六自由度串联关节式机器人实验指导书

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实验一：6SPT-1六自由度液压伺服平台综合实验、实验目的：1、掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；2、掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现；3、掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；4、掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。

、预备知识：1、熟练掌握PLC的梯形图语言（LD）编程和结构化文本语言（ST）编程；2、熟练掌握VB6.0编程，能使用VB6.0实现以太网通信；3、有一定的矩阵计算能力。

二、试验原理：1、电液位置伺服控制系统的基本原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。

只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。

控制系统结构图如图3.1所示:图3.1电液位置伺服控制系统结构图2、六自由度平台逆解算法图3.2 空间机构位置关系示意图六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart平台由上、下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压缸两端各连接一个球铰。

六个驱动关节的伸缩运动是独立的由液压比例压力阀控制各液压缸作伸缩运动，从而改变各个驱动缸的长度，使动平台在空间的位置和姿态发生变化。

因此该平台是通过六个驱动杆的协调动作来实现三个线性移动及三个转动共六个自由度的运动。

S tewart平台机构的空间位置关系是指运动平台的六个自由度与六个驱动杆长度的关系，是研究该并联机构最基本的任务，也是机构速度、加速度、误差分析、工作空间分析、动力分析等的基础。

对于6-SPS平台机构，其特点是动静平台铰点共面，考虑到工作空间的对称性要求，将平台的6个铰点分成3组，三组铰点沿圆周120。

均布，动、静平台的相邻两边到中心的夹角分别为30。

和90° o为求解六自由度平台的空间位置关系，首先在静、动平台上分别建立静、动坐标系。

实验 1 机器人的认识1.1 实验目的1、了解机器人的机构组成；2、了解机器人的工作原理；3、了解RBT系列教学机器人的性能指标；4、熟悉机器人的基本功能及示教运动过程1.2 实验设备1、RBT－6T/S02S教学机器人一台；2、RBT－6T/S02S教学机器人控制系统软件一套；3、RBT－6T/S02S教学机器人控制柜一个；4、装有运动控制卡的计算机一台；5、轴和轴套各一个；6、机器人气动手爪和喷笔装置各一套1.3 实验原理机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。

机器人按技术层次分为：固定程序控制机器人，示教再现机器人，智能机器人等。

本课程所使用的机器人为6自由度机器人，均为串联关节式，其轴线相互平行或垂直，能够在空间内进行定位。

教学机器人采用伺服电机和步进电机混合驱动，主要传动部件采用可视化设计，控制简单，编程方便，是专为满足高等院校机电一体化、自动控制等专业进行机电及控制课程教学实验需要和相关工业机器人应用培训需要而最新开发的六自由度机器人，它是一个多输入多输出的动力学复杂系统，是进行控制系统设计的理想平台；它具有高度的能动性和灵活性，具有广阔的开阔空间，是进行运动规划和编程系统设计的理想对象。

机器人按技术层次分为：固定程序控制机器人，示教再现机器人，智能机器人等。

本课程所使用的机器人为六自由度示教再现式机器人。

整个系统包括六自由度机器人1台，电控柜1台，控制卡2块，实验附件1套（包括轴、套），喷绘装置1套、机器人控制软件1套。

机器人采用串联式开链结构，即机器人各连杆由旋转关节或移动关节串联连接，如图1-1所示。

各关节轴线相互平行或垂直。

连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。

关节的作用是连接的两连杆产生相对运动。

关节的传动采用模块化结构，由锥齿轮、同步带、RV减速器和谐波减速器等多种传动结构配合实现。

机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过Windows环境下的软件编程和运动控制器实现对机器人的控制，使机器人能够在工作空间内任意位置精确定位。

