蚁的大脑很小，视力极差，但它的导航能力高超：当蚂蚁发现食物源后回去召唤同伴时，是把这一食物的映像始终存储在它的大脑里，并利用大脑里的映像与眼前真实的景像相匹配的方法，循原路返回。科学家认为，模仿蚂蚁这一功能，可使机器人在陌生的环境中具有高超的探路能力。 其次，不论何时，对仿生机械（器）的研究，都是多方面的，也就是既要发展模仿人的机器人，又要发展模仿其他生物的机械（器）。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。 在机器人向智能机器人发展的时程中，就有人提出“反对机器人必须先会思考才能做事”的观点，并认为，用许多简单的机器人也可以完成复杂的任务。20世纪90年代初，美国麻省理工学院的教授布鲁克斯在学生的帮助下，制造出一批蚊型机器人，取名昆虫机器人，这些小东西的习惯和蟑螂十分相近。它们不会思考，只能按照人编制的程序动作。 几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。有的科学家正在设计金枪鱼潜艇，其实就是金枪鱼机器人，行驶速度可达20节，是名副其实的水下游动机器。它的灵活性远远高于现有的潜艇，几乎可以达到水下任何区域，由人遥控，它可轻而易举地进入海底深处的海沟和洞穴，悄悄地溜进敌方的港口，进行侦察而不被发觉。作为军用侦察和科学探索工具，其发展和应用的前景十分广阔。 同样，研究制造昆虫机器人，其前景也是非常美好的。例如，有人研制一种有弹性腿的机器昆虫，大小只有一张信用卡的1/3左右，可以像蟋蟀一样轻松地跳过障碍，一小时几乎可前进37米。这种机器昆虫最特殊的地方是突破了“牵动关节必须加发动机”的观念。发明家用的新方法是：由铅、锆、钛等金属条构成一个双压电晶片调节器。当充电时，调节器弯曲，充完电了它又弹回原状，反复充电，它就成了振动条。在振动条上装有昆虫肢体，振动条振动就成了机器昆虫
华中科技大学 2008—2009学年第一学期 《机械设计》试卷（A ） 闭卷 专业班级： 学号： 姓名： 总分 1．是非判断题（你认为命题正确的，请在题号后面括号中打√，否则画×；每题2分，共10分） （1）直齿圆柱齿轮传动中，节圆与分度圆永远相等。（ W ） （2）对于受轴向变载荷的紧螺栓联接, 在限定螺栓总拉力的条件下,提高螺栓疲劳强度的有效措施为同时增加螺栓和被联接件的刚度。( ) （3）旧自行车的后链轮（小链轮）比前链轮（大链轮）容易脱链。（ R ） （4）蜗杆传动的中间平面是指过蜗杆轴线且与蜗轮轴线垂直的平面。（R ） （5）同时承受弯矩和转矩的轴称为传动轴。( W ) 2．单项选择题（每小题2分，共10分，多选不得分） （1）一对标准圆柱齿轮传动，若大、小齿轮的材料和（或）热 处理方法不同，则工作时两齿轮间的应力关系属于下列第 种。 A 、σ 1 H ≠σ 2 H ， σ 1 F ≠ σ 2 F ， σ 1 HP = σ 2 HP ， σ 1 FP = σ 2 FP ； B 、 σ1 H =σ2 H ， σ1 F ≠ σ 2 F ， σ 1 HP ≠ σ 2 HP ， σ 1 FP ≠ σ 2 FP ； C 、 σ1 H ≠ σ 2 H ， σ 1 F = σ 2 F ， σ 1 HP ≠ σ 2 HP ， σ 1 FP ≠ σ 2 FP ； D 、σ 1 H = σ 2 H ， σ 1 F = σ 2 F ， σ 1 HP ≠ σ 2 HP ， σ 1 FP ≠ σ 2 FP ； （ σ H 、 σ F 、 σ HP 、 σ FP 分别表示为齿轮的接触应力、弯曲应力、许用接触 疲劳应力、许用弯曲疲劳应力） （2） 在蜗杆传动强度计算中，若蜗轮材料是铸铁或铝铁青铜，则其许用接触 应力与 有关。 A 、蜗轮铸造方法； B 、蜗轮是单向受载还是双向受载； C 、应力循环次数N ； D 、齿面间相对滑动速度。 装 订 线
史上最完整的机器人工作原理解析 很多人一听到机器人这三个字脑中就会浮现外形酷炫、功能强大、高端等这些词，认为机器人就和科幻电影里的终结者一样高端炫酷。其实不然，在本文中，我们将探讨机器人学的基本概念，并了解机器人是如何完成它们的任务的。 一、机器人的组成部分从最基本的层面来看，人体包括五个主要组成部分： 当然，人类还有一些无形的特征，如智能和道德，但在纯粹的物理层面上，此列表已经相当完备了。 机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机大脑。从本质上讲，机器人是由人类制造的动物，它们是模仿人类和动物行为的机器。 仿生袋鼠机器人 机器人的定义范围很广，大到工厂服务的工业机器人，小到居家打扫机器人。按照目前最宽泛的定义，如果某样东西被许多人认为是机器人，那么它就是机器人。许多机器人专家（制造机器人的人）使用的是一种更为精确的定义。他们规定，机器人应具有可重新编程的大脑（一台计算机），用来移动身体。 根据这一定义，机器人与其他可移动的机器（如汽车）的不同之处在于它们的计算机要素。许多新型汽车都有一台车载计算机，但只是用它来做微小的调整。驾驶员通过各种机械装置直接控制车辆的大多数部件。而机器人在物理特性方面与普通的计算机不同，它们各自连接着一个身体，而普通的计算机则不然。 大多数机器人确实拥有一些共同的特性 首先，几乎所有机器人都有一个可以移动的身体。有些拥有的只是机动化的轮子，而有些则拥有大量可移动的部件，这些部件一般是由金属或塑料制成的。与人体骨骼类似，这些独立的部件是用关节连接起来的。
