(完整)工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
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工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制
工业机器人技术及应用教案工业机器人的机械结构和运动控制教学目标：1.了解工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理；2.掌握工业机器人的运动学和逆运动学；3.熟悉工业机器人的运动控制方法。
教学内容：一、工业机器人的机械结构1.机械臂：a.结构：基座、臂身、关节；b.运动范围：工作空间、关节角度限制；c.关节传动形式：旋转关节、滑动关节；d.组成形式：串联型、并联型。
2.末端执行器：a.夹具：夹持工件的装置；b.工具：用于工件加工或操作的设备。
二、工业机器人的运动控制1.运动学：a.正向运动学：通过给定的关节角度求解末端执行器的位置和姿态；b.逆向运动学：通过给定的末端执行器的位置和姿态求解关节角度。
2.运动控制方法：a.离散控制：通过对机器人关节进行离散控制实现末端执行器的运动；b.路径规划：根据工件的形状和要求，规划机器人的路径以实现精准的运动；c.弯曲运动：在一些情况下，需要机器人进行弯曲运动，采用弯曲臂机器人；d.反馈控制：通过传感器对机器人的位置、力量等进行检测和反馈，实现精确控制。
三、工业机器人的应用1.自动化生产线：在制造业中广泛应用，替代人工完成重复性、危险性和高精度的操作任务。
2.电子制造业：用于焊接、插装、组装等操作；3.汽车制造业：用于焊接、涂装、装配等工序；4.医疗领域：用于手术、康复训练等任务；5.家庭服务：近年来，逐渐应用于家庭中的清洁、助老等服务领域。
教学步骤：1.引入：通过视频或图片展示工业机器人的应用场景，引起学生的兴趣。
2.讲解：介绍工业机器人的机械结构和运动控制的基本原理，包括机械臂的结构、末端执行器的类型和运动学、逆运动学的概念。
3.演示：通过实物展示或动画演示，展示工业机器人的机械结构和运动控制的过程，让学生更直观地理解。
4.讨论：以实际应用为例，讨论不同行业中工业机器人的应用情况及其优势。
5.练习：设计简单的工业机器人运动控制实验，让学生根据给定的条件计算出关节角度或末端执行器的位置和姿态。
《工业机器人技术基础及其应用》教案大纲
第2章工业机器人的机械系统（讲课6学时/实验2学时/上机0学时）
2.1工业机器人机械结构系统
介绍工业机器人的各个机械组成部件的结构和作用
2.2工业机器人的驱动系统
介绍工业机器人的不同驱动方式
2.3工业机器人的常用工具
介绍工业机器人的常用工具
对本章内容进行总结
本章重点：让学生熟悉工业机器人的机械系统及其不同的驱动方式。在教师的指导下让学生实际接触机器人并进行简单的操作以获得实感。
4.1工业机器人控制系统概述
4.2工业机器人控制系统的结构
让学生了解工业机器人控制系统的主要结构
4.3工业机器人控制的示教再现
4.4工业机器人的运动控制
利用示教器，教师指导学生直接对工业机器人进行简单的动作控制
本章重点：让学生直接接触和简单控制工业机器人。希望教师运用自己的经验与专业能力，给学生展现工业机器人的功能。让学生既不感到迷糊或者认为太难而退缩，又觉得机器人的控制确实需要大量的知识储备来做支持，以此进一步激发学生继续学习的干劲和潜力。
学时
建议全部150学时（1学时相当于一节课，即40～50分钟），包括讲课、实验和上机在内。也可以根据实际情况，将该教材分为两门课程，分别为《工业机器人技术基础》（60学时，教材第1-5章）和《工业机器人虚拟仿真及典型应用》（90学时，教材第6-10章）。
开课学期
第2学年第1学期
适用专业
本科院校的各个专业均可(该教材为通识类课程教材)
第7章工业机器人应用1——搬运（讲课人
7.2典型的搬运机器人
了解搬运机器人的分类、功能、结构
7.3搬运机器人的操作
创建搬运工作站
机器人搬运生产线及辅助设备
本章重点：第7.3节是本章重点，需要牢固掌握。让学生以小组为单位进行仿真编程并确认结果。
2.1工业机器人机械结构系统
介绍工业机器人的各个机械组成部件的结构和作用
2.2工业机器人的驱动系统
介绍工业机器人的不同驱动方式
2.3工业机器人的常用工具
介绍工业机器人的常用工具
对本章内容进行总结
本章重点：让学生熟悉工业机器人的机械系统及其不同的驱动方式。在教师的指导下让学生实际接触机器人并进行简单的操作以获得实感。
4.1工业机器人控制系统概述
4.2工业机器人控制系统的结构
让学生了解工业机器人控制系统的主要结构
4.3工业机器人控制的示教再现
4.4工业机器人的运动控制
利用示教器，教师指导学生直接对工业机器人进行简单的动作控制
本章重点：让学生直接接触和简单控制工业机器人。希望教师运用自己的经验与专业能力，给学生展现工业机器人的功能。让学生既不感到迷糊或者认为太难而退缩，又觉得机器人的控制确实需要大量的知识储备来做支持，以此进一步激发学生继续学习的干劲和潜力。
学时
建议全部150学时（1学时相当于一节课，即40～50分钟），包括讲课、实验和上机在内。也可以根据实际情况，将该教材分为两门课程，分别为《工业机器人技术基础》（60学时，教材第1-5章）和《工业机器人虚拟仿真及典型应用》（90学时，教材第6-10章）。
