工业机器人技术及应用第3章
- 格式:ppt
- 大小:3.27 MB
- 文档页数:3
工业智能机器人应用技术手册第一章工业智能机器人概述工业智能机器人应用技术手册随着科技的不断发展,工业智能机器人在生产制造领域得到了广泛应用。
本手册旨在系统介绍工业智能机器人的应用技术,帮助读者深入了解和掌握该领域的相关知识和技术。
第二章工业智能机器人的基本概念与原理2.1 工业智能机器人的定义工业智能机器人是指通过人工智能和自动化技术实现智能化操作和协作的机器人系统。
它具有感知、认知、决策和执行等多种功能,能够自主完成各类制造任务。
2.2 工业智能机器人的组成及工作原理工业智能机器人由机械结构、传感器、执行器、控制器和智能软件等组成。
它通过感知环境、处理信息、做出决策,并通过执行器实现物理动作。
第三章工业智能机器人的应用领域3.1 工业生产与制造工业智能机器人在汽车制造、电子设备制造、家电生产等领域发挥着重要作用。
它能够高效完成组装、焊接、喷涂等各类工艺操作,提高生产效率和品质。
3.2 医疗与护理工业智能机器人在医疗机构和养老院等场所应用广泛。
它可以完成手术辅助、病房清洁、康复训练等任务,减轻医护人员负担,提升医疗质量。
3.3 农业与渔业工业智能机器人在农业生产和渔业养殖中具有广阔的应用前景。
它能够自动完成耕种、种植、施肥、收割等工作,提高农业生产效率和产品质量。
第四章工业智能机器人的关键技术4.1 机器视觉技术机器视觉技术是工业智能机器人的核心技术之一。
它能够对环境进行感知和识别,为机器人的自主决策提供重要数据支持。
4.2 运动控制技术运动控制技术是实现工业智能机器人精准操作的关键技术。
它能够保证机器人在工作过程中的高速、高精度和稳定性。
4.3 人机交互技术人机交互技术是提高工业智能机器人操作便利性和安全性的关键技术。
它能够实现人与机器人之间的语音、图像、触觉等多种交互方式。
第五章工业智能机器人的未来发展趋势随着人工智能、物联网、云计算等技术的迅猛发展,工业智能机器人的应用前景更加广阔。
未来,工业智能机器人将更加智能化、柔性化和集成化,为生产制造带来巨大改变。
第3章工业机器人运动学和动力学机器人操作臂可看成一个开式运动链,它是由一系列连杆通过转动或移动关节串联而成。
开链的一端固定在基座上,另一端是自由的,安装着工具,用以操作物体,完成各种作业。
关节由驱动器驱动,关节的相对运动导致连杆的运动,使手爪到达所需的位姿。
在轨迹规划时,最感兴趣的是末端执行器相对于固定参考系的空间描述。
为了研究机器人各连杆之间的位移关系,可在每个连杆上固接一个坐标系,然后描述这些坐标系之间的关系。
Denavit和Hartenberg提出一种通用方法,用一个4*4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系,从而推导出“手爪坐标系”相对于“参考系”的等价齐次变换矩阵,建立出操作臂的运动方程。
称之为D-H矩阵法。
3.1 工业机器人的运动学教学时数:4学时教学目标:理解工业机器人的位姿描述和齐次变换;掌握齐次坐标和齐次变换矩阵的运算;理解连杆参数、连杆变换和运动学方程的求解;教学重点:掌握齐次变换及运动学方程的求解教学难点:齐次变换及运算教学方法:讲授教学步骤:齐次变换有较直观的几何意义,而且可描述各杆件之间的关系,所以常用于解决运动学问题。
已知关节运动学参数,求出末端执行器运动学参数是工业机器人正向运动学问题的求解;反之,是工业机器人逆向运动学问题的求解。
3.1.1 工业机器人位姿描述1.点的位置描述在选定的指教坐标系{A}中,空间任一点P的位置可用3*1的位置矢量表示,其左上标代表选定的参考坐标系。
2.点的齐次坐标如果用四个数组成4*1列阵表示三维空间直角坐标系{A}中点P,则该列阵称为三维空间点P的齐次坐标,如下:必须注意,齐次坐标的表示不是惟一的。
