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目录1 问题的描述 (1)2 问题解答 (2)2.0前言 (2)2.1分析自由度 (2)2.2-2.3位置反解与正解 (3)2.4奇异位形 (4)2.5工作空间 (6)2.6雅克比 (7)2.7力雅克比 (7)2.8柔度矩阵 (8)2.9机械图（3D） (8)2.10控制系统框图 (8)1 问题的描述如图1所示为并联机构简图，根据描述，求解一下各个问题。
图1 并联机构简图1.1自由度分析1.2位置反解1.3位置正解1.4奇异位形1.5工作空间1.6雅可比1.7力雅可比1.8柔度矩阵1.9机械图（3D）1.10控制系统框图（不写出具体参数，用字母代替就可以）单关节控制2 问题解答2.0前言并联机器人的结构中包含了一个或几个闭环，它是由一个或几个闭环组成的关节点坐标相互并联的机器人。
与传统的串联机器人相比，并联机器人刚度高、各向同性好、精度高，而且运动学反解求解简单，因此得到了广泛应用。
现对此机构进行运动学分析。
已有的二自由度并联机构多数为平面机构，这些机构都是使用移动副与转动副的组合，如将驱动装置固定在定平台，共有6种可能的机构构型，很多学者对其进行了研究与设计，其输出是机构上一点在一个平面上的移动。
在工程应用中，往往需要在平面内定位一个刚体，这就要求机构的输出是一个刚体的二维平动，高峰教授提出了平面二自由度并联机器人机构。
2.1分析自由度分析此机构的自由度，我们将并联机构图简化成图2所示简图进行分析。
图2 并联机构简图根据著名的G -K 公式，得如下自由度的计算公式：()∑=+--=ji i f j n F 11λ （1） 其中：λ——位形空间的维数；n——构件个数，含机架；j——运动副的个数；f i ——第i 个运动副的自由度数。
现在空间为平面，所以λ=3。
故：F =3(5−5−1)+5=2所以上述的并联机构的自由度为2，若该机构需要确定的运动，就需要两个原动构件。
2.2-2.3位置反解与正解图3所示为二自由度并联平面机构简图，其中1为固定平台，2为转动副，3为连杆，4为运动平台，5为滑块。
《机器人初步知识》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业旨在帮助学生掌握机器人初步知识，了解机器人的基本构造和工作原理，加深对机器人技术的理解。
通过实践操作，培养学生独立思考、团队协作的能力，为后续学习打下基础。
二、作业内容1. 观察机器人模型，描述机器人的基本构造，包括运动部分、感知部分和控制部分等。
2. 查阅资料，了解机器人的工作原理，如如何通过传感器感知环境、如何通过控制器控制运动等。
3. 小组合作，设计一款简单的机器人模型，要求包括运动部分、感知部分和控制部分，并说明设计思路。
三、作业要求1. 独立完成观察和查阅资料的任务，确保作业质量。
2. 小组合作时，需发挥团队力量，共同完成设计任务。
3. 作业完成后，提交一份总结报告，包括机器人的构造和工作原理的总结以及机器人设计思路的阐述。
4. 报告中需注明参考的资料来源，确保学术诚信。
四、作业评价1. 评价标准：作业质量、团队协作、报告质量。
2. 评价方式：教师评价与学生互评相结合。
3. 评价结果将作为学生平时成绩的参考，以激励学生积极参与作业，提高学习效果。
五、作业反馈1. 学生可随时向教师提出疑问，寻求帮助。
2. 教师在批改作业时，将及时反馈问题，并给出指导意见。
3. 针对普遍存在的问题，将在下次课上进行集中讲解，确保全体学生共同进步。
六、其他注意事项1. 学生在完成作业过程中，应遵守学校及机房的各项规定和要求，确保自身和他人的安全。
2. 作业完成后，需按照教师要求，按时提交总结报告和相关资料。
3. 在小组合作过程中，应尊重每位成员的意见，避免出现矛盾和冲突。
4. 如遇无法解决的问题，请及时向教师和同学求助，以免耽误整体进度。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标：通过本堂作业设计，学生将进一步理解并掌握机器人初步知识，包括机器人的工作原理、结构组成以及基本编程方法。
学生应能够应用所学知识，解决实际问题，提高实践能力。
二、作业内容：1. 机器人的工作原理分析：学生需通过阅读资料或观察实物，了解机器人工作的一般原理，并尝试用自己的语言进行阐述。
姓名：王兆南学号：2010123136班级：电气2291机器人入门—机器人-Robot绪论它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。
在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。
国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。
一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。
”它能为人类带来许多方便之处。
关键词：机器人。
一机器人型号这一次的作业按照老师的要求我选取的是YL-335B其中的装配单元。
（1）产品介绍：亚龙YL-335B型自动生产线实训考核装备由安装在铝合金导轨式实训台上的供料单元、加工单元、装配单元、输送单元和分拣单元5个单元组成。
其外观如图所其中，每一工作单元都可自成一个独立的系统，同时也都是一个机电一体化的系统。
各个单元的执行机构基本上以气动执行机构为主，但输送单元的机械手装置整体运动则采取伺服电机驱动、精密定位的位置控制，该驱动系统具有长行程、多定位点的特点，是一个典型的一维位置控制系统。
分拣单元的传送带驱动则采用了通用变频器驱动三相异步电动机的交流传动装置。
位置控制和变频器技术是现代工业企业应用最为广泛的电气控制技术。
在YL-335B设备上应用了多种类型的传感器，分别用于判断物体的运动位置、物体通过的状态、物体的颜色及材质等。
传感器技术是机电一体化技术中的关键技术之一，是现代工业实现高度自动化的前提之一。
在控制方面，YL-335B采用了基于RS485串行通信的PLC网络控制方案，即每一工作单元由一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通讯实现互连的分布式控制方式。
用户可根据需要选择不同厂家的PLC及其所支持的RS485通信模式，组建成一个小型的PLC网络。
小型PLC网络以其结构简单，价格低廉的特点在小型自动生产线仍然有着广泛的应用，在现代工业网络通信中仍占据相当的份额。
《机器人》作业设计方案一、作业目标：通过本次作业设计，学生将能够深入了解机器人的定义、分类、应用领域以及未来发展趋势，培养学生对科技创新的兴趣和探索精神，提高学生的科学素养和创新能力。