开课学期
第2学年第1学期
适用专业
本科院校的各个专业均可(该教材为通识类课程教材)
第7章工业机器人应用1——搬运（讲课人
7.2典型的搬运机器人
了解搬运机器人的分类、功能、结构
7.3搬运机器人的操作
创建搬运工作站
机器人搬运生产线及辅助设备
本章重点：第7.3节是本章重点，需要牢固掌握。让学生以小组为单位进行仿真编程并确认结果。
工业机器人技术及应用 教案大纲
工业技术及应用教案大纲第一章：工业概述1.1 工业的定义和发展历程1.2 工业的分类和主要技术参数1.3 工业的应用领域和优势1.4 工业的发展趋势第二章：工业的机械结构2.1 工业的机械结构组成2.2 工业的关节和驱动方式2.3 工业的自由度和运动学2.4 工业的机械设计原则第三章：工业的控制系统3.1 工业的控制系统的组成和功能3.2 工业的控制算法和编程语言3.3 工业的传感器和执行器3.4 工业的控制系统的设计和优化第四章：工业的编程与操作4.1 工业的编程环境和接口4.2 工业的基本编程指令和功能4.3 工业的操作界面和操作方式4.4 工业的操作注意事项和安全防护第五章：工业的应用案例解析5.1 工业在汽车制造中的应用5.2 工业在电子制造中的应用5.3 工业在食品加工中的应用5.4 工业在物流搬运中的应用第六章：工业的维护保养6.1 工业的维护保养的意义和目的6.2 工业的日常维护保养内容6.3 工业的定期维护保养项目和周期6.4 工业的维护保养工具和设备第七章：工业的故障诊断与维修7.1 工业的故障类型和诊断方法7.2 工业的故障原因分析和预防措施7.3 工业的维修流程和注意事项7.4 工业的维修技术和常用零部件更换第八章：工业的视觉系统8.1 工业的视觉系统概述和作用8.2 工业的视觉传感器和图像处理技术8.3 工业的视觉系统应用案例解析8.4 工业的视觉系统的设计和优化第九章：工业的协作技术9.1 工业的协作技术概述和分类9.2 工业的安全协作策略和协议9.3 工业的协作硬件和软件技术9.4 工业的协作应用案例解析和发展趋势第十章：工业的未来发展10.1 工业的技术发展趋势10.2 工业的市场规模和行业竞争格局10.3 工业在智能制造和工业4.0中的作用10.4 工业的挑战和发展前景重点和难点解析重点环节一：工业的分类和主要技术参数解析：工业的分类和主要技术参数是理解其基本特性和应用场景的基础。
【配套K12】工业机器人技术及应用(教案)1
工业机器人技术及应用(教案)1第一章绪论什么是工业机器人为何发展工业机器人工业机器人发展概况工业机器人的诞生工业机器人的发展工业机器人的分类及应用工业机器人的分类工业机器人的应用学习目标*掌握工业机器人的定义*了解工业机器人的发展事和历程*熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级20XX 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 20XX 年底装配 30 万台机器人，到 20XX 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。
机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。
这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。
课堂认知什么是工业机器人机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。
美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。
日本: 一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。
中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。
广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。
它具有四个基本特征：①特定的机械机构②通用性③不同程度的智能④独立性为何发展机器人让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。
ABB 给出十大投资机器人的理：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔1性；第六，减少原料浪费，提高成品率；第七，满足安全法规，改善生产安全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。
(完整)工业机器人技术及应用(教案)1-绪论
第一章绪论1.1 什么是工业机器人1。
2 为何发展工业机器人1。
3 工业机器人发展概况1.3.1 工业机器人的诞生1。
3。
2 工业机器人的发展1.4 工业机器人的分类及应用1。
4。
1 工业机器人的分类1.4。
2 工业机器人的应用学习目标＊掌握工业机器人的定义*了解工业机器人的发展事由和历程*熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示，希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到 2014 年装配100 万台,要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。