1.2机器人控制技术 工业用机器人主要的用途是完成搬运物体、焊接工件、拧扳手、操纵杆件或旋钮、装配零部件或高空擦玻璃、喷漆等高危、对人体健康有害的作业等各种操作任务。在对这些操作任务进行作业时,机械手末端执行器的工件有的不与外界环境相接触,有的则与外界环境发生接触。对于第一种情况,机器人可以在其工作空间中不受任何约束的自由运动,如喷漆、点焊、搬运等工作。相反,对于后一种情况,机器人末端执行器工件与外界发生接触,这时机器人在执行作业任务,其末端执行器就不能任意的自由运动,而只能在与外界接触环境保持一定大小接触力的一个或几个方向上做受限运动。所谓受限运动,即机器人在受限空间的运动,如机器人精密装配、擦玻璃、打毛刺、上螺钉等就是受限运动的例子。这两种不同情况下,对应机器人的控制要求也不一样。对于自由运动空间,控制的目标是完成机器人对给定期望轨迹的跟踪或点对点的定位运动,这类作业可用位置控制去完成;在受限运动空间,控制的目的不仅使机器人完成轨迹的跟踪,还必须考虑机器人与外界环境间的机械作用力。这是因为对于机器人从事与环境有接触的作业时,会与环境表面产生接触力,而接触力的大小是不确定的,如果接触力过大则会破坏接触表面甚至破坏机器人本身。此时仅采用位置控制则不能达到控制目标。为此,人们设想在位置控制的前提下增加力控制环节,这就出现了力/位置控制。 1.2.1 自适应控制
自适应控制就是根据系统要求的性能指标与实际系统的性能相比较所获得的信息来修正控制器参数或控制规律,使系统能够保持最优或次最优工作状态。也就是说,控制器能够及时修正自己的特性以适应控制对象和外部扰动的动态特性变化,使得整个控制系统始终获得满意的性能。 文献[8]利用机器人动力学模型非线性项参数化的特性得出保证系统全局渐进稳定的自适应控制方法。文献[9]采用线性近似化方法,假设机器人系统参数是慢时变的,通过对机器人动力学的线性化,结合传统模型参考自适应控制方法设计控制器。但如果考虑关节摩擦和外界随机干扰,这种方法就不能达到机器人精确跟踪的目的。文献[10]提出了基于模型的鲁棒自适应轨迹跟踪控制方法,它不要求系统参数缓慢变化,只需知道机器人模型结构,不需要己知是何种未知参数,可以应用与高速运动的轨迹跟踪,给控制器实现提供了很大方便。但该控制方案同多数控制方案一样需要测量关节加速度,考虑到实际应用中大多数工业机器人并没有配置加速度传感器。 1.2.2变结构控制 变结构控制是一类特殊的非线性控制,特殊性表现在系统的“结构”并不固定,而是可以在动态过程中,根据系统当前的状态有目的的变化,迫使系统按预定的“滑动模态”的状态轨迹运动,因此又称变结构控制为滑模变结构控制。该控制方法对于系统的非线性程度、参数时变规律以及外界干扰等不需要精确的数学模型,只要知道它们的变化
机器人技术论文 机器人技术论文 摘要 为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术，计算机控制技术包括范围十分广泛，从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统，又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式，随着计算机的发展，机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能，并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展，以及机器人应用范围的扩大，机器人控制技术正朝着智能化的方向发展，出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。 PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。 它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 关键词：机器人，机器人控制，PID，自动控制
第1章引言 机器人控制的关键技术 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux 上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 第2章机器人PID控制 2.1 PID控制器的组成 PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=Kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t， 因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)； 其中Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。 它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ti和Td）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。 首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。 其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ti和Td可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。 2.2 PID控制器的研究现状 虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。 2.3 PID控制器的不足 在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解
