机器人技术及其应用第2章 机器人的机构与分类

第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录2。

1 工业机器人的系统组成2。

1。

1 操作机2。

1。

2 控制器2。

1.3 示教器2。

2 工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2.3 工业机器人的运动控制2.3.1 机器人运动学问题2。

3。

2 机器人的点位运动…2。

3.3 机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点,分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。

学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标＊能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知,中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。

虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口.整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑")、中游机器人本体（机器人的“身体”)和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面.课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。

对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成2。

1.1 操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。

它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成.关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

(1）机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。

机器人结构和分类
一、按适用范围分类：
1、工业机器人：工业机器人是指应用于工业自动化生产的机器人，工业机器人通常包括分拣机器人、搬运机器人、焊接机器人、涂装机器人等。

2、医疗机器人：医疗机器人是指用于医疗的机器人，医疗机器人可以实现手术机器人、辅助诊断机器人、医疗照护机器人等。

3、服务机器人：服务机器人是指用于家庭、政府机构以及商业机构的机器人，服务机器人可以用于家政服务、保安守护、派送物品等。

4、教育科研机器人：教育科研机器人是指用于教育和科学研究的机器人，可用于试验室、展览馆、科技节等场合，可通过程序控制的动作来展示科学原理的可视化。

二、按工作原理分类：
1、机械式机器人：机械式机器人是指通过机械传动系统实现机器人的运动，比如减速机、减速器等。

2、电动式机器人：电动式机器人是指通过电动传动系统来控制机器人的运动，包括电机、驱动器等。

《机器人技术基础》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：机器人技术基础英文名称：Robotic Technology Foundation二、课程编码及性质课程编码：0801051课程性质：选修课三、学时与学分总学时：32学分：2.0四、先修课程机械原理、机械设计、材料加工工程、工业控制五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供机械科学与工程专业和机电一体化专业学生选修。

六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是本专业的核心选修课程之一，其教学目的主要包括：1. 系统全面掌握机器人技术专业知识，具备应用这些知识分析、解决机器人应用中的系统集成及其自动化控制等复杂问题的能力；2. 掌握机器人概况、机器人学的数学基础、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制原则与方法、机器人在材料成型加工中的应用以及人工智能，具备针对不同需求设计机器人集成制造/加工系统的能力；3. 理解不同机器人系统架构的特点与共性问题，掌握机器人路径规划与离线仿真分析方法，具备机器人集成系统的性能分析与评价能力；4. 了解机器人技术的发展前沿，掌握其在机械制造、材料成型、医疗、电子、航空航天与资源开发等行业的发展特点与动向，具备研发机器人制造/加工的基础与能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）机器人应用范围非常广泛，其形式与结构等也多种多样，本课程以介绍机器人系统结构、设计与控制为主体，以讲述机器人集成制造/加工系统为重点；2）在全面了解与掌握机器人系统种类及结构特点的基础上，重点学习机器人系统设计与控制技术、机器人路径规划、离线仿真以及集成系统设计与实现；3）课程将重点或详细介绍机器人在机械制造、材料加工工程、先进制造中的典型应用，而对较普遍应用的系统仅作简要介绍或自学。

4）重点学习的章节内容包括：第3章“机器人运动学与动力学”（4学时）、第4章“机器人的驱动与控制”（4学时）、第5章“机器人轨迹规划及离线仿真”（4学时）第6章“工业机器人应用”（8学时）第7章“机器人系统集成技术”（4学时）。