二、作业内容：1. 了解机器人的定义和分类：让学生通过查阅资料或观看视频，了解机器人的定义以及常见的分类方式，包括按用途分类、按结构分类等。
2. 钻研机器人的应用领域：让学生选择一个特定的领域（如医疗、农业、工业等），深入钻研该领域中机器人的应用情况，并撰写一份报告。
3. 探讨机器人的未来发展趋势：让学生通过查阅资料或采访专家，了解机器人未来的发展趋势，包括人工智能、自主进修等方面的发展。
4. 设计一个简单的机器人：让学生结合所学知识，设计一个简单的机器人模型，并编写程序实现其基本功能，如挪动、抓取等。
5. 制作展示：让学生将设计的机器人模型展示出来，并向全班同砚介绍其功能和原理。
三、作业要求：1. 学生需要在规定的时间内完成所有任务，并按时提交作业。
2. 学生需要认真钻研机器人相关知识，确保作业内容准确全面。
3. 学生需要展示出对机器人的热情和探索精神，积极参与讨论和展示环节。
四、评分标准：1. 对机器人定义和分类的理解和描述是否准确清晰。
2. 对机器人应用领域的钻研是否深入，报告内容是否有价值。
3. 对机器人未来发展趋势的探讨是否有见地，是否能够提出合理的观点。
4. 设计的机器人模型是否符合要求，程序是否能够实现基本功能。
5. 展示环节是否生动有趣，能否清晰表达设计理念和原理。
五、作业安排：1. 第一周：学生开始钻研机器人的定义和分类，准备相关资料。
2. 第二周：学生选择一个特定的领域，深入钻研机器人的应用情况。
3. 第三周：学生探讨机器人的未来发展趋势，准备撰写报告。
4. 第四周：学生设计机器人模型，并编写程序实现其基本功能。
5. 第五周：学生准备展示材料，进行展示环节。
六、总结：通过本次作业设计，学生将能够全面了解机器人的相关知识，培养科学素养和创新能力，激发学生对科技的热爱和探索精神，为未来的进修和发展奠定坚实基础。
无锡科技职业学院中德机电学院
工业机器人技术大作业
设计题目搬运机器人设计与检修
学生姓名
系别控制系
专业
班级
授课教师龚运新
大作业的内容和要求(含技术要求、图表要求等)：
1、论述搬运机器人的机械设计部分
⑴叙述搬运机器人机械各部分名称及功能
⑵各部件图纸设计及要求（最低画出一个部件图纸）
2、叙述搬运机器人电气设计各部分名称及功能
3、画出搬运机器人电气控制电路图
4、编写部分搬运机器人控制子程序
5、叙述搬运机器人故障检修方法
1。
《机器人技术》大作业（2015年秋季学期）题目工业机器人概述姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化报告提交日期2015年12月5日哈尔滨工业大学内容及要求1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机器人；仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考：1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)；2) 机器人的运动学及动力学分析；3) 机器人的控制及轨迹规划；4) 驱动及伺服系统设计；5) 电气控制电路图及部分控制子程序。
2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭；3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献；4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限；5.正文为小四号宋体，倍行距；图表规范，标注为五号宋体；6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉；7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。
8.此页不得删除。
评语：成绩（20分）：教师签名：年月日工业机器人概述机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多种学科。
随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经成为人类的好帮手。
在航空航天，深海探测中，往往使用机器人代替人类去完成复杂的极限工作任务。
工业机器人是一个多功能、多自由度的机械和电气一体化的自动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。
它结合制造主机或生产线，可以形成一个单一的或多台机器自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。
目前，工业机器人技术飞速发展，在生产中的应用日益广泛，已成为现代制造业重要的生产高度自动化设备。
一、工业机器人特性自20世纪60年代美国第一代机器人的开始，工业机器人的发展和应用迅速发展起来，工业机器人的最重要的特性概括如下。
1、可编程。
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。
工业机器人能根据工作环境不同、做出相应规划和变化，因而在小批量多品种的高效柔性制造过程可以起到很好的作用，是柔性制造系统（FMS）的重要组成部分。
机器人技术基础作业案场各岗位服务流程销售大厅服务岗：1、销售大厅服务岗岗位职责：1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品;2)保持销售区域台面整洁;3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等;4)收集客户意见、建议及现场问题点；2、销售大厅服务岗工作及服务流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
