T-01-O-O-工业机器人运动学的数学基础-教案

授课章节示教控制系统的坐标系授课形式讲授授课时间第周周（月日）第至节教学目标知识目标：了解示教控制系统的坐标系。

能力目标：能区分工业机器人各种示教控制系统的坐标系及其区别及应用场合。

素质目标：提高自学意识教学重点示教控制系统的坐标系教学难点示教控制系统的坐标系教学过程方法手段时间分配导入机器人进行示教操作时，其运动方式是在不同的坐标系下进行的。

不同公司生产的机器人采用不同的坐标系进行示教。

比如对安川工业机器人进行轴操作时，可以使用直角坐标系、关节坐标系、圆柱坐标系、工具坐标系、用户坐标系等四种，如图7-6-1所示。

ABB公司的工业机器人有用户坐标系、大地坐标系、工件坐标系和基坐标系。

电装公司的工业机器人有直角坐标系。

3分钟介绍重点讲解及任务分析1.绝对坐标系此时可选择共享大地坐标系取而代之（在ABB机器人中，绝对坐标系又被称为World坐标系（大地坐标系）），该坐标系为直角坐标系，如图7-6-2所示。

2.机座坐标系ABB机器人将该坐标系称为基坐标系（Base coordinates）。

一般该坐标系为直角坐标系，其原点位于工业机器人的机座上，若机座是固定、静止的，该坐标系又称为固定坐标系。

在该坐标系中，不管机器人处于什么位置，机器人TCP点均可沿设定的X轴、Y轴及Z轴平移。

原点：1O，由机器人制造厂规定；1Z轴：垂直于机器人机座安装面，指向其机械结构方向；轴：正方向由原点开始指向机器人工作空间中心点在机座安装面上的投影。

以ABB机器人为例，假如，您有两个机器人，一个安装于地面，一个倒置。

倒置机器人的基坐标系也将上下颠倒。

当由于机器人的构造不能实现此约定时，轴的方向可由制造厂规定。

42分钟（视频、PPT、动画）1X1X3.关节坐标系关节参考坐标系用来描述机器人每一个独立关节的运动。

对于大范围运动，且对机器人TCP点姿态不做要求时可选择关节坐标系。

4.工具坐标系（TCS）工具坐标系,位于工业机器人末端操作器，其原点及方向都是随着末端位置与角度不断变化的。

授课章节 工业机器人手臂 授课形式 讲授
授课时间 第 周 周 （ 月 日） 第 至 节 教学目标 知识目标：掌握手臂的特点及类别 能力目标：能识别工业机器人手臂类型 素质目标：提高自学能力 教学重点 手臂特点
教学难点
手臂复合运动形式
教 学 过 程
方法手段 时间分配
导入及任务
布
置
一、
二、 谈谈机器人手臂的作用
5分钟 重点讲解及任务分析
一、 手臂的特点
手臂一般由大臂、小臂（或多臂）所组成，用来支撑腕部和手部，实现较大运动范围。

总质量较大，受力一般比较复杂 1. 刚度要求高
为防止手臂大变形，手臂的断面形状要
合理选择。

(工字型断面、空心管) 可采用多重闭合的平行四边形的连杆
机构
2. 导向性要好
设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆 3. 重量要轻
采用特殊实用材料和几何学 4. 运动要平稳、定位精度要高 要采用一定形式的缓冲措施
二、手臂的分类
1.按结构形式分
有单臂式、 双臂式及悬挂式手臂 2.按运动形式分
有移动型、旋转型和复合型手臂 20分钟
视频、PPT 、图片
15分钟
视频、PPT 、图片
练习或训练 学生完成测试题
5分钟
作业
观察安川实训中心搬运机器人的手臂。