串联关节型机器人机构认识和拆解组装实验
串联关节型机器人是一种由多个单独旋转的关节连接在一起的机器人，也被称为自由度机器人，因为它们具有多个独立运动的自由度。

它们通常由一个基座、一个或多个连接器、一些关节和一个末端执行器组成。

这些机器人的特点是它们可以操作复杂的路径和姿态。

串联关节型机器人通常用于制造、装配和处理任务，因为它们可以完成各种复杂的运动。

串联关节型机器人机构的组成包括机械结构和电气控制系统两部分。

机械结构包括机身、臂、手等部件，它们的组合决定了机器人的运动范围和精度。

电气控制系统包括传感器、执行器、控制器等部件，它们的组合决定了机器人的控制精度和功能。

在拆解和组装串联关节型机器人时，需要注意以下步骤：
1.先断开电源，将机器人的所有线缆和电源线拆开，并将其垂
直放置。

2.移除上层的零部件，例如手臂和手端，以方便进行下层零部
件的拆卸和组装。

3.逐层拆卸零部件。

每拆下一层，需要记录下来它们的顺序和
位置，以便重新组装时可以正确地安装它们。

4.清洁拆下来的零部件。

机器人的零部件通常会沾有油脂和灰尘，因此在重新安装它们之前，需要对它们进行清洗和护理。

5.逐层组装零部件。

按照拆卸时的顺序，依次将零部件安装回机器人。

6.测试机器人运动。

在完成组装后，需要对机器人的每个自由度进行测试，以确保每个零部件都已正确安装。

通过这些步骤，可以有效地进行串联关节型机器人机构的拆解和组装，这对于机器人的日常维护和修理非常重要。

毕业设计（论文）材料之二（1）安徽工程大学本科毕业设计（论文）专业：机械设计制造及其自动化题目: UR-06六自由度工业机器人设计作者姓名：导师及职称：导师所在单位：机械与汽车工程学院2012 年6 月10 日安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书2012 届机械与汽车工程学院机械设计制造及其自动化______ 专业学生姓名： _________I 毕业设计（论文）题目中文：UR-06六自由度工业机器人设计英文：UR-06 Six Degrees Freedom of Industrial Robotn 原始资料1.设计要求一份2.三维软件一套；3.相关文献资料若干。

川毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义通过对家用机器人机构设计，希望学生熟悉机电一体化系统的设计过程，以及掌握利用AUTO CAD或UG来绘制二维图形或创建三维实体的能力。

毕业设计环节是教学计划中综合性最强的实践教学环节，对培养学生的思想、工作作风及实际能力、提高毕业生全面素质具有很重要的意义同时，对所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端2、本课题研究的主要内容：（1）根据机器人功能确定其结构；（2）确定运动方案；（3）零件设计与校核1）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过强度校核。

在满足尺寸和强度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承，以降低机器人的成本。

2）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚度校核。

3）齿轮选用：设计中所用的所有齿轮都要经过强度校核。

4）键及花键：设计中所用的所有较重要的键及花键都要经过强度校核。

5）销与螺钉：设计中所用的所有较重要的销与螺钉都要经过强度校核。

（4）机器人运动学及动力学分析；（5）零件图的绘制与建模三维建模及仿真。

3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）各零件二维图，各零件的三维模型，及装配模型。

（3）至少一篇引用的外文文献及其译文；（4）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。

六自由度机械手实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自114学号：********学生姓名：郭2014年12月30日六自由度机械手实验报告一、机械手介绍六自由度机器手是由六个关节组成，每个关节上安装一个电动机，通过控制每个电动机旋转，就可以实现机械手臂的空间运动。

本实验做的六自由度的机械手臂是能实现物品的抓取和移位的机械自动控制机构。

该六自由度机械手臂的底座能进行大角度转动，实现机械抓取物体的移位；关节的俯仰和摆动能实现机械手臂不同位置的抓取物体；手部关节部分关节的变换，手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，能实现物体的抓取和放下。

每个关节自由度都是用电动机转动来实现机械手臂的转动、俯仰和摆动等运动。

六自由度机械手臂每个关节处都有一个小型电机控制，分别能实现个关节的转动、俯仰等动作。

各个电机用采用AT89S52单片机片控制，通过单片机输出程能实现六个电机按照规定角度运动，从而带动关节的运动。

二、机械手的结构1、机械部分本实验中六自由度机械手的机械系统包括机身、臂部、手腕、手部。

图1机械手臂的实物图图2机械手臂的结构简图系统共有6个自由度，分别是a.基座的回转、b.连杆一转动、c.连杆二转动、d..手腕转动、e.手腕旋转、f..手部开合。

前面三个关节确定手部的空间位置，后面三个关节确定手部的姿态。

图3 自由度2、控制部分1、人机通信模块控制系统是机器人的大脑，它的性能优劣直接影响到机器人的先进程度和功能强弱。

机械人控制涉及自动控制，计算机，传感器、人工智能、电子技术和机械等多学科的内容，是一项跨多个学科的综合性技术。

本实验机器人控制系统的硬件由单片机AT89S52、运动控制模块、驱动模块和通讯模块组成。

其单片机AT89S52模块如下图3.1所示，该模块由一块AT89S52单片机、串行口通信接口、转串口下载线连接接头、电源接口、开关、信号输出口Q等组成。

图4 单片机AT89S52模块图2、舵机驱动模块该舵机驱动模块采用的是parallax公司生产的16路舵机控制模块，其包括16路舵机控制线接口、单片机通信接口、舵机驱动电源接口、开关、复位键、控制芯片等部分组成。