班中工作程序服务流程行为规范迎接指引递阅资料上饮品（糕点）添加茶水工作要求1）眼神关注客人，当客人距3米距离时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后侯客迎询问客户送客户注意事项15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！”3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人；4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）；7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等待；阶段工作及服务流程班中工作程序工作要求注意事项饮料（糕点服务）1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用托盘；2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一下，请问您需要什么饮品”为起始；3）服务方向：从客人的右面服务；4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时，必须询问客人是否需要再添一杯，在二次服务中特别注意瓶口绝对不可以与客人使用的杯子接触；5）在客人再次需要饮料时必须更换杯子；下班程序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导；2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会；4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班；1.3.3.3吧台服务岗1.3.3.3.1吧台服务岗岗位职责1）为来访的客人提供全程的休息及饮品服务；2）保持吧台区域的整洁；3)饮品使用的器皿必须消毒；4）及时补充吧台物资；5）收集客户意见、建议及问题点；1.3.3.3.2吧台服务岗工作及流程阶段工作及服务流程班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。
KUKA KR40PA码垛机器人运动学仿真目录摘要 (3)1 引言 (4)1.1机器人发展 (4)1.1.1 发展 (4)1.1.2 现状 (5)2 KUKA机器人综述 (6)2.1 公司简介 (6)2.2 产品 (6)3 机器人理论基础 (7)3.1.求正运动学公式 (7)3.2运动学逆解 (8)3.3 静力分析 (9)4机器人建模 (10)4.1问题描述 (10)4.2模型描述 (10)5 仿真 (11)5.1 轨迹规划 (11)5.2特征曲线 (13)5.2.1 位移曲线 (13)5.2.2 速度曲线 (14)5.2.3 加速度曲线 (16)总结 (17)参考文献 (18)摘要本次作业主要针对KUKA KR40PA码垛机器人进行运动学仿真，根据已知的条件和需要以KUKA机器人为研究对象，对KUKA机器人进行运动学仿真，通过讨论该机器人的运动学问题，然后在matlab环境下，用simmechanics工具箱对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真, 通过仿真，观察到了机器人各个关节的运动，并得到了所需的数据，从而能够达到预定的目标.关键字：KUKA KR40PA码垛机器人运动学仿真 matlab1 引言1.1机器人发展1.1.1 发展虽然机器人已经历了30 多个春秋, 繁衍了三代, 是一个拥有几十万台机器人的大家族, 可是至今还没有统一的定义。
什么叫做机器人? 在世界范围内, 对于什么是机器人, 以及什么不属护机器人, 在看法上存在着很大的差差别。
为此在第18 届ISIR (国际机器人学术讨论会)期间, 专门成立了一个工作小组, 它的任务是制定机器人分类的标准, 并确定机器人数量的原则。
总之,不管机器人的定义如何, 现在的工业机器人已从原来概念的“纲领工人”或“通用自动机”逐步演进为从事专门任务的柔性机械。
进入80年代以后, 机器人的发展十分迅速。
198 0年, 全世界工业机器人仅有1万多台,可是到1984 年,除了中国、前苏联和东欧国家之外,全世界已有工业机器人102444 台, 其中以日本为最多, 高达4.4万台, 其次是美国,共有1.3万台, 以下依次是: 德国6600台、法国3380台、瑞典2400台。
《机器人技术基础》课程作业河北建筑工程学院一、例3.4：PUMA560是属于关节式的机器人，6个关节都是转动关节。
前3个关节确定手腕参考点的位置，后3个关节确定手脆的方位。
和大多数工业机器人一样，后3个关节轴线交于一点。
该点选作为手腕的参考点，也选作为连杆坐标系{4}，{5}和{6}的原点。
关节1的轴线为铅直方向，关节2和3的轴线水平，且平行，距离为a2。
关节1和2的轴线垂直相交，关节3和4的轴线垂直交错，距离为a3。
各连杆坐标系如图一所示，相应的连杆参数列于表一中。
图一PUMA560机器人的各连杆坐标系T10=[cθ1−sθ2sθ1cθ2000000001001];T21=[cθ2−sθ200000d2−sθ2−cθ2000001]T23=[cθ3−sθ3sθ3cθ30a20000001010];T43=[cθ4−sθ4000a31d4−sθ4−cθ4000001]T54=[cθ5−sθ50000−10sθ5cθ5000001];T65=[cθ6−sθ6000010−sθ6−cθ6000001](3.1)将各个连杆变换矩阵相乘，便得到PUMA560的手臂变换矩阵T60，T60=T10(θ1)T21(θ2)T32(θ3)T43(θ4)T54(θ5)T65(θ6) (3.2) 它是关节变量θi的函数。
为了求解运动方程，需要计算某些中间结果，如：T64=T54T65=[c5c6−c5s6s6c6−s5000s5c6−s5c600c5001] (3.3)T63=T44T64=[c4c5c6−s4s6−c4c5c6−s4c6s5c6−s5c6−c4s5a3c5d4−s4c5c6−c4s6s4c5s6−c4c600s4s5001](3.4) 表一PUMA560机器人连杆参数根据PUMA560的结构特点，关节2与关节3相互平行，先把T 21(θ2)和T 32(θ3)相乘，即T 31=T 21T 32=[c 23−s 23000a 2c 21d 2−s 23−c 23000−a 2s 201] (3.5)其中，c 23=cos(θ2+θ3)= c 2c 3−s 2s 3; s 23=sin(θ2+θ3) = c 2s 3+s 2c 3。
机器人技术基础作业学院：电气与信息工程班级：电子信息工程1302姓名：唐佳伟学号：A191301501.简要说明工业机器人的定义？答：工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。
2.简要说明工业机器人的分类？答：按坐标分类直角坐标型: 机器人在x、 y、 z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度3简要说明工业机器人有哪些应用？答：目前工业机器人在制造加工中主要从事工件上下料、焊接、装配、喷涂、检验、铸造、锻压、热处理、金属切削加工等工作。