1 介绍 本手册解释ABB机器人的基本操作、运行。 你为了理解其内容不需要任何先前的机器人经验。 手册被分为章，各章分别描述一个特别的工作任务和实现的方法。 各章互相间有一定联系。因此应该按他们在书中的顺序阅读。 借助此手册学习操作操作机器人是我们的目的，但是仅仅阅读此手册也应该能帮助你理解机器人的基本的操作。 此手册依照标准的安装而写，具体根据系统的配置会有差异。 控制柜有两种型号。一种小，一种大。本手册选用小型号的控制柜表示。大的控制柜的柜橱有和大的一个同样的操作面板，但是位于另一个位置。请注意这手册仅仅描述实现通常的工作作业的某一种方法，如果你是经验丰富的用户，可以有其他的方法。 其他的方法和更详细的信息看下列手册。 《使用指南》提供全部自动操纵功能的描述并详细描述程序设计语言。此手册是操作员和程序编制员的参照手册。 《产品手册》提供安装、机器人故障定位等方面的信息。 如果你仅希望能运行程序，手动操作机器人、由软盘调入程序等，不必要读8-11章。
2 系统安全及环境保护 机器人系统复杂而且危险性大，在训练期间里，或者任何别的操作过程都必须注意安全。无论任何时间进入机器人周围的保护的空间都可能导致严重的伤害。只有经过培训认证的人员才可以进入该区域。请严格注意。 以下的安全守则必须遵守。 ?万一发生火灾，请使用二氧化炭灭火器。 ?急停开关（E-Stop）不允许被短接。 ?机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域。 ?在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。 ?搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。 ?意外或不正常情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。 在编程，测试及维修时必须注意既使在低速时，机器人仍然是非常有力的，其动量很大,必须将机器人置于手动模式。 ?气路系统中的压力可达0.6MP，任何相关检修都要断气源。 ?在不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器(Enable Device)。 ?调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。 ?在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 ?突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 ?维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意翻阅或修改程序及参数。 安全事项在《用户指南》安全一章中有详细说明。 如何处理现场作业产生的废弃物 现场服务产生的危险固体废弃物有：废工业电池、废电路板、废润滑油和废油脂、粘油回丝或抹布、废油桶。 普通固体废弃物有：损坏零件和包装材料。
教案首页 课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时 3 教学目的和要求： 1.弄清机器人的基本构成； 2.了解机器人的主要技术参数； 3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构； 4.了解机器人的机身结构； 5.了解机器人的行走机构 重点： 1.掌握机器人的基本构成 2.弄清机器人都有哪些主要技术参数 3.机器人的手部、腕部和臂部结构 难点： 机器人的手部、腕部和臂部结构 思考题： 1.机器人由哪些部分组成？ 2.机器人的主要技术参数有哪些？ 3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能 否有其它类型的行走机构？
第2章概论 教学主要内容： 2.1机器人的基本构成 2.2机器人的主要技术参数 2.3人的手臂作用机能初步分析 2.4机器人的机械结构构成 2.5机器人的手部 2.6机器人的手臂 2.7机器人的机身 2.8机器人的行走机构 本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部、。机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。 2.1机器人的基本构成 简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。 不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。