六自由度机器人说明书专业：机械制造与自动化班级：成员：目录一、打开气源二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择2、手动速度调整3、伺服电源接通4、接通主电源5、接通伺服电源三、伺服电源切断1、切断伺服电源2、切断主电源四、轴操作一、打开气源请确认系统进气气源已进行供气，未供气或气压不足将会导致系统无法正常工作，系统运行中如断开气源，可能导致设备损坏，甚至造成人员伤害。

打开下图气泵，将开关拨到“I”，再打开气阀拨到“开”，即“Ⅰ”往上拨，打开气阀二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择在示教模式下，选择机器人运动坐标系：按手持操作示教器上的【坐标系】键，每按一次此键，坐标系按以下顺序变化，通过状态区的显示来确认。

2、手动速度调整示教模式下，选择机器人运动速度：按手持操作示教器上【高速】键或【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化，通过状态区的速度显示来确认。

•按手动速度【高速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：微动1%→微动2%→低5%→低10%→中25%→中50%→高75%→高100%。

•按手动速度【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：高100%→高75%→中50%→中25%→低10%→低5%→微动2%→微动1%。

3、伺服电源接通打开上电控柜上的主电源开关时，应确认在机器人动作范围内无任何人员。

忽视此提示可能会发生与机器人的意外接触而造成人身伤害。

如有任何问题发生，应立即按动急停键，急停键位于电控柜前门的右上方。

4、接通主电源●把电控柜侧板上的主电源开关扳转到接通(ON) 的位置，此时主电源接通。

●按下电控柜面板上的绿色伺服启动按钮。

5、接通伺服电源示教模式和回放模式、远程模式的伺服电源接通步骤是不一样的。

示教模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，轻握手持操作示教器背面的【三段开关】，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。

回放和远程模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。

实验一：6SPT-1六自由度液压伺服平台综合实验一、实验目的：1、掌握电液位置伺服控制系统的基本原理；2、掌握六自由度平台的结构解算的概念及其软件实现；3、掌握VB6.0软件与下位机PAC通过以太网通信的方法；4、掌握6SPT-1六自由度液压伺服平台复现指令信号的实施方法。

二、预备知识：1、熟练掌握PLC的梯形图语言（LD）编程和结构化文本语言（ST）编程；2、熟练掌握VB6.0编程，能使用VB6.0实现以太网通信；3、有一定的矩阵计算能力。

三、试验原理：1、电液位置伺服控制系统的基本原理电液位置伺服控制系统以液体作为动力传输和控制介质，利用电信号进行控制输入和反馈。

只要输入某一规律的输入信号，执行元件就能启动、快速并准确地复现输入量的变化规律。

控制系统结构图如图3.1所示：图3.1电液位置伺服控制系统结构图2、六自由度平台逆解算法图3.2 空间机构位置关系示意图六自由度平台又称为Stewart平台，其结构如图3.2所示，Stewart平台由上、下两个平台、六个驱动关节和连接球铰组成，上平台为运动平台，下平台为基座，上、下平台的六个铰点分别组成一个六边形，连接6个液压缸作为驱动关节，每个液压缸两端各连接一个球铰。

六个驱动关节的伸缩运动是独立的，由液压比例压力阀控制各液压缸作伸缩运动，从而改变各个驱动缸的长度，使动平台在空间的位置和姿态发生变化。

因此该平台是通过六个驱动杆的协调动作来实现三个线性移动及三个转动共六个自由度的运动。

S tewart 平台机构的空间位置关系是指运动平台的六个自由度与六个驱动杆长度的关系，是研究该并联机构最基本的任务，也是机构速度、加速度、误差分析、工作空间分析、动力分析等的基础。

对于6-SPS 平台机构，其特点是动静平台铰点共面，考虑到工作空间的对称性要求，将平台的6个铰点分成3组，三组铰点沿圆周120°均布，动、静平台的相邻两边到中心的夹角分别为30°和90°。

六自由度机械手实验报告学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机自114学号：********学生姓名：郭2014年12月30日六自由度机械手实验报告一、机械手介绍六自由度机器手是由六个关节组成，每个关节上安装一个电动机，通过控制每个电动机旋转，就可以实现机械手臂的空间运动。