1、弧焊机器人弧焊过程中，焊枪运动速度的稳定性和轨迹是两项重要的指标。
弧焊机器人2、点焊机器人性能要求1)安装面积小，工件空间大；2)快速完成小节距的多点定位；3)定位精度高，以确保焊接质量；4)持重大(490-980N)，以便携带内装变压器的焊钳；5)示教简单，节省工时；6)安全可靠性好。
一汽红旗轿车机器人焊接线3、装配机器人4.简要介绍工业机器人发展过程中的几个标志性事件？答：1969年，维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的手臂，全电动，6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解决方案。
这使得它精确地跟踪在太空中任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应用，如装配和焊接。
沙因曼则设计了第二臂的MIT 人工智能实验室，被称为“麻省理工学院的手臂。
” 沙因曼，接收奖学金从Unimation发展他的设计后，卖给那些设计以Unimation 谁进一步发展他们的支持，通用汽车公司，后来它上市的可编程的通用机装配（PUMA）。
工业机器人在欧洲起飞相当快，既ABB机器人和库卡机器人带来机器人市场在1973年ABB机器人（原ASEA）推出IRB 6，世界上首位市售全电动微型处理器控制的机器人。
语音系统在机器人中的应用07机电2班组员:吴斯栋、李敏裕马李、林荣毅(一)语音系统的进展概况语音合成与识别技术是智能机器人领域的一个重要研究方向，也是智能机器人的一项关键技术。
多年来国际国内都有大量的科技工作者致力于这方面的研究开发工作，因而对许多问题的认识与求解都取得了长足的发展。
机器人“robot”一词起源于捷克语，意为强迫劳动力或奴隶。
1921年，捷克剧作家KarlCapeek在剧本《Rossum，SUnivesralRobots》中，描述了一个具有人的外表，特征和功能的机器，并命名为认Robota。
英语的Robot，一词就是由此演变而来的。
基本上，一个机器人包括:机械设备，如可以与周围环境进行交互的车轮平台、手臂或其它构造。
设备上或周围的传感器，可以感知周围环境并向设备提供有用的反馈。
根据设备当前的情况处理传感输入，并按照情况指示系统执行相应动作的系统。
语音识别和语音合成技术是一种人机语言通信技术，属于计算机智能接口技术。
多媒体技术也主要是利用计算机语音处理和图象处理的能力为人们提供一种更加方便，直观的人机界面。
机器人技术和语音技术的结合就成为了一项新的技术课题:智能语音机器人。
人们一直以来对自由交流方式的本能渴望正是语音识别技术坚定不移的发展动力。
自从工业革命以来，各种机械化设备虽然提高了劳动生产率，创造了巨大的物质财富，但是我们在面对它们时却不得不放弃最习惯、最自然的沟通方式一一自然语言。
因此，我们从来就没有放弃过这样一个梦想:让机器与人之间也能像人与人之间一样进行交流。
而成就人类这种梦想的最关键技术之一就是语音识别与合成技术。
今天，随着语音识别技术已经取得了巨大的进展。
一些智能语音机器人技术已经开始得到广泛的应用，具有语音识别功能的产品也不断出现，这些都标志着智能语音机器人技术距离人类的日常生活己经越来越近了。
我国的语音识别技术研究起步并不晚，但由于各种客观条件的限制，早期的研究工作进展缓慢。
机器人技术课程作业——PUMA机器人如上图所示的PUMA机器人，要现右图所示的运动，求解：①建立坐标系；②给出D-H参数表；③推导正运动学、逆运动学；④编程得出工作空间。
解：①建立坐标系a、建立原始坐标系b 、坐标系简化② 给出D-H 参数表a 、PUMA 机器人的杆件参数1d 0.6604m =，2d 0.14909m =，4d 0.43307m =，6d 0.05625m = 2a 0.4318m =，3a 0.02032m =b 、D-H 参数表关节i i θ i α i L i d运动围 1 90 0 0 0-160o ~160o2 0 -90 02d 0.14909m = -225o ~45o3-902a 0.4318m =-45o ~225o4 0 -90 3a 0.02032m = 4d 0.43307m =-110 o~170 o 590-100 o~100 o③ 推导正运动学、逆运动学 a 、正运动学推导由式111111111100001ii i i i i i i i i i ii i i i i i i c s a s c c c s d s T s s c s c d c θθθαθαααθαθααα-----------⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦可得： 111101000000100001c s s c T -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦222122200001000001c s d T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦33233230000010001c s a s c T -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦44343444000100001c s a d T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦ 554555000010000001c s T s c -⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 665666000010000001c s T s c -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥--⎢⎥⎣⎦由00123456123456T T T T T T T =，得机械手变换矩阵：601x x x x yy y y z z z z n o a p n o a p T n o a p ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦23654164123651654164123654164123651654164123654642365()()()x y z n c c c c c s s c s c s c c c s s s c s n c c c c s s s s s c s s