机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利"的大目标.这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。
课堂认知1。
1 什么是工业机器人机器人涉及到人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。
美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的,并具有编程能力的多功能操作机。
日本：一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。
中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。
ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。
广义地说:工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。
它具有四个基本特征：①特定的机械机构②通用性③不同程度的智能④独立性1.2 为何发展机器人让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。
ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本;第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境;第四，扩大产能；第五，增强生产的柔性；第六，减少原料浪费，提高成品率;第七，满足安全法规，改善生产安全条件；第八，减少人员流动，缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本,提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间。
工业机器人及应用教案
工业机器人及应用教案【教学目标】1.了解工业机器人的定义、分类和特点；2.掌握工业机器人的运动方式和学习方法；3.了解工业机器人的应用领域；4.培养学生对于工业机器人的设计和应用的能力。
【教学重点】1.工业机器人的分类和特点；2.工业机器人的运动方式；3.工业机器人的应用领域。
【教学难点】1.工业机器人的学习方法；2.工业机器人的设计和应用能力培养。
【教学准备】1.设备：教室投影仪、计算机；2.材料：课件、实例资料。
【教学过程】一、导入（5分钟）1.引入工业机器人的概念和定义；2.介绍工业机器人的分类。
二、内容讲解（20分钟）1.工业机器人的分类和特点；a.按结构分类：串联型、并联型、混合型；b.按机械手臂形态分类：平面关节型、旋转关节型、立体关节型；c.特点：具有多自由度、执行精度高、适应性强等特点。
2.工业机器人的运动方式；a.点到点运动；b.直线运动；c.圆弧运动；d.连续路径运动。
3.工业机器人的学习方法；a.基于任务的学习；b.基于示教的学习；c.基于仿真的学习。
4.工业机器人的应用领域；a.汽车制造业；b.电子制造业；c.精密机械加工；d.医疗产业；e.其他领域。
三、案例分析（10分钟）1.通过实例资料分析工业机器人在一些领域的应用。
四、设计任务（15分钟）1.小组讨论，设计一个工业机器人在特定领域的应用方案；2.将方案以PPT形式呈现给全班。
五、总结（5分钟）1.小结工业机器人的定义、分类和特点；2.总结工业机器人的运动方式和学习方法；3.让学生总结工业机器人的应用领域。
【教学方式】1.讲授法：通过讲解理论知识的方式，向学生介绍工业机器人的分类、特点、运动方式、学习方法和应用领域。
【教学手段】1.多媒体教学：利用投影仪展示相关图片和实例资料，帮助学生更直观地理解和掌握知识；2.小组讨论：通过小组讨论的方式，激发学生的创造力和合作意识，培养学生解决问题的能力。
【教学评价】1.课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度；2.PPT设计方案评价：根据学生的PPT设计方案，对学生的设计能力和表达能力进行评价；3.学生总结回答问题：通过学生的回答问题评价学生对于工业机器人知识的掌握情况。
工业机器人技术及应用 教案大纲
一、工业技术及应用教案大纲二、教案简介：本教案旨在介绍工业技术及其应用。
通过学习，学生将了解工业的基本概念、类型、编程与控制等方面的知识，并掌握工业在实际生产中的应用。
三、教学目标：1. 了解工业的基本概念及其发展历程。
2. 掌握工业的主要类型和特点。
3. 学习工业的编程与控制方法。
4. 了解工业在生产中的应用案例。
四、教学内容：1. 工业的基本概念与发展历程1.1 工业的定义与特点1.2 工业发展历程1.3 我国工业产业现状与发展趋势2. 工业的主要类型及特点2.1 关节臂2.2 直角坐标2.3 圆柱坐标2.4 球坐标2.5 特种3. 工业的编程与控制3.1 工业的编程语言3.2 工业的控制原理3.3 工业的控制系统4. 工业在生产中的应用4.1 焊接4.2 搬运与装卸4.3 加工与制造4.4 检测与装配4.5 其它应用领域五、教学方法：1. 采用多媒体教学，结合图片、视频等资料，直观展示工业的外观、工作原理及应用场景。