我们将其各元素同乘一个非零因子后,仍然代表同一点P,即其中:,,。
该列阵也表示P点,齐次坐标的表示不是惟一的。
3.坐标轴方向的描述用i、j、k分别表示直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单位向量,用齐次坐标来描述X、Y、Z轴的方向,则有,,从上可知,我们规定:4*1列阵中第四个元素为零,且,则表示某轴(某矢量)的方向。
注:1)2008年春季讲课用;2)带下划线的黑体字为板书内容;3)公式及带波浪线的部分为必讲内容第3章工业机器人静力学及动力学分析3.1 引言在第2章中,我们只讨论了工业机器人的位移关系,还未涉及到力、速度、加速度。
由理论力学的知识我们知道,动力学研究的是物体的运动和受力之间的关系。
要对工业机器人进行合理的设计与性能分析,在使用中实现动态性能良好的实时控制,就需要对工业机器人的动力学进行分析。
在本章中,我们将介绍工业机器人在实际作业中遇到的静力学和动力学问题,为以后“工业机器人控制”等章的学习打下一个基础。
在后面的叙述中,我们所说的力或力矩都是“广义的”,包括力和力矩。
工业机器人作业时,在工业机器人与环境之间存在着相互作用力。
外界对手部(或末端操作器)的作用力将导致各关节产生相应的作用力。
假定工业机器人各关节“锁住”,关节的“锁定用”力与外界环境施加给手部的作用力取得静力学平衡。
工业机器人静力学就是分析手部上的作用力与各关节“锁定用”力之间的平衡关系,从而根据外界环境在手部上的作用力求出各关节的“锁定用”力,或者根据已知的关节驱动力求解出手部的输出力。
关节的驱动力与手部施加的力之间的关系是工业机器人操作臂力控制的基础,也是利用达朗贝尔原理解决工业机器人动力学问题的基础。
工业机器人动力学问题有两类:(1)动力学正问题——已知关节的驱动力,求工业机器人系统相应的运动参数,包括关节位移、速度和加速度。
(2)动力学逆问题——已知运动轨迹点上的关节位移、速度和加速度,求出相应的关节力矩。
研究工业机器人动力学的目的是多方面的。
动力学正问题对工业机器人运动仿真是非常有用的。
动力学逆问题对实现工业机器人实时控制是相当有用的。
利用动力学模型,实现最优控制,以期达到良好的动态性能和最优指标。
工业机器人动力学模型主要用于工业机器人的设计和离线编程。
在设计中需根据连杆质量、运动学和动力学参数,传动机构特征和负载大小进行动态仿真,对其性能进行分析,从而决定工业机器人的结构参数和传动方案,验算设计方案的合理性和可行性。
工业应用与操作规范手册第1章工业概述 (3)1.1 工业发展简史 (3)1.2 工业的分类与特点 (4)1.3 工业的应用领域 (4)第2章工业的基本结构 (5)2.1 的机械结构 (5)2.1.1 关节结构 (5)2.1.2 连杆与连接件 (5)2.1.3 末端执行器 (5)2.2 的驱动系统 (5)2.2.1 电动驱动 (5)2.2.2 液压驱动 (5)2.2.3 气压驱动 (5)2.3 传感器与执行器 (5)2.3.1 位置传感器 (5)2.3.2 速度传感器 (6)2.3.3 力传感器 (6)2.3.4 视觉传感器 (6)2.3.5 执行器 (6)第3章工业编程与控制 (6)3.1 编程语言与编程方法 (6)3.1.1 编程语言 (6)3.1.2 编程方法 (6)3.2 控制系统组成与原理 (7)3.2.1 控制系统组成 (7)3.2.2 控制系统原理 (7)3.3 路径规划与控制 (7)3.3.1 路径规划 (7)3.3.2 控制策略 (7)第4章工业操作规范 (8)4.1 操作前的准备工作 (8)4.1.1 熟悉设备 (8)4.1.2 培训与考核 (8)4.1.3 检查设备状态 (8)4.1.4 确认工作环境 (8)4.1.5 准备工具和备品备件 (8)4.2 安全操作规程 (8)4.2.1 操作者穿戴 (8)4.2.2 设备启动与停止 (8)4.2.3 严禁违章操作 (8)4.2.4 定期检查和维护 (8)4.3 常见操作故障与排除 (9)4.3.1 机械故障 (9)4.3.2 电气故障 (9)4.3.3 程序故障 (9)4.3.4 传感器故障 (9)4.3.5 其他故障 (9)第5章工业在制造业中的应用 (9)5.1 装配作业中的应用 (9)5.1.1 概述 (9)5.1.2 装配作业类型 (9)5.1.3 应用实例 (10)5.2 焊接作业中的应用 (10)5.2.1 概述 (10)5.2.2 焊接方法 (10)5.2.3 应用实例 (10)5.3 喷涂作业中的应用 (10)5.3.1 概述 (10)5.3.2 喷涂类型 (10)5.3.3 应用实例 (10)第6章工业在物流领域的应用 (10)6.1 自动搬运与装卸 (11)6.1.1 概述 (11)6.1.2 应用场景 (11)6.1.3 技术要点 (11)6.2 自动分拣与包装 (11)6.2.1 概述 (11)6.2.2 应用场景 (11)6.2.3 技术要点 (11)6.3 仓库管理与物流调度 (12)6.3.1 概述 (12)6.3.2 应用场景 (12)6.3.3 技术要点 (12)第7章工业在服务行业的应用 (12)7.1 医疗服务与辅助 (12)7.1.1 辅术 (12)7.1.2 康复护理 (12)7.1.3 医疗器械消毒与配送 (12)7.2 餐饮服务与配送 (12)7.2.1 餐饮制作 (12)7.2.2 餐饮配送 (13)7.2.3 餐饮服务 (13)7.3 社会服务与救援 (13)7.3.1 公共安全 (13)7.3.3 社会服务 (13)7.3.4 教育与培训 (13)第8章工业安全与防护 (13)8.1 安全标准与法规 (13)8.1.1 国际安全标准 (13)8.1.2 国家法规与标准 (14)8.1.3 企业内部安全规范 (14)8.2 安全防护装置与措施 (14)8.2.1 物理防护 (14)8.2.2 电气防护 (14)8.2.3 信号与警示 (14)8.2.4 紧急停止装置 (14)8.3 应急处理与防范 (14)8.3.1 应急处理程序 (14)8.3.2 定期培训与演练 (14)8.3.3 防范 (15)第9章工业维护与保养 (15)9.1 常规检查与维护 (15)9.1.1 检查频率 (15)9.1.2 检查内容 (15)9.1.3 维护措施 (15)9.2 关键部件的保养 (15)9.2.1 电机和驱动器 (15)9.2.2 传感器和执行器 (15)9.2.3 传动系统 (16)9.3 故障诊断与维修 (16)9.3.1 故障诊断 (16)9.3.2 维修措施 (16)第10章工业技术发展趋势 (16)10.1 智能化与自适应技术 (16)10.2 网络化与大数据应用 (16)10.3 人机协作与个性化定制 (17)第1章工业概述1.1 工业发展简史工业作为自动化技术的重要产物,其发展始于20世纪中叶。
工业机器人及应用习题集第一章:概论一、选择题1、机器人(Robot)一词源于()。
A、英语 B 、德语C、法语D、捷克语2、提出“机器人三原则”的是()。
A、物理学家B、哲学家C、科幻小说家D、社会学家3、世界上第一台真正意义上的机器人诞生于()。
A、1952年,美国 B 、1959年,美国C、1959年,日本D、1952年,德国4、目前,大多数工业机器人使用的是()机器人技术。
A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代5、根据机器人的应用环境,机器人一般分为()两类。