c c s c s c c n s c c c s s c c s =--++=----=--- 23654164123651654164123654164123651645164123654642365()()()x y z o c s c c c c s c s s s c s c s s c c s o c s c c s c s s s s s s s s c c c c c o s s c c s s c c s =-++-+=-+++-=++2354123515412354123515412352354x y z a c s c c s c c s s s a c s c s s c s s s c a c c s s c =---=--+=-+3231221423121323122142312142332322x y z p a c c a c c d s c d s p a c s a c s d s s d c p d c a s a s =+--=+-+=---b 、逆运动学推导 1)．求1θ用逆变换011T -左乘方程00123456123456T T T T T T T =两边：10123451623456T T T T T T T -=11111600000010000101xx x x yy y y zz z z c s n o a p s c n o a p T n o a p ⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦得112x y s p c p d -+=三角代换 cos x p ρφ=，sin y p ρφ=式中，ρ=tan 2(,)x y a p p φ=得到1θ的解12a tan 2(,)a tan 2(,y x p p d θ=-2)．求3θ矩阵方程两端的元素（1，4）和（2，4）分别对应相等113232242342332322x y z c p s p a c a c d s p d c a s a s +=+-⎧⎨-=++⎩ 平方和为：4333d s a c k += 其中 2222222242322x y z p p p d d a a k a ++----=解得：334a tan 2(,)a tan 2(,a d k θ=- 3)．求θ在矩阵方程00123456123456T T T T T T T =两边左乘逆变换013T -。
机器人技术大作业：PUMA机器人作业要求：1.建立坐标系；2.给出D-H参数表；3.推导正运动学，逆运动学；4.编程得出工作空间；1.建立坐标系由坐标系的建立规则：Oi：设在Li与Ai+1轴线的交点上；Zi轴：与Ai+1关节轴重合，指向任意；Xi轴：与公法线Li重合，指向沿Li由Ai轴线指向Ai+1轴线；Yi轴：按右手定则确定；可以建立PUMA机器人各关节坐标系如下：图1 PUMA机器人各关机坐标系2.给出D-H参数表由各参数的确定规则：杆件长度Li：沿xi 轴，zi-1 轴与xi 轴交点到0i 的距离；杆件扭转角αi：绕xi 轴，由zi-1 转向zi；杆件偏移量di：沿zi-1 轴，zi-1 轴和xi 交点至∑0i –1 坐标系原点的距离；杆件回转角θi：绕zi-1 轴，由xi-1转向xi；可以得到PUMA机器人的D-H参数表：表1 PUMA 机器人D-H 参数表3. 推导正运动学，逆运动学解3.1正运动学以下以c 代表cos 函数，s 代表sin 函数 由D-H 参数表易得：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=100001000001111110d c s s c T θθθθ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=10001000022222222221d s a c s c a s c T θθθθθθ ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=10000010003333333332θθθθθθs a c s c a s c T ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=100001000004444443d c s s c T θθθθ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--=1000100000555554θθθθc s s c T ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=10010000006666665d c s s c T θθθθ将以上六个矩阵依次右乘，即可得到末端机械手的齐次变换矩阵：65544332211060T T T T T T T =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1060z z z z y y y yx x x x p a o n p a o n p a o n T 利用MATLAB 程序可以求出此变换矩阵各参数： syms a2 d2 a3 d4 d6syms c1 s1 c2 s2 c3 s3 c4 s4 c5 s5 c6 s6 T01=[c1 0 -s1 0;s1 0 c1 0;0 -1 0 d1;0 0 0 1]; T12=[c2 -s2 0 a2*c2;s2 c2 0 a2*s2;0 0 1 d2;0 0 0 1]; T23=[c3 0 -s3 a3*c3;s3 0 c3 a3*s3;0 -1 0 0;0 0 0 1]; T34=[c4 0 -s4 0;s4 0 c4 0;0 -1 0 d4;0 0 0 1]; T45=[c5 0 -s5 0;s5 0 c5 0;0 -1 0 0;0 0 0 1]; T56=[c6 -s6 0 0;s6 c6 0 0;0 0 1 d6;0 0 0 1]; T06=T01*T12*T23*T34*T45*T56 得到：nx=c6(s5c1s23 + c5(s1s4+c4c1c23)) - s6(c4s1 - s4c1c23) ny=c6(s5s1s23 - c5(c1s4-c4s1c23)) + s6(c1c4 + s4s1c23) nz=c6s5c23-c4c5s23-s4s6s23ox=-s6(s5c1c23+c5(s1s4 + c4c1c23)) - c6(c4s1-s4c1c23) oy=c6(c1c4+s4s1c23)-s6s5s1s23-c5(c1s4-c4s1c23) oz=-s6(s5c23 - c4c5s23- c6s4s23) ax=c5(c1s23- s5(s1s4 + c4c1c23)) ay=c5(s1s23+ s5(c1s4 - c4s1c23)) az=c5(c23 + c4s5s23)px=d6(c5c1s23-s5(s1s4+c4c1c23))-d2s1-d4c1s23+ a2c1c2 - a3c1s2s3 + a3c1c2c3 py=d6(c5s1s23+s5(c1s4-c4s1c23))+d2c1-d4s1c23+ a2c2s1- a3s1s2s3 + a3c2c3s1 pz=d1- a2s2 -d4c23+ d6(c5c23+ c4s5s23) - a3c2s3 - a3c3s2 其中:c23=cos(θ2+θ3)，s23=sin(θ2+θ3). 