2. 结合实际案例，分析工业在生产中的应用优势及经济效益。
3. 开展课堂讨论，引导学生思考工业的未来发展及挑战。
4. 安排实验室实践环节，让学生动手操作工业，加深对理论知识的理解。
六、工业技术及应用教案大纲（六至十）七、教学内容：6. 工业的传感器与智能技术6.1 工业的传感器种类及作用6.2 工业的感知与决策6.3 工业的智能控制技术7. 工业的安全与防护7.1 工业的安全操作规程7.2 工业的安全监控与故障诊断7.3 工业的防护措施及应急预案8. 工业的维护与保养8.1 工业的日常维护内容8.2 工业的定期检查与保养8.3 工业故障的排查与维修9. 工业在自动化生产线中的应用9.1 自动化生产线的组成及原理9.2 工业在自动化生产线中的角色9.3 工业与其它自动化设备的协同控制十、教学评估与反馈10.1 课堂问答与讨论评估10.2 实验室实践操作评估10.3 课后作业与研究报告评估10.4 学生自我评估与同伴评估八、教学资源：1. 教材：工业技术及应用相关教材。
工业机器人技术基础及应用教案最新完整版
复习提问：RAPID程序的组成？项目名称：基本图形编程练习课题引入：通过观看示教板零件编程的视频，提出工业机器人常用的运动指令，进行示教板零件的编程。
本节重点：掌握机器人直线、圆弧、关节指令的含义，学会采用机器人对示教板上典型零件的编程，按照小组（2人）方式进行，布置任务，完成任务后在课程平台提交本单元的相关任务。
第一步：提出问题：1、工业机器人在喷涂及焊接等领域应用特别的广泛，提出机器人基本的编程指令，提出利用基本常用的指令对示教板零件进行编程。
第二步：自主学习学生根据教材的内容和视频资料等资料，进行自主学习，记录在学习过程中存在的问题,并进行小组和老师的讨论。
（对媒体辅助法、讨论法）（1）关节运动指令关节运动指令是对路径精度要求不高的情况下，工业机器人的工具中心点TCP从一个位置移动到另一个位置，两个位置之间的路径不一定是直线，如图5-1。
图5-1 关节运动MoveJ指令解析见表5-2：MoveJ p10, v1000, z50, tool1\Wobj:=wobj1;表5-2 MoveJ指令解析参数含义p10 目标点位置数据关节运动适合机器人大范围运动时使用，不容易在运动过程中出现关节轴进入机械死点的问题。
目标点位置数据定义机器人TCP点的运动目标，可以在示教器中单击“修改位置”进行修改。
运动速度数据定义速度（mm/s），转弯区数据定义转变区的大小mm，工具坐标数据定义当前指令使用的工具，工件坐标数据定义当前指令使用的工件坐标。
（2）线性运动指令线性运动是机器人的TCP从起点到终点之间的路径始终保持为直线。
一般如焊接、涂胶等应用对路径要求高的场合使用此指令，如图5-2所示。
（3）圆弧运动指令圆弧路径是在机器人可到达的控件范围内定义三个位置点，第一个点是圆弧的起点，第二个点用于圆弧的曲率，第三个点是圆弧的终点，如图5-3所示。
图5-3 圆弧运动MoveC指令解析见表5-3：MoveL p10, v1000, fine, tool1\Wobj:=wobj1;MoveC p30, p40, v1000, z1, tool1\Wobj:=wobj1;表5-3 MoveC指令解析参数含义p10 圆弧的第一个点p30 圆弧的第二个点p40 圆弧的第三个点fine\z1 转弯区数据第三、四步：任务设计与实施（多媒体辅助法，讨论法）（1）五角星编程及调试（2）直线图形编程及调试（3）风扇叶片编程及调试第五步：反馈评价各组上交任务书，并进行小组汇报（由老师随即进行抽查），最后老师进行总结，提出本次任务在执行中的优点和存在的共性问题，提醒大家注意，同时布置下节课内容，要求学生自己观看视频资料。
工业机器人应用基础讲课教案
4、按用途分类
专用机械手：附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统 的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、 使用可靠和造价低等特点，适用于自动机床，自动线的上、下料机 械手和机加工中心等批量自动化生产的自动换刀机械手。
通用机械手：一种具有独立控制系统、程序可变、动作灵活多 样的机械手。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强， 适用于不断变换生产品种的中小批量自动化生产。通用机械手按其 控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种：简易型以“开— —关”式控制定位，只能是点位控制；伺服型具有伺服系统定位控 制系统，可以点位控制，也可以实现连续轨迹控制。一般伺服型通 用机械手属于数控类型。
1.2 工业机器人的发展
1.2.1 国外工业机器人的发展
图1-1 ABB IRB 120型机器人 图1-2 Yaskawa MH3F型机器人 图1-3 KUKA KR16型机器人 图1-4 OTC NV62-NCFN型机器人
1.2.2 国内工业机器人的发展