本实验做的六自由度的机械手臂是能实现物品的抓取和移位的机械自动控制机构。

该六自由度机械手臂的底座能进行大角度转动，实现机械抓取物体的移位；关节的俯仰和摆动能实现机械手臂不同位置的抓取物体；手部关节部分关节的变换，手腕的末端安装一机械手，机械手具有开闭能力，能实现物体的抓取和放下。

每个关节自由度都是用电动机转动来实现机械手臂的转动、俯仰和摆动等运动。

六自由度机械手臂每个关节处都有一个小型电机控制，分别能实现个关节的转动、俯仰等动作。

各个电机用采用AT89S52单片机片控制，通过单片机输出程能实现六个电机按照规定角度运动，从而带动关节的运动。

二、机械手的结构1、机械部分本实验中六自由度机械手的机械系统包括机身、臂部、手腕、手部。

图1机械手臂的实物图图2机械手臂的结构简图系统共有6个自由度，分别是a.基座的回转、b.连杆一转动、c.连杆二转动、d..手腕转动、e.手腕旋转、f..手部开合。

前面三个关节确定手部的空间位置，后面三个关节确定手部的姿态。

图3 自由度2、控制部分1、人机通信模块控制系统是机器人的大脑，它的性能优劣直接影响到机器人的先进程度和功能强弱。

机械人控制涉及自动控制，计算机，传感器、人工智能、电子技术和机械等多学科的内容，是一项跨多个学科的综合性技术。

本实验机器人控制系统的硬件由单片机AT89S52、运动控制模块、驱动模块和通讯模块组成。

其单片机AT89S52模块如下图3.1所示，该模块由一块AT89S52单片机、串行口通信接口、转串口下载线连接接头、电源接口、开关、信号输出口Q等组成。

图4 单片机AT89S52模块图2、舵机驱动模块该舵机驱动模块采用的是parallax公司生产的16路舵机控制模块，其包括16路舵机控制线接口、单片机通信接口、舵机驱动电源接口、开关、复位键、控制芯片等部分组成。

六自由度机器手运动仿真摘要机器人是当今工业的重要组成部分，它能够精确地执行各种各样地任务和操作，并且无需人们工作时所需的安全措施和舒适的工作条件。

机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以与太空探索等领域都能见到它的身影。

本文主要任务是对该机器人的结构进行分析研究并且对其进行运动仿真，同时要求设计者对三维建模软件的应用有较高的要求，运用UG4.0三维建模软件建立串联六自由度机器手机械结构模型，并导入到UG6.0对其进行运动仿真，通过对其进行运动仿真，得出相应工作围。

关键词：传动部件;建模;仿真;AbstractNow the robot is an important part of the industry, it can carry out various tasks and operations precisely without the security measure and the comfortable working condition which people need. It is the automated machinery which is the most widely practical applied in the field of the robot technology, and it can be seen in many areas such as the industrial manufacturing, medical treatment, entertainment, military and space exploration and so on.This main task is the analysis of the structure of the robot and its simulation exercise, Also asked the designer of the 3D modeling software application for a higher，using three-dimensional modeling software to establish the series UG4.0 six degrees of freedom robot mechanical structure model, importing into UG6.0 for motion simulation, and corresponding results are obtained by analyzing comparison.Keywords: transmission parts; modeling; simulation;目录Abstract1引言11机器手的概述12 UG三维建模软件的介绍33 题目的意义与目的4第一章建立六自由度机器手三维模型51.1串联六自由度机器手结构说明51.2 安装尺寸71.3 外形尺寸和最大动作围81.4各关节部位电动机的选定91.5 UG4.0实体建模121.5.1分析机器手结构121.5.2 UG4.0建立六自由度机器手模型零件。

工业机器人实验指导书实验一、工业机器人的安装与调试一、实验学时：2学时二、实验目的：1、学习并掌握六自由度工业机器人的结构特点。

2、能根据安装说明书对机器人套件进行安装调试三、实验设备：1、六自由度工业机器人套件2、LOBOT机器人舵机控制板3、计算机一台四、实验原理：六自由度机械手臂是一套具有6个自由度的典型串联式小型关节型机械手臂, 带有小型手抓式;主要由机械系统和控制系统两大部分组成,其机械系统的各部分采用模块化结构,每个部分分别由一个伺服电动机来带动,每个电动机在根据控制要求以及程序的要求来运动从而实现运动要求。