带入:c1=0; s1=1; c2=1; s2=0; c3=0; s3=-1; c4=-1; s4=0; c5=-1; s5=0; c6=-1; s6=0;得到：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-++--=100013001642100201060d a d d a d T与图中实际位置相符，故正解正确。
《机器人技术基础》课程考核大作业一、进行课程学习考核（大作业形式）的目的：工业机器人系统设计是专业选修课的一个理论与实践相结合的教学环节，是机械类基础课程的延伸，可以巩固和加强机械类基础课程学习和工程应用知识的拓展，可以为毕业设计和就业工作打下良好基础，其目的是：1、通过资料查询与整理，联系生产实际，运用所学过的知识，使学生得到对课题的论证与分析、问题解决对策、自主学习、团队合作等能力的培养。
2、利用机械类的前序课知识，学会并掌握工业机器人系统设计的特点及方法，学会并掌握工业机器人系统设计中“总体方案设计”、“参数设计”、“组成机构原理与分析”、“机械结构装置设计”、“控制系统设计”等方面的一般方法和技术要求。
3、加强机械设计中基本技能的训练，如：设计计算能力，运用有关设计资料、设计手册、标准、规范及经验数据的能力，以及机械、电气系统的综合运用能力。
二、同学可以选择的课题领域：1.玻璃、陶瓷加工业用的工业机器人2.化学工业中应用的工业机器人3.建筑行业应用的工业机器人4.塑料工业中应用的工业机器人（如：装配、搬运）5.用于包装工业的工业机器人6.电气和电子工业中应用的工业机器人：工件搬运和存放的工业机器人7.特殊行业应用的工业机器人（如：医疗、残疾、家庭）8.用于金属生产和加工的工业机器人9.用于木加工业的工业机器人：木加工行业装配和搬运的工业机器人10.用于食品供应和加工的工业机器人：食品工业中的装配和搬运的工业机器人11.承担复杂机具搬运任务的工业机器人12.搬运和托盘堆码应用的工业机器人13.普通机械制造领域的装配和搬运作业的工业机器人14.用于机床上下料件的工业机器人15.用于粘接和密封的工业机器人16.用于金属生产和加工的工业机器人17.锻冶场所装卸的工业机器人18.金属生产和加工业的装配和搬运的工业机器人19.用于压铸和注模成型机装卸的工业机器人三、设计内容与要求：1．介绍所选工业机器人系统的组成及各部分的关系，理解其机、电组成系统的要求（包括：需求分析、功能分析与分解、功能求解与集成、设计方案的形成、方案的评价等），掌握工业机器人系统方案设计的主要进程以及各阶段的主要工作内容，初步领会工业机器人系统的设计方案及一般程序。
大作业：PUMA 机器人1. 坐标系建立利用D-H 参数法建立坐标系：2．D-H 参数表关节i θ(︒) i α(︒) i l i d运动范围1 90 -90 0 0 -160°~160°2 0 0 a 2 d 2-225°~45° 3 90 90 -a 3 0 -45°~225° 4 0 -90 0 4d-110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 6 06d-266°~266°3. 正运动学推导 3.1变换矩阵求取1i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 001i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθθαθαθθααα----⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦列各D-H 变换矩阵如下：11010101001000001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A 22122220222020010001c s a c s c a s A d -⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 33233033303301000001c s a c s c a s A -⎡⎤⎢⎥--⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦344404040400100001-⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥-⎢⎥⎣⎦c s s c A d 455050505001000001c s s c A ⎡⎤⎢⎥-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 5666-6066000010001c s s c A d ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ==又由00123456123456T A A A A A A =⋅⋅⋅⋅⋅，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得：其中- c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩s6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - c6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))) sx sy ==+ c6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))s6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2)) + c6*s4*(c2*s3 + c3*s2)sz ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩c5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) c5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + s5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3))c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)ax ay az =⎧⎪=⎨⎪=⎩24623346- d *s1+d *(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) - d *s5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3)) + a *c1*c2 + c5*d6*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) +a *c1*s2*s3 -a *c1*c2*c3c1*d2 + d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) + d *s5*(c px py ==263342631*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) + a *c2*s1 + c5*d *(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) +a *s1*s2*s3 - a *c2*c3*s1d *(c2*c3 - s2*s3) - a *s2 + d *(c5*(c2*c3 - s2*s3) - c4*s5*(c2*s3 + c3*s2)) + a pz =3*c2*s3 +a *c3*s2⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩ 3.2变换矩阵验证 3.2.1初步验证根据DH 参数表中θi 的初始值，将其带入6T 后得到末端执行器的坐标为px= -d 2py=a 2+d 4+d 6 pz=a 3与初始设定一致，因此初步判断变换矩阵正确。
1坐标系建立:PUMA机器人大作业坐标系可以简化为:2 D-H参数表:PUMA机器人的杆件参数d10.6604m , d20.14909m , d40.43307m , d60.05625m , a20.4318m a30.02032m3正运动学推导c i s i 0 a 1,,i i S i C i 1 C i C i 1 s i 1 d i s i 1由式T i可得s i s i 1 c i s i 1 C i 1 d i C i 10 0 0 1c 1 s 1 0 0c 20 s1 c10 01 0T 1T20 0 1 02s20 1，c4 s40 a3 c5 3T1 d4 4 0T4s4c4T 55s50 0 0 1，T 6 0T 11T 22T 3 3T 4 4T 5 5T 6s20 0c 3s 3 0a20 1d2 2 s3 c3c2T 30 0 10 01，1s50 0 c6s60 0 01 051 05T 6c56s6c60 0 0 0 1，0 1机械手变换矩阵4 逆运动学推导1 ．求 1用逆变换0T i 1左乘方程 ％T i 工2T 3 3T 4 4T 5 5T 6两边:n x o xa x p xT 6n y o y a y p y n z o z a z p z 0001nx c23 ( c 6 c 5 c 4 c 1 s6s 4c 1 ) s 23c 6s 5c 1c6c 5 s 4 s1 n yc23 (c6 c5 c4 s1s6 s4 s1)s23 c 6 s 5 s 1c 6c5s 4c1nz s 23(c 6c 5c4s 6s4) c23c 6s5ox c23(s 6c 5c 4c 1 c6s 4c 1) s23s 6s 5c 1s6c 5s 4s1 oyc23(s 6c5c 4s1c6s4s 1) s23s 6s 5s1s6s4c 5c1oz s23(s 6c 5c4s6s 4) c23c 6s5ax c23 s 5c 4 c 1 s23c 5c 1 s 5s4s1ay c23s5c 4s1 s23c5s1s5s 4c1azc23c5s2 3 s5c4p x a 3c 23c 1 a 2c 2c 1 d 4 s 23c 1 d 2s 1p y a 3c 23s 1 a 2 c 2 s 1 d 4 s 23s 1 d 2c 1pzd 4c23a3s 23a 2s2s6 c 4 s1 s6c4c1c6c 4s1 c6c4c1矩阵方程两端的元素1 , 4）和（2, 4）分别对应相等G P x S P ya 3C23a 2C2d4 S23P zd 4C 23a 3S23 a 2S 2 10T 6其中kT i 10T 6得到1的解1atan2(p y ,p x ) atan2(d 2, 届p ： d ；)2 •求3平方和为:d4 S 3a3C32 2 2,2 ,2 2 2P x P y P z d 2 d 4 a 2 a 32a 2解得： 3 atan2(a 3,d 4) atan2(k, _d ： a f k 2)C1C 23S1C 23S23a2C3n xO x a x P xC| S 23Si S 23C 23 a 2S 3nyO y ayPy 3T 6S iC 1 0d 2 n z O z a z P z 00 10 01C i S iS! 0 0 C i 0 0 0 0 1 0 0 00 1 n x O x a x得 S i P x C|P y 三角代换 P x式中,nyn z 0 O yO z 0 aya z0 P x P y P z1d 2cos ,P ysi n 2 2-P x P yatan2(P x , P y )方程两边的元素（ 1 , 4) 和（3 , 4) 分别对应相等，得C 1C 23P: x 4 5I C 23 P yS23 Pza3a 2C3C l S23P 〉<SI S23 PyC23Pza 2S3d 4联立，得S23 和 C23Qa 2Ss d 4 GP xSP yP z a ?C 3 a 323P x C 1 2P y S 12P za 2C3a3GP x S 1P yP z a 2S3d 423P x C 1 2P y S 12P zS 23和C 23表达式的分母相等，且为正，于是4 •求4令两边元素（1 , 3）和（2, 3）分别对应相等，则可得C 1C 23axS l C 23a y S 23a z C 4S5S| a x GR y S 4S 5只要S s 0 ,便可求出 44ata n2 sa x c i a y , c i C 23a x Si C 23a y S 23a z当S S 0时，机械手处于奇异形位。