• 我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过40多年发展，大 致经历了4个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期、90年代的 应用期和21世纪的发展期。
图2-3 机器人的自由度
2.1.2 机械手的坐标系
图2-4 机器人坐标系
• 关节坐标系：机器人由多个运动关节组成，在关节坐标系下的运 动，机械手的每一个轴都可以进行独立的操作，各个关节可以独 立运动
图2-5 关节坐标系下各个轴的运动
• 绝对坐标系：绝对坐标系的原点定义为机器人的安装面和第一 转动轴的交点。X轴向前，Z轴向上，Y轴按右手规则定义。在 绝对坐标系下，机器人末端轨迹沿定义的X、Y、Z方向运动。
1.4 安全操作规程
工业机器人及应用教案
2
第二节 工业机器人总体设计中技术方案的制定
一、确定基本技术参数
额定载荷；工作范围；运动速度；分辨率位姿准确度、重复性等。
二、 选择机器人操作计的机械结构类型 三、确定工业机器人手臂的配置形式 四、机器人控制方式的选择和控制系统设计
一、
第三节工业机器人驱动方式的选择和传动系统设计 工业机器人驱动方式的选择
1. 分析和确定机器人系统的方案阶段；2.详细设计阶段传动比计算；
二、总体设计中技术方案的制定
三、驱动方式的选择和传动方案设计
工业机器人视频录像
课堂小结 作业、思考 课后小结
1
山东建筑大学备Hale Waihona Puke 纸附章 工业机器人的总体设计
机器人工程（设计）是一门跨学科得综合性技术，它涉及到力学、机构学、 机械设计、气动液压技术、传感技术、计算机和自动控制技术等学科领域。
第四节 工业机器人实例
由工业机器人及其外围设备构成的一个机器人系统可成为一个独立的工作 单元，也可是整个生产系统中的一个组成部分。
随着科技发展，设计机器人的总趋势是增加操作机的自由度以提高机器人的 通用性和灵活性；
采用先进的控制和驱动系统，改进机器人操作机的结构，以降低机器人的自 重，提高位置和运动精度。
iG= HR
n=G nR
ZR ZG
3. 谐波传动特点
(1) 传动比大，单级为 50—300，双级可达 2x106。
(2)传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同的工
作条件下，体积可减小 20 一 50％。
3
(3)齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理，润滑良好时，对 i =100 的传动，效率可达 0.85。 (4)传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿 轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的传动精度要 比普通齿轮传动高 4 倍。 (5)回差小。精密谐波传动的回差一般可小于 3’，甚至可以实现无回差 传动。 (6)可以通过密封壁传递运动。这是其他传动机构难实现的。 (7)谐波传动不能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。 (二) 钢带传动装 4、谐波齿轮减速器的规格、型式和在机器人中的应用 1）带杯形柔轮的谐波传动。 2）带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动 3）带环形柔轮的谐波减速传动
第二节 工业机器人总体设计中技术方案的制定
一、确定基本技术参数
额定载荷；工作范围；运动速度；分辨率位姿准确度、重复性等。
二、 选择机器人操作计的机械结构类型 三、确定工业机器人手臂的配置形式 四、机器人控制方式的选择和控制系统设计
一、
第三节工业机器人驱动方式的选择和传动系统设计 工业机器人驱动方式的选择
1. 分析和确定机器人系统的方案阶段；2.详细设计阶段传动比计算；
二、总体设计中技术方案的制定
三、驱动方式的选择和传动方案设计
工业机器人视频录像
课堂小结 作业、思考 课后小结
1
山东建筑大学备Hale Waihona Puke 纸附章 工业机器人的总体设计
机器人工程（设计）是一门跨学科得综合性技术，它涉及到力学、机构学、 机械设计、气动液压技术、传感技术、计算机和自动控制技术等学科领域。
第四节 工业机器人实例
由工业机器人及其外围设备构成的一个机器人系统可成为一个独立的工作 单元，也可是整个生产系统中的一个组成部分。
随着科技发展，设计机器人的总趋势是增加操作机的自由度以提高机器人的 通用性和灵活性；
采用先进的控制和驱动系统，改进机器人操作机的结构，以降低机器人的自 重，提高位置和运动精度。
iG= HR
n=G nR
ZR ZG
3. 谐波传动特点
(1) 传动比大，单级为 50—300，双级可达 2x106。
(2)传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同的工
作条件下，体积可减小 20 一 50％。
3