此六自由度机械手臂的特点：1.手部和手腕连接处可拆卸.手部和手腕连接处为机械结构。

b.手部是机械手臂的末端操作器.只能抓握一种工件或几种在形状、尺寸、质量等方面相近似的工件.只能执行一种作业任务。

c.手部是决定整个机械手臂作业完成好坏.作业柔性好坏的关键部件之一。

此机械手臂的手爪是机械钳爪式类别中的平行连杆式钳爪。

五、实验步骤：1.首先.先熟悉一下需要用到的螺丝及铜柱2.取1 个圆盘和1 个金属舵盘3.用4 个M3*6 螺丝的将金属舵盘装在圆盘上面。

4.再取出1 个圆盘和1 个多功能支架.用M4*15 螺丝和螺母.将其固定5.取2 个圆环+大轴承+双通铜柱〔长15mm+4 个M4*80 螺丝。

6.将螺丝穿入圆环。

2 个圆环中间是轴承.下面用铜柱锁紧。

〔越紧越好。

7.取出方孔圆盘+1 个MG996R 舵机.用4 个M4*8 螺丝和M4 螺母将舵机固定在圆盘上。

注意方向不要搞错.舵机输出轴在圆盘中心位置。

这个舵机要调到90 度〔中间的位置.即往左往右都可以控制旋转90 度。

8.取出之前装好的带有金属舵盘的圆盘。

将其固定在舵机输出轴上.注意图中的位置.将小圆盘上2 个孔之间连线和方孔大圆上2 个孔之间的连线处于平行状态。

9.将之前装好的这两个部分.连到一起10.方孔大圆盘下面用M4 螺母锁紧。

串联关节型机器人机构认识和拆解组装实验一、引言串联关节型机器人是一种常见的工业机器人，具有多个关节可进行灵活的运动。

本文将介绍串联关节型机器人的结构、工作原理和拆解组装实验。

二、串联关节型机器人结构1. 机身串联关节型机器人的机身通常由铝合金或碳纤维材料制成。

其形状和尺寸会根据不同的应用需求而有所不同。

2. 关节串联关节型机器人通常由多个电动关节组成，每个电动关节都可以控制一个轴线的运动。

这些轴线通常与笛卡尔坐标系相对应。

3. 传感器为了使机器人能够感知周围环境并进行相应操作，传感器是必不可少的。

常见的传感器包括视觉传感器、力传感器和位置传感器等。

4. 控制系统控制系统是整个机器人系统中最为重要的部分之一。

它负责接收来自传感器和用户输入的信息，并控制每个电动关节以实现特定任务。

三、串联关节型机器人工作原理1. 运动学模型运动学模型可以描述每个电动关节在笛卡尔坐标系中的运动。

通过运动学模型，我们可以计算出机器人末端执行器在三维空间中的位置和方向。

2. 动力学模型动力学模型可以描述机器人在执行任务时的力学特性。

通过动力学模型，我们可以计算出机器人在执行任务时所受到的各种力和扭矩。

3. 控制算法控制算法是整个机器人系统中最为重要的部分之一。

它负责接收来自传感器和用户输入的信息，并控制每个电动关节以实现特定任务。

四、串联关节型机器人拆解组装实验1. 拆解在进行拆解之前，需要先关闭电源并断开所有连接线。

然后，按照说明书上的指示逐步拆下每个部件，并将其分类存放以备组装时使用。

2. 组装组装时需要按照说明书上的指示逐步安装每个部件，并确保每个部件都被正确地连接到了电源线和控制线上。

3. 测试完成组装后，需要对机器人进行测试以确保其正常工作。

测试过程中需要检查各个关节是否能够灵活运动，并检查传感器是否能够正确感知周围环境。

五、总结本文介绍了串联关节型机器人的结构、工作原理和拆解组装实验。

了解这些内容对于理解机器人技术的基本原理和应用非常重要。

六自由度机器人说明书专业：机械制造与自动化班级：成员：目录一、打开气源二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择2、手动速度调整3、伺服电源接通4、接通主电源5、接通伺服电源三、伺服电源切断1、切断伺服电源2、切断主电源四、轴操作一、打开气源请确认系统进气气源已进行供气，未供气或气压不足将会导致系统无法正常工作，系统运行中如断开气源，可能导致设备损坏，甚至造成人员伤害。