●是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体， 关节通常分为转动关节和移动关节，移动关节允许连杆做直线移动，转动关节仅允许连杆之间发生旋转运动。 个主要部●常规的驱 接地与臂、腕或手上的机械连杆或关节连接在一起，也可以使用齿轮、带、链条等机械传动机构间接传动。 ●感知系统 ．．．．由一个或多个传感器组成，用来获取内部和外部环境中的有用信息，通过这些信息确定机械部件各部分的运行轨迹、速度、位置和外部环境状态，使机械部件的各部分按预定程序或者工作需要进行动作。传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。 ●控制系统 ．．．．其任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。若机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统又可分为程序控制系统、
华中科技大学机械大类 机械原理考试试题 专业＿＿＿班号＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿ 一、（共18分）是非判断题（对的填T，错的填F）每小题一分 1.平面运动副按其接触特性,可分成转动副与高副;( F )。 2 平面四杆机构中，是否存在死点，取决于机架是否与连杆共线。(F) 3 一个K大于1的铰链四杆机构与K=1的对心曲柄滑块机构串联组合，该串联组 合而成的机构的行程变化系数K大于1。(T) 4．与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是可实现各种预期的运动规律。(T) 5．渐开线直齿圆柱齿轮传动的重合度是实际啮合线段与齿距的比值。(F) 6．渐开线直齿圆柱齿轮与齿条啮合时，其啮合角恒等于齿顶圆上的压力角。（F）7．斜齿圆柱齿轮的标准模数和标准压力角在法面上。（T 8、曲柄滑块机构中，当曲柄与机架处于两次互相垂直位置之一时，出现最小传动角。(T) 9.平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于零。 (T) 10．一对渐开线圆柱齿轮传动，其分度圆总是相切并作纯滚动，（F 11．一对平行轴外啮合斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件为摸数、压力角、螺旋角大小相等。（F） 12 机械零件和机构是组成机械系统的基本要素。（F） 13机电一体化系统由动力系统、传感系统、控制系统三个要素组成。（F） 14 机械设计有开发性设计、适应性设计、变型设计三类不同的设计。（T） 15 运动系数 反映了在一个运动循环中，槽轮的运动时间在一个间歇周期中所占的比例。（T） 16在齿轮运转时，其中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线运动的齿轮系称为复合齿轮系。（F） 17采用不同的功能原理，能实现机器的同一使用要求或工艺要求。（T） 18表达机械各执行机构（构件）在一个运动环中各动作的协调配合关系的简单明确图，称为机械运动循环图。（T） 二、（6分）试计算下列运动链的自由度数.(若有复合铰链,局部自由度或虚约束,必须明确指出)，打箭头的为原动件，判断该运动链是否成为机构.
工业机器人原理及应用实例工业机器人概念 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 组成结构 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3?6个运动自由度，其中腕部通常有1?3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232 串口或者以太网
等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型 的示教方法有两种：一种是由操作者用手动 控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动 系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨 迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执 行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演 一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息 即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时， 控制系统从程序存储器中检出相应信息，将 指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示 教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称 为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有 识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能， 即成为智能型工业机器人。它能按照人给的 “宏指令”自选或自编程序去适应环境，并 自动完成更为复杂的工作。 四、主要特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (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