(3)齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理，润滑良好时，对 i =100 的传动，效率可达 0.85。 (4)传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿 轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的传动精度要 比普通齿轮传动高 4 倍。 (5)回差小。精密谐波传动的回差一般可小于 3’，甚至可以实现无回差 传动。 (6)可以通过密封壁传递运动。这是其他传动机构难实现的。 (7)谐波传动不能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。 (二) 钢带传动装 4、谐波齿轮减速器的规格、型式和在机器人中的应用 1）带杯形柔轮的谐波传动。 2）带环形柔轮的外啮合复波式谐波传动 3）带环形柔轮的谐波减速传动
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第一章绪论1。
1 什么是工业机器人1.2 为何发展工业机器人1。
3 工业机器人发展概况1.3。
1 工业机器人的诞生1。
3.2 工业机器人的发展1。
4 工业机器人的分类及应用1。
4.1 工业机器人的分类1.4.2 工业机器人的应用学习目标＊掌握工业机器人的定义＊了解工业机器人的发展事由和历程＊熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级2011 年，富士康 CEO 郭台铭表示，希望到 2012 年底装配 30 万台机器人，到2014 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序.机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利” 转为“人才红利"的大目标。
这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上,将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。
课堂认知1.1 什么是工业机器人机器人涉及到人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。
美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。
日本：一种带有存储器件和末端操作器的通用机械,它能够通过自动化的动作替代人类劳动。
中国：一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器.ISO一种能自动控制,可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。
广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。
它具有四个基本特征：① 特定的机械机构② 通用性③ 不同程度的智能④ 独立性1.2 为何发展机器人让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。
ABB 给出十大投资机器人的理由：第一，降低运营成本；第二,提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五,增强生产的柔性;第六，减少原料浪费，提高成品率;第七，满足安全法规，改善生产安全条件;第八,减少人员流动,缓解招聘技术工人的压力；第九，降低投资成本，提高生产效率；最后一点，节约宝贵的生产空间.0 5 10 15 20 25 万元使用机器人与普工的年均成本比较1.3 工业机器人发展概况1。
3。
1 工业机器人的诞生1959 年,美国造出了世界上第一台工业机器人 Unimate ，可实现回转、伸缩、俯仰等动作。
Unimate1.3 工业机器人发展概况1。
3。
2 工业机器人发展现状和趋势2005年, YASKAWA 推出可代替人完成组装或搬运机器人 MOTOMAN-DA20 和MOTOMAN-IA20 。
MOTOMAN—DA20 MOTOMAN-IA20YASKAWA 机器人2010 年意大利柯马（ COMAU ）推出 SMART5 PAL 机器人，可实现装载 / 卸载、多产品拾取、堆垛等。
SMART5 PALKUKA 公司推出 KR 5 arc HW ( Hollow Wrist ），其机械臂和机械手上有一个50 mm 宽的通孔，可以保护机械臂上的整套保护气体软管的敷设。
KR 5 arc HWFANUC 推出的 Robot M-3iA 装配机器人采用四轴或六轴模式，具有独特的平行连接结构，具备轻巧便携的特点，承重范围可达 6 kg 。
Robot M—3iA国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人的手臂，实现多维运动，典型应用为点焊、弧焊机器人；二是模仿人的下肢运动,实现物料输送、传递等搬运功能，如搬运机器人。
机器人研发水平最高的是日本、美国与欧洲，他们在发展工业机器人方面各有千秋：日本模式: 各司其职，分层面完成交钥匙工程。
欧洲模式: 一揽子交钥匙工程。
美国模式：采购与成套设计相结合.国产机器人与进口机器人尚存一定差距，具体现状如下：第一，低端技术水平有待改善。
第二，产业链条亟待充实与规范。
1.4 工业机器人的分类及应用1。
4.1 工业机器人的分类关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准,可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。