A、关节型机器人和并联型机器人B 、工业机器人和服务机器人C、示教再现机器人和智能机器人D、顺序控制和轨迹控制机器人6 根据工业机器人的功能与用途,目前主要有()几类。
A、加工类 B 、装配类 C 、搬运类 D 、包装类7 以下属于加工类工业机器人的是()。
A 、焊接机器人B 、装卸机器人C 、涂装机器人D 、包装机器人8 以下属于装配类工业机器人的是()。
A、焊接机器人 B 、涂装机器人C 、分拣机器人D 、包装机器人9 以下属于服务机器人的是()。
A、家庭清洗机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D 、场地机器人10 月兔号月球探测器、好奇号火星探测器属于()的一种。
A、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人11 美国的E-2D“鹰眼”预警机属于()的一种。
A 、工业机器人B、军事机器人C 、医疗机器人D、场地机器人12 目前全球工业机器人产销量最大的生产企业是()。
A、ABBB、YASKAWAC、FANUCD、KUKA13、日本最早的生产工业机器人的企业是()。
A、KAWASAKIB、YASKAWAC、FANUCD、DAIHEN14.目前,工业机器人年销量最大的国家是()。
A、美国B、德国C、日本D、中国15.目前工业人机器人使用量最大的行业是()。
A 、电子电气工业B、汽车制造业C、金属制品及加工D、食品和饮料业二、简答题1、简述第一、二、三代机器人的组成、性能等方面的区别。
A3-1.写出齐次变换矩阵 T,它表示相对固定坐标系{A}作以下变换。
B1) 绕Z 퐴轴旋转 90°; 2) 再绕X 퐴轴转-90°;푇3) 最后做移动【3 7 9 】;A3-2.写出齐次变换矩阵 T,它表示相对坐标系{B}做以下变换。
B 푇1) 移动【3 7 9 】;2) 绕X 퐵轴旋转-90°; 3) 绕Z 퐵轴转 90°。
3-3.求下面齐次变换的逆变换푇−1 0 1 0 −10 0 −1 2 −1 0 0 0 T = []13-4.已知 0.25 0.43 0.86 5.0A B T 0.87 −0.50 0 −4.0= [ ] 0.43 0.75 −0.50 3.0 0 0 0 1A求 T的第(2,4)元素.B3-5 已知矩阵? 0 −1 0 ? 0 0 1 ? −10 2 ?1] [代表齐次坐标变换,求其中的未知元素值(第一列元素)。
푈3-6 设工件相对于参考系{U}的描述为T,机器人基座相对于参考系푃푈的描述为T,已知B010−1100100−12−1000푈=[푇푃0105푈]푃=[]퐵001900010001要求机器人手爪坐标系{H}与工件坐标系{P}重合,试求变换퐻퐵푇3-7. 已知坐标变换矩阵푈퐴푇,퐵퐴푇,푈퐶푇.0.866−0.50001110000.5000.8660−100.866−0.50010푈=[]퐵퐴푇=[푇] 퐴001800.5000.866−200001000 10.866−0.5000−30.4330.750−0.5−3퐶=[푇]푈0.2500.4330.86630001画出空间尺寸链图,并求퐵퐶푇.3-8.如图3-17 所示的多面体顶点坐标系,试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇(i=1,2,3,4,5).3-9. 如图3-18 所示的多面体各顶点坐标系,试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇(i=1,2,3,4).3-10. 如图3-19 所正方体的顶点和中心坐标系,试求4x4 的齐次变换矩阵푖−1푖푇和0푖푇(i=1,2,3)。