工业机器人技术(郭洪红)第2章.

《工业机器人技术》电子教案一、教学目标1.了解工业机器人的定义和分类。

2.掌握工业机器人的基本结构和工作原理。

3.学习工业机器人的编程方法和应用领域。

4.培养学生的动手操作能力和团队协作能力。

二、教学内容1.工业机器人的定义和分类2.工业机器人的基本结构和工作原理3.工业机器人的编程方法4.工业机器人的应用领域三、教学过程1.导入（10分钟）向学生介绍工业机器人的定义和分类。

引导学生思考工业机器人与其他机器人的区别，并让学生讨论工业机器人的应用领域。

2.学习工业机器人的基本结构和工作原理（30分钟）通过图片和视频展示，向学生介绍工业机器人的基本结构和工作原理。

解释机器人的各个部分的功能和作用，并与学生互动讨论。

3.学习工业机器人的编程方法（30分钟）讲解工业机器人的编程方法，包括离线编程和在线编程。

介绍工业机器人的编程语言和编程软件，并通过示例演示编程的过程。

4.实践操作（30分钟）组织学生进行工业机器人的实践操作，让学生亲自操作机器人进行简单的任务，如拾取和放置物体。

要求学生按照规定的步骤进行操作，并注意安全事项。

5.工业机器人的应用领域（20分钟）通过案例分析和讨论，向学生介绍工业机器人的应用领域，如汽车制造、电子电器制造、医药生物等。

引导学生思考工业机器人在这些领域中的作用和优势。

6.总结（10分钟）回顾本节课的学习内容，让学生总结学到的知识和技能，并展示他们的操作成果。

鼓励学生提出问题和建议，并进行讨论。

四、教学评价1.观察学生在实践操作中的表现，包括是否按照规定的步骤进行操作，是否注意安全事项等。

2.与学生互动讨论，了解他们对工业机器人的理解和掌握程度。

3.收集学生的操作成果和总结，评价他们的动手操作能力和团队协作能力。

五、教学资源1.图片和视频展示工业机器人的基本结构和工作原理。

2.工业机器人的编程语言和编程软件。

3.工业机器人实践操作的相关物品和设备。

六、教学拓展1.鼓励学生参观工业机器人的生产现场，了解实际应用情况。

工业机器人实操与应用技巧第2章一、工业机器人的基本操作原理1.控制系统：工业机器人的控制系统主要由主控制器和控制软件组成。

主控制器是工业机器人的大脑，负责接收和传输指令、控制机器人的运动和动作。

控制软件则是控制系统的操作界面，通过软件可以对机器人进行编程和调试。

2.传感器系统：传感器系统是工业机器人的感知器官，用于感知周围环境的信息，以便机器人进行相应的动作。

常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器等。

视觉传感器可以用于检测工件的位置、形状和颜色，力传感器可以用于检测机器人与工件之间的力的大小和方向，触觉传感器可以用于检测机器人与工件之间的接触。

3.执行系统：执行系统是工业机器人的执行器，用于实现机器人的运动和动作。

执行系统包括机械臂、末端执行器和驱动器。

机械臂是工业机器人的主体，用于实现机器人的运动和动作。

末端执行器是机械臂的末端装置，用于进行具体的操作，如抓取、切割、焊接等。

驱动器是机械臂的动力源，用于驱动机械臂的运动。

二、工业机器人的常见操作技巧在实际应用中，工业机器人的操作需要掌握一些基本的技巧，以确保机器人的运动和动作准确、稳定、安全。

1.坐标系的设置：坐标系是机器人进行运动和动作的基准系。

在进行编程之前，需要根据实际情况设置机器人的工作坐标系和基准坐标系。

工作坐标系是机器人的工作空间，基准坐标系是机器人与工件之间的相对位置关系。

合理设置坐标系可以提高机器人的运动和定位的精度。

2.示教模式的使用：示教模式是机器人的一种编程方式，可以通过手动操作机器人的臂架和控制器，将所需的运动和动作指令记录下来，然后保存为一个程序。

示教模式的使用可以简化编程的过程，为机器人的操作提供方便。

3.轴的控制方法：工业机器人通常具有多个关节轴，不同的轴对应机器人的不同运动方向。

在进行编程时，需要根据具体操作需求选择合适的轴控制方法，如点动控制、连续控制、增量控制等。

4.程序的调试和优化：在编程完成后，需要对程序进行调试和优化。

《工业机器人技术》课程教学大纲课程名称：工业机器人技术英文名称：Industry Robot Technology课程编码：学时/学分：18/1课程性质：选修适用专业：机械设计制造及其自动化先修课程：理论力学，机械原理，机械设计，液压传动，自动控制理论一、课程的目的与任务《工业机器人技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业选修课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。

通过本课程的学习，可使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。

其主要任务是培养学生：1、掌握工业机器人运动系统设计方法，具有进行总体设计的能力；2、掌握工业机器人整体性能、主要部件性能的分析方法；3、掌握工业机器人常用的控制理论与方法，具有进行工业机器人控制系统设计的能力；4、了解工业机器人的新理论，新方法及发展趋向。

二、教学内容及基本要求第一章绪论教学目的和要求：了解工业机器人的发展及现状，结构原理及应用情况。

教学重点和难点：介绍工业机器人的产生和发展过程，掌握机器人的概念、特点、工业机器人的基本分类、工业机器人的应用、工业机器人的组成以及主要性能参数，工业机器人的手部、腕部、臂部、机座的结构原理和实例。