1 、按机器人的技术等级划分( 1 ）示教再现机器人第一代工业机器人能够按照人类预先示教的轨迹、行为、顺序和速度重复作业，示教可由操作员手把手进行或通过示教器完成。
手把手示教示教器示教( 2 ）感知机器人第二代工业机器人程具有环境感知装置,能在一定度上适应环境的变化，目前已经进入应用阶段。
配备视觉系统的工业机器人（ 3 ) 智能机器人第三代工业机器人具有发现问题，并且能自主地解决问题的能力，尚处于实验研究阶段.关于工业机器人分类，国际上没有制定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。
2 、按机器人的机构特征划分工业机器人的结构形式1 直角坐标系直角坐标机器人具有空间上相互垂直的多个直线移动轴，通过直角坐标方向的 3 个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体.2 柱面坐标系柱面坐标机器人主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度,其动作空间呈圆柱形。
3 球面坐标系球面坐标机器人空间位置分别由旋转、摆动和平移 3 个自由度确定，动作空间形成球面的一部分.4 多关节坐标系垂直多关节机器人模拟人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋转轴、带动小臂旋转的肘部旋转轴以及小臂前端的手腕等组成,手腕通常有 2～3 个自由度，其动作空间近似一个球体。
水平多关节机器人结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，自由度可依据用途选择 2~4 个，动作空间为一圆柱体。
1.4。
2 工业机器人的应用按作业任务将工业机器人分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配机器人 .机器人搬运被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。
机器人码垛被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。
机器人焊接最早应用在装配生产线上.开拓了一种柔性自动化生产方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件 .机器人涂装被广泛应用汽车、汽车零配件、铁路、家电、建材、机械等行业机器人装配被广泛应用于各种电器的制造行业及流水线产品的组装作业，具有高效,精确，不间断工作的特点。
本章小结工业机器人是一种能自动定位控制并可重新编程予以变动的多功能机器。
它有多个自由度，可用来搬运材料、零件和握持工具,以完成各种不同的作业。
工业机器人的发展过程可分为三代.第一代为示教 - 再现型机器人，它可以按照预先设定的程序，自主完成规定动作或操作,当前工业中应用最多。
第二代为感觉型机器人,如有力觉、触觉和视觉等,它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。
第三代为智能型机器人,其尚处于实验研究阶段。
思考练习1 、填空（ 1 ）国际工业机器人技术日趋成熟，基本沿着两个路径在发展：一是模仿人的_______ ，实现多维运动，在应用上比较典型的是点焊、弧焊机器人;二是模仿人的 _______ ，实现物料输送、传递等搬运功能，例如搬运机器人。
(完整)工业机器人技术及应用(教案)1-绪论（ 2 ）按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 _______ 机器人、_______机器人和 _______ 机器人.（ 3 ）目前在我国应用的工业机器人主要分 _______ 、 _______ 和国产三种。
2 、选择（ 1 ）工业机器人一般具有的基本特征是（ )。
①拟人性；②特定的机械机构;③不同程度的智能；④独立性;⑤通用性A. ①②③④B. ①②③⑤C. ①③④⑤D. ②③④⑤( 2 )按基本动作机构，工业机器人通常可分为( ）.①直角坐标机器人;②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关节型机器人A. ①②B. ①②③ C。
①③ D. ①②③④（ 3 ）机器人行业所说的四巨头指的是（）。
① PANASONIC ;② FANUC ;③ KUKA ;④ OTC ；⑤ YASKAWA ;⑥ FANUC ；⑦ NACHI ；⑧ ABBA。
①②③④ B。
①②③⑧ C。
②③⑤⑧ D. ①③⑤⑧3 、判断（ 1 ）工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机.（）( 2 )发展工业机器人的主要目的是在不违背“机器人三原则"前提下，用机器人协助或替代人类从事一些不适合人类甚至超越人类的工作，把人类从大量的、烦琐的、重复的、危险的岗位中解放出来,实现生产自动化、柔性化,避免工伤事故和提高生产效率。
（ )（ 3 ）直角坐标机器人具有结构紧凑、灵活、占地空间小等优点,是目前工业机器人大多采用的结构形式。
（）11。