打开下图气泵，将开关拨到“I”，再打开气阀拨到“开”，即“Ⅰ”往上拨，打开气阀二、机器人的快速操作入门1、坐标系的选择在示教模式下，选择机器人运动坐标系：按手持操作示教器上的【坐标系】键，每按一次此键，坐标系按以下顺序变化，通过状态区的显示来确认。

2、手动速度调整示教模式下，选择机器人运动速度：按手持操作示教器上【高速】键或【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化，通过状态区的速度显示来确认。

•按手动速度【高速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：微动1%→微动2%→低5%→低10%→中25%→中50%→高75%→高100%。

•按手动速度【低速】键，每按一次，手动速度按以下顺序变化：高100%→高75%→中50%→中25%→低10%→低5%→微动2%→微动1%。

3、伺服电源接通打开上电控柜上的主电源开关时，应确认在机器人动作范围内无任何人员。

忽视此提示可能会发生与机器人的意外接触而造成人身伤害。

如有任何问题发生，应立即按动急停键，急停键位于电控柜前门的右上方。

4、接通主电源●把电控柜侧板上的主电源开关扳转到接通(ON) 的位置，此时主电源接通。

●按下电控柜面板上的绿色伺服启动按钮。

5、接通伺服电源示教模式和回放模式、远程模式的伺服电源接通步骤是不一样的。

示教模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，轻握手持操作示教器背面的【三段开关】，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。

回放和远程模式下：按下手持操作示教器上的【伺服准备】键，这时手持操作示教器上的【伺服准备指示灯】亮起，表示伺服电源接通。

六自由度串联机器人实验指导书实验1 机器人的认识1.1 实验目的1、了解机器人的机构组成；2、掌握机器人的工作原理；3、熟悉机器人的性能指标；4、掌握机器人的基本功能及示教运动过程。

1.2 实验设备1、RBT-6T/S01S机器人一台；2、RBT-6T/S01S机器人控制柜一台。

1.3 实验原理机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。

本程所使用的机器人为6自由度串联机器人，其轴线相互平行或垂直，能够在空间内进行定位，采用交流伺服电机和步进电机混合驱动，主要传动部件采用可视化设计，控制简单，编程方便。

整个系统包括机器人1台、电控柜1台、控制卡2块、实验附件1套（包括轴、套）、喷绘装置1套和机器人控制软件1套（实验设备用户可选）。

机器人采用串联式开链结构，即机器人各连杆由旋转关节或移动关节串联连接，如图1-1所示。

各关节轴线相互平行或垂直。

连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。

关节的作用是使相互联接的两个连杆产生相对运动。

关节的传动采用模块化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。

机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过Windows环境下的软件编程和运动控制卡实现对机器人的控制，使机器人能够在工作空间内任意位置精确定位。

图1-1 机器人结构机器人技术参数如表1-1所示。

表1-1 机器人技术参数机构形式串联关节式驱动方式步进伺服混合驱动负载能力3Kg重复定位精度±0.08mm动作范围关节Ⅰ转动-150°～ 150°关节Ⅱ转动-135°～ -45°关节Ⅲ转动-70°～ 50°关节Ⅳ转动-90°～ 90°关节Ⅴ转动-90°～ 90°关节Ⅵ转动-180°～ 180°最大速度关节Ⅰ转动60o / S 关节Ⅱ转动60o / S 关节Ⅲ转动60o / S 关节Ⅳ转动60o / S 关节Ⅴ转动60o / S 关节Ⅵ转动120o / S最大展开半径610mm高度850 mm本体重量≤40Kg操作方式示教再现/编程电源容量单相220V 50Hz 4A1.4 实验步骤1、接通控制柜电源，待系统启动后，运行机器人软件，出现如图1-3所示主界面；2、按下控制柜“启动”按钮；3、点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动。

六自由度工业机器人实验指导书前言机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域。

在工业生产中，弧焊机器人，点焊机器人，喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。

机器人系统由机器人和作业对象及环境共同组成的，其中包括机器人机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成，其实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为：控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。

末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完成作业任务为止。

首钢莫托曼机器人有限公司生产的SG—MOTOMAN—UP6工业机器人，为6轴垂直多关节型，具有节省空间、高速动作时的轨迹精度高、轨迹流畅、动作速度高、动作范围广、安全可靠等特点,在工业上可进行弧焊、点焊、切割、搬运等。