教学方法与手段：课堂教学第一节机器人的分类第二节工业机器人的应用和发展1.2.1 工业机器人的应用1.2.2 工业机器人的发展第三节工业机器人的基本组成及技术参数1.3.1 工业机器人的基本组成1.3.2 工业机器人的技术参数1.3.3 工业机器人的坐标1.3.4 工业机器人的参考坐标系习题第二章工业机器人机构教学目的和要求：本部分介绍常用机器人机构，要求学生掌握常用机器人机构设计形式。

教学重点和难点：主要介绍机器人末端操作器、手腕、手臂及机器人驱动与传动形式。

教学方法与手段：课堂教学第一节机器人末端操作器2.1.1 夹钳式取料手2.1.2 吸附式取料手2.1.3 专用操作器及转换器2.1.4 仿生多指灵巧手2.1.5 其它手第二节机器人手腕2.2.1 手腕的分类2.2.2 手腕的典型结构2.2.3 柔顺手腕结构第三节机器人手臂第四节机器人机座2.4.1 固定式机器人2.4.2 移动式机器人第五节工业机器人的驱动与传动2.5.1 直线驱动机构2.5.2 旋转驱动机构2.5.3 直线驱动和旋转驱动的选用和制动2.5.4 工业机器人的传动2.5.5 新型的驱动方式2.5.6 驱动传动方式的应用习题第三章机器人运动学教学目的和要求：机器人运动学主要研究两个问题：一个是运动学问题，即给定机器人手臂、腕部等各个构件的几何参数及各个关节变量求机器人手部对参考坐标系的位置和姿态；介绍机器人的微移动和微转动概念、两坐标系间的微分运动关系、变换式（方程）中的微分关系、机器人雅可比矩阵的概念、求法——微分变换法；了解逆雅可比矩阵的概念和求解。

第一章课后习题１、工业机器人定义：是机器人的一种，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间内完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。

２、工业机器人应用场合及其特点：①恶劣工作环境及危险工作（有害健康并可能危及生命，或不安全因素大不宜于人去从事的作业）②特殊作业场合和极限作业（对人类力所不及的作业）③自动化生产领域（早期工业机器人再生产主要用于上下料、点焊和喷漆，随柔性自动化出现扮演更重要角色）３、说明工业机器人的基本组成及各部分之间的关系。

答：工业机器人由三大部分六个子系统组成。

三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。

六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

关系由右图表明：４、简述工业机器人各参数的定义：自由度、重复定位精度、工 作范围、工作速度、承载能力。

答：自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端操作器）的开合自由度。

重复定位精度是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集度（即重复度）。

工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。

工作速度一般指工作时的最大稳定速度。

承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。

承载能力不仅指负载，而且还包括了机器人末端操作器的质量。

５、按坐标形式分类及特点：①直角坐标型（这种机器人在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。

但它的操作范围小,手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 即妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。

工作范围是立方体型）②圆柱坐标型（这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。

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。

《工业机器人技术》电子教案一、教案概述本教案是针对工业机器人技术课程设计的一份电子教学教案，旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学生掌握工业机器人的基本原理、应用场景以及操作技能。

二、教学目标1.了解工业机器人的起源和发展历程；2.掌握工业机器人的基本构成和工作原理；3.了解工业机器人在制造业中的应用场景；4.学会使用机器人仿真软件进行机器人编程和操作。

三、教学内容和学时安排第一课时：工业机器人的起源和发展（0.5学时）1.工业机器人的定义和分类；2.工业机器人的起源和发展历程；3.工业机器人的应用领域和前景。

第二课时：工业机器人的基本构成（1学时）1.机械臂的基本结构和关节类型；2.传感器和执行器的作用；3.控制系统的组成和功能。

第三课时：工业机器人的工作原理（1学时）1.推导工业机器人的运动学方程；2.解释速度和精度的概念；3.分析工业机器人的运动规划算法。

第四课时：工业机器人的应用场景（0.5学时）1.汽车制造业中的应用；2.电子产品制造业中的应用；3.食品加工和包装业中的应用。

第五课时：机器人编程与操作（1学时）1.介绍机器人编程语言和软件；2.示范机器人编程和操作的基本步骤；3.提供机器人仿真软件的操作指南。

四、教学方法1.讲授法：通过教师讲解的方式，对工业机器人的基本知识进行介绍和解释；2.实践操作：使用机器人仿真软件进行操作练习，并在教学过程中引导学生进行实践操作；3.讨论交流：提倡学生之间的讨论和交流，促进对工业机器人技术的深入理解。

五、教学资源1.教材：《工业机器人技术导论》；2.电子设备：电脑、投影仪、机器人仿真软件。

六、教学评价1.课堂问答：通过提问学生的方式，检查学生对工业机器人知识的理解程度；2.实践操作评估：根据学生在机器人仿真软件上的操作表现，评估其编程和操作技能；3.课后作业：布置相关的文献阅读和实践作业，鼓励学生自主学习并巩固所学知识。

七、教学计划和时间安排本课程共计5个学时，每个学时45分钟，具体时间安排如下：第一周：第一课时（0.5学时），第二课时（1学时）；第二周：第三课时（1学时）；第三周：第四课时（0.5学时），第五课时（1学时）。