《机器人技术基础》大作业
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成绩：
一、机器人功能描述（200字）
具有供人观赏，娱乐为目的，具有机器人的外部特征，也可以像人，像某种动物等。
同时具有机器人的功能，可以行走或完成动作，有语言能力，会唱歌，有一定的感知能力，可以自主的连续表演事先编好的多套动作。
二、机器人系统的功能构成（框图+文字说明）
驱动：电动传动
机械结构系统：
感受系统：智能传感器
基本思路：通过对人类动作的深入了解，分析人类的动作特性，并且与控制对象跳舞机器人的工作原理、动作过程进行比较，从而确定机器人的基本构成并选择合适的机械构件，组装完成机器人的造型。
分析机器人动作的局限性与优势，设定机器人的舞蹈动作，按动作编写程序，完成作品设计。
跳舞机器人的结构完全模仿真人，并实现了双腿分立走路，双臂有很强的自由度，可以完成多种高难度动作。
机器人的双脚为轮式结构，这样不仅可以实现转身和滑步，更突出的优点是在走路时减少
了重心的调整，从而减少了机器人的倾斜度，实现了类似真人的走路及跳舞模式。
舞蹈机器人的控制方式是将uC/OS-Ⅱ操作系统嵌入Atmega128处理器中,采用PID算法,对电机、舵机进行实时可靠的控制，进而对机器人主动轮的速度、方向进行有效的控制，使机器人的动作定位更加准确，动作过程更加优美协调。
机器人的双脚为轮式结构，此结构可以很完美地实现转身和滑步。
更突出的优点是在走路时减少了重心的调整，同时也克服了塑料构件机械强度不够高的局限性。
跳舞机器人完全实现了智能化运行，可以用相应软件通过编程实现对舵机的控制，做出各种不同的动作，带给人们另类娱乐。
它可以走进各种不同的场合，如：在学校用于科技教育学习；在家庭用于提供丰富的生活享受；用于社会可以增加更多的新型娱乐项目等。
随着社会对服务业的需求不断扩大，可以代替人的机器人将会有更广阔的前景
从近几年世界范围内推出的机器人产品来看，机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展。
其
发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的的开放化；PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化。
舞蹈机器人在日本、韩国、美国、中国等各个国家都先后有不同程度的发展，尤其是在日本已经有突破性的发展。
在机器人科技方面，中国还处于萌芽阶段。
近几年，先后在科研、军事、工业、农业等各领域都有应用，尤其在工业中的应用最多，范围最广。
就中国而言，机器人很少向娱乐行业发展，当我们的舞蹈机器人出现在娱乐舞台上时，必将使娱乐方式更加时代化、多元化，使娱乐内容更加丰富多彩。
它不仅能带给人们娱乐享受，还可以将舞蹈动作用数字记录下来，方便了文化的快速传递，从而实现了在数字时代背景下传统文化的传承
三、机器人硬件电路
1、电路原理图
2、PCB图
3、电路中各芯片介绍
（1）单片机
（2）舵机
（3）动力驱动芯片
（4）XX传感器
（5）XX传感器。
四、软件流程
机器程序：#include <A T89X55.H>
//51
芯片管脚定义头文件
#include <intrins.h>
//内部包含延时函数_nop_()
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit SDATA_595=P3^0 //串行数据输入
sbit SCLK_595 =P3^1 //移位时钟脉冲
sbit RCK_595 =P3^6 //输出锁存器控制脉冲uchar run=0; //步骤标记
uchar num=0; //同时工作的电数
uchar i;
sbit in0=P1^0;
sbit in1=P1^1;
sbit in2=P1^2;
sbit in3=P1^3;
sbit in4=P1^4;
sbit in5=P1^5;
sbit in6=P1^6;
sbit in7=P1^7;
sbit in8=P0^0;
unsigned char state0_A=0; //定义电机0的状态A unsigned char state0_B=0; //定义电机0的状态B
unsigned char state1_A=0; //定义电机1的状态A unsigned char state1_B=0; //定义电机1的状态B unsigned char state2_A=0; //定义电机2的状态A unsigned char state2_B=0; //定义电机2的状态B unsigned char state3_A=0; //定义电机3的状态A unsigned char state3_B=0; //定义电机3的状态B unsigned char state4_A=0; //定义电机4的状态A unsigned char state4_B=0; //定义电机4的状态B unsigned char state5_A=0; //定义电机5的状态A unsigned char state5_B=0; //定义电机5的状态B unsigned char state6_A=0; //定义电机6的状态A unsigned char state6_B=0; //定义电机6的状态B //unsigned char state7_A=0; //定义电机7的状态A //unsigned char state7_B=0; //定义电机7的状态B //unsigned char state8_A=0; //定义电机8的状态A //unsigned char state8_B=0; //定义电机8的状态B unsigned int temp=0xffff;
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//unsigned int count_7=0; //unsigned int count_8=0; void WR_595();
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void start_595(void); void stop(void);
五、参考文献
六、设计心得。