实验项目机器人示教编程与再现控制一、实验目的通过本次试验，掌握六自由度工业机器人的工具坐标系及工件坐标系的标定方法、示教编程与再现控制。

二、实验内容实验前请仔细阅读MOTOMAN-UP6机器人使用说明书、Y ASNAC XRC使用说明书及操作要领书相关内容。

2.1 示教的基本步骤开始示教前，请做以下准备：1.开启电源，接通XRC控制柜的控制按钮；2.确认急停键是否可以正常工作；3.设置示教锁定：按下再现操作盒的[TEACH]按钮（指示灯点亮），使机器人工作在示教模式。

●2.2 输入程序名●在示教编程器显示画面中下拉菜单选择【程序】→选择【新建程序】→输入程序名→按【回车】键→选择【执行】。

2.3 示教2.3.1 示教任务机器人卸料作业如下图所示，当自动输送线的卸料工位有工件且运料小车到位时，机器人从卸料工位上抓取工件，堆放到运料箱中（运料箱中可存储工件4×6个），当工件堆满后，机器人停止作业，直到下一个空运料箱到位，重复堆垛工作。

基于PLC的六自由度机械手复杂运动控制学院：电气工程与自动化学院专业班级：自动化133班学号：07号学生姓名：***指导老师：刘飞飞老师日期：2016/5/20近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。

我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。

典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合任务书的要求，设计了一种小型的实现移动的六自由度串联机器人。

首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D- H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解。

机器人广泛应用于工业、农业、医疗及家庭生活中，工业机器人主要应用领域有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。

总之，工业机器人的多领域广泛应用，其发展前景广阔。

关键词：机器人关节，运动学分析，工业机器人，自由度第一章绪论 (4)1.1引言 (4)1.2机器人的产生与发展史 (4)1.3国内外机器人的发展状况及发展战略 (6)1.4六自由度机械手复杂运动控制的现实意义 (9)1.5 PLC在设计中的应用 (10)第二章机械手的总体方案设计 (11)2.1 机械手基本形式的选择 (11)2.2 机械手的主要部件及运动 (12)2.3驱动机构的选择 (12)2.4传动机构的选择 (12)第三章六自由度机械手的坐标建立及运动学分析 (13)3.1 系统描述及机械手运动轨迹设计方式 (13)3.1.1 机器人技术参数一览表 (13)3.1.2 机械手运动轨迹设计方式 (14)3.2 平面复杂轨迹设计目的 (18)3.2.1“西”字的轨迹设计和分析 (18)3.2.2“南”字的轨迹设计和分析 (19)3.2.3机械手的起始位姿和末态位姿 (20)3.3机械手轨迹设计中坐标系的建立 (20)3.4 平面轨迹设计的正运动学分析 (29)3.4.1. 平面轨迹设计的正运动学分析原理 (29)3.4.2 正运动学分析步骤及计算 (29)3.5 六自由度机械手轨迹设计中的逆运动学分析 (30)3.5.1.机械手逆运动学分析原理 (30)3.5.2.逆运动学分析步骤及计算 (31)第四章PLC控制机械手运动轨迹设计与分析 (35)4. 1可编程序控制器的选择及工作过程 (35)4.1.1 可编程序控制器的选择 (35)4.1.2 可编程序控制器的工作过程 (35)4.2 控制系统设计 (36)（一）控制系统硬件设计 (36)1. PLC梯形图中的编程元件 (37)2． PLC的I/O分配 (37)3 机械手控制系统的外部接线图 (38)（二）控制系统软件设计 (38)第五章总结 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1引言机器人是当代科学技术的产物，是高新技术的代表。

六轴机器人单元实训指导书4、工作任务1) 六轴工业机器人单元安装与接线；2) 六轴工业机器人的参数设置与程序编写； 3) 六轴工业机器人单元的PLC 程序设计； 4) 六轴工业机器人单元的调试与运行。

5、任务目标六轴机器人按照任务要求完成物料瓶的搬运、包装与贴标工作。

6、设备认识1 机器人夹具2 6轴机器人3 步进驱动器4 标签料台5 升降台A6 推料气缸A7 网孔挂板8 PLC9 挂板接口板 10 桌体 11 按钮面板 12 台面接口板 13 步进电机 14 挡料机构 15 出料台 16物料盒17推料气缸B18升降台B图4-1 六轴机器人单元结构示意图 表4-1 六轴机器人单元部件明细表 87 4 2 1 5 6 910 11 1214 16 17 1815 13 37、控制要求1、初始位置：六轴机器人处于收回安全状态（如图4-1）；夹具爪张开，夹具吸盘关闭；升降台A：第一个物料盒刚好升到出料台面上方；推料气缸A：收回状态；升降台B：第一个盒盖刚好升到出料台面上方；推料气缸B：收回状态；挡料气缸：收回状态；2、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，档料气缸伸出，同时推料气缸A将物料盒推出到装箱台上；机器人开始从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到物料盒中；物料盒中装满4个瓶子后，机器人再用吸盘将物料盒盖吸取并盖到物料盒上；6轴机器人最后根据装入物料盒内4个物料瓶盖颜色的顺序，依次将与物料瓶盖颜色相同的标签贴到盒盖的标签位上。