工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制一、机器人的机械结构1. 机器人的基本构造•机器人的基本构造包括：臂部、手部和控制系统•臂部是机器人的主体，由一系列连接的杆件和关节构成，可用于控制机器人的姿态和位置•手部包含各种工具和夹具，可以用于各种生产和制造任务•控制系统包括计算机、传感器和执行器，用于控制机器人的运动和操作任务2. 关节类型•机器人的关节可分为旋转关节和平移关节•旋转关节可以使机器人沿着轴旋转，常用于拾取和放置物品的任务•平移关节可以使机器人沿着轴移动，常用于加工任务3. 机械臂•机械臂是机器人的核心部分，通常由6个旋转关节组成•机械臂的材料通常是铝合金或碳纤维，以保证强度和轻量化•机械臂的末端装有工具或夹具，以进行各种操作任务二、机器人的运动控制1. 运动规划•运动规划是制造机器人进行操作任务的一个重要部分•运动规划可以精确计算机器人的轨迹和姿态，以达到完成任务的目的•运动规划分为离线运动规划和在线运动规划2. 控制系统•控制系统是用于控制机器人运动的核心部分•控制系统包括控制器、传感器和执行器•控制器负责计算机器人的位置和姿态，并控制执行器完成任务•传感器用于检测机器人周围环境的变化•执行器通常使用电机或液压驱动系统，以驱动机械臂进行运动和操作任务3. 轨迹控制•轨迹控制是控制机器人运动的一个重要部分•轨迹控制可以实现精确控制机械臂的速度、加速度和位置•轨迹控制可以通过控制硬件和软件实现三、工业机器人的应用1. 应用领域•工业机器人广泛应用于自动化生产线、汽车制造、电子产品制造等领域•工业机器人可以减少劳动力成本，提高生产效率，降低事故率•工业机器人的应用范围不断扩大，也在人类生产中扮演越来越重要的角色2. 应用案例•工业机器人在汽车制造中的应用，可以实现大规模生产，提高生产效率•工业机器人在电子产品制造中的应用，可以提高制造质量、提高生产效率，并减少原料浪费•工业机器人也在生物医药和军事领域得到应用，如手术机器人和无人机等四、小结本文较为详细地介绍了工业机器人的机械结构和运动控制，以及应用领域和案例。

机器人技术与应用机器人技术是近年来掀起的一股热潮，无论是在工业制造领域、医疗护理领域、军事领域还是在消费市场，都有着广泛的应用。

机器人的诞生，是为了模仿人类进行某种动作或任务，并完成一定的工作，具有很大的潜力和发展空间。

本文将巨览机器人技术的起源、分类、应用等方面进行阐述。

一、机器人技术的起源机器人技术，特指能自动执行特定任务的电、机、气等力学或电学元件的控制系统的集成，它是以计算机技术、控制技术、传感器技术和人工智能技术为核心的新兴技术。

20世纪50年代，机器人技术开始进入实用化阶段。

最早的机器人是由美国马萨诸塞州一位机械学家设计的，它只能识别物件、抓取物件并且将物件转移到另一个位置，操作方式非常简单。

随着人工智能技术的飞速发展，机器人技术取得了长足进展，现如今已成为生产与服务领域一个不可或缺的重要组成部分。

二、机器人技术的分类机器人按照工作环境的不同分为工业机器人、服务机器人、特种机器人等多种类型。

工业机器人是指在大型生产线上执行重复性、高精度、繁琐、危险或高速的作业任务的机器人。

工业机器人按照控制和感应器等方面的特点又可分为全电气、气液液压、模块化等多种类型。

服务机器人是指能够执行代替人工如：运输、送餐、清洁、保安、导航、游戏、服务、教育等服务的机器人。

特种机器人是指具有特殊用途的机器人，如探测器、炸药处理机器人、救援机器人、水下机器人、太空机器人等等。

三、机器人技术的应用机器人技术已经广泛应用于现代社会各个领域。

在工业制造领域，机器人可以完成大量重复性、精密的生产工作，实现高效的生产和协作。

在医疗护理领域，机器人可以协助医护人员完成手术、人工智能诊断和康复等工作。

在军事领域，机器人可以用于军事侦察和空中作战，降低军人伤亡。

在消费市场，机器人则可以帮助人们完成家庭保洁、物品排序、语音交互等工作。

随着机器人技术的不断进步，未来的应用前景也是非常广阔的，包括认知机器人、量子机器人、纳米机器人等方面的应用。