3、在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，机器人停止搬运，其它所有机构均停止动作，保持状态不变。

4、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，机器人复位，其它执行机构均恢复到初始位置。

机电系统课程设计说明书六自由度机械手学院：农业工程与食品科学学院班级：农机0901小组人员：孙海舰邹杨指导老师：程卫东前言在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。

那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。

但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。

机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。

另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。

同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。

可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。

因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。

目录一、方案设计 (4)二、结构设计 (4)三、电机的选择 (5)1.主回转轴电机的选用 (5)2、大臂摆动电机选用 (6)3、大臂转动电机选用 (6)4、小臂摆动电机的选择 (6)四、功能分析 (7)五、基座旋转机构轴的设计及强度校核 (8)六、液压泵俯仰机构零件设计及强度校核 (11)七、左右摇摆机构设计及强度校核 (14)八、连腕部俯仰机构零件设计及强度校核 (16)九、旋转和夹紧的设计及强度校核 (21)1.机械手指部基座与回转体的螺栓连接 (21)2．机械手指部设计及夹紧力计算 (24)十、机构各自由度的连接过程 (25)十一、设计特色 (28)十二、心得体会 (28)一、方案设计方案一：机械手采用气动控制，气压传动，其优点：1）以空气为工作介质，来源放不安，且用后可直接排入大气而不污染环境。

2）空气粘性小，损失小，节能高效。

机器人技术实验指南工业机器人实验教学实验一、工业机器人的安装和调试首先，实验时间:2小时第二，实验的目的:1.学习和掌握六自由度工业机器人的结构特点。

2.机器人套件可以根据安装说明进行安装和调试。

三、实验设备:1.六自由度工业机器人套件2.LOBOT机器人舵机控制板3.一台电脑四、实验原理:六自由度机器人手臂是一种典型的六自由度串联小关节机器人手臂，具有小的手柄。

它主要由机械系统和控制系统组成。

其机械系统各部分采用模块化结构，各部分分别由伺服电机驱动。

每个电机根据控制要求和程序要求移动，以实现移动要求。

这种六自由度机械臂的特点:1.手和腕的关节是可拆卸的，手和腕的关节是机械结构。

手是机械臂的末端操纵器。

它只能抓取一种工件或几个形状、尺寸和质量相似的工件，只能完成一种操作任务。

C.手是决定整个机械臂的完整性和灵活性的关键部件之一。

该机械臂的抓手是机械抓手类别中的平行连杆抓手。

五、实验步骤:1.首先，熟悉需要使用的螺钉和铜柱。

2.拿一个圆盘和一个金属舵圆盘。

3.用4个M3*6螺丝将金属舵盘安装在圆盘上。

4.取出另一个光盘和一个多功能支架，用M4*15螺丝和螺母固定。

5.取出2个大环形轴承双通铜柱(15毫米长)和4个M4*80螺钉。

6.将螺钉插入环中。

两个环中间是一个轴承，下部用铜柱锁紧。

(越紧越好)。

7.从方孔盘中取出一个MG996R转向器，用四个M4*8螺钉和M4螺母将转向器固定在圆盘上。

注意方向，不要出错。

转向机输出轴位于圆盘的中心。

转向机被调整到90度(中间)位置，即它可以从左向右旋转90度。

8.取出之前装有金属舵盘的圆盘。

将其固定在转向器输出轴上，注意图中所示的位置，保持小盘上两个孔之间的连线与方孔大圆上两个孔之间的连线处于平行状态。

9.将之前安装的两个零件连接在一起。

10.用M4螺母锁定大方孔阀瓣的底面。

11.将另一个小圆盘放在上面，将孔的位置与底部对齐，取出4个M4*20螺丝和螺丝钉，并尽可能地将上下圆盘锁紧！(拧紧时，手指可以靠在M4螺母上并拧紧它)12。