工业机器人技术(郭洪红)第4章

《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。

XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时 4XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时8XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时12XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时16XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时20XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时24XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时28XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时32XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时36XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时40XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时44XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时48XXXXXXXXXX 学院教 师 课 时 授 课 计 划教师姓名 XXX课程名称 工业机器人技术 授课时数 4 累计课时 52XXXXXXXXXX学院教师课时授课计划教师姓名XXX 课程名称工业机器人技术授课时数 4 累计课时56THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。

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。

机械行业工业技术与应用方案第一章概述 (2)1.1 工业技术发展历程 (2)1.2 工业应用现状及趋势 (3)第二章工业技术原理 (3)2.1 运动学原理 (4)2.2 动力学原理 (4)2.3 传感器与控制系统 (4)第三章工业硬件系统 (5)3.1 本体结构 (5)3.1.1 基座 (5)3.1.2 铰链 (5)3.1.3 关节 (6)3.1.4 机身 (6)3.2 驱动系统 (6)3.2.1 电动机 (6)3.2.2 伺服系统 (6)3.2.3 传动系统 (6)3.3 末端执行器 (6)3.3.1 夹爪 (6)3.3.2 电磁铁 (7)3.3.3 针筒 (7)3.3.4 刀具 (7)第四章工业软件系统 (7)4.1 控制系统软件 (7)4.2 编程语言 (7)4.3 视觉系统 (8)第五章工业感知与导航技术 (8)5.1 传感器技术 (8)5.2 导航技术 (9)5.3 感知与导航集成 (9)第六章工业应用领域 (9)6.1 制造业应用 (9)6.1.1 汽车制造业 (9)6.1.2 电子制造业 (10)6.1.3 食品制造业 (10)6.2 物流与仓储应用 (10)6.2.1 仓库搬运 (10)6.2.2 分拣与拣选 (10)6.2.3 货物配送 (10)6.3 医疗与康复应用 (10)6.3.1 手术辅助 (10)6.3.2 康复治疗 (10)6.3.3 诊断与检测 (10)第七章工业系统集成 (11)7.1 系统集成原理 (11)7.2 系统集成设计 (11)7.3 系统集成调试与优化 (12)第八章工业安全与可靠性 (12)8.1 安全规范与标准 (12)8.2 安全设计 (13)8.3 故障诊断与维护 (13)第九章工业行业解决方案 (14)9.1 汽车行业解决方案 (14)9.1.1 概述 (14)9.1.2 焊接解决方案 (14)9.1.3 涂装解决方案 (14)9.1.4 装配解决方案 (14)9.1.5 检测解决方案 (14)9.2 电子行业解决方案 (15)9.2.1 概述 (15)9.2.2 SMT贴片解决方案 (15)9.2.3 组装解决方案 (15)9.2.4 测试解决方案 (15)9.3 食品与药品行业解决方案 (15)9.3.1 概述 (15)9.3.2 包装解决方案 (15)9.3.3 检测解决方案 (16)9.3.4 生产线优化解决方案 (16)第十章工业发展趋势与展望 (16)10.1 技术发展趋势 (16)10.2 行业应用拓展 (16)10.3 市场前景预测 (16)第一章概述1.1 工业技术发展历程工业技术作为机械行业的重要组成部分，其发展历程可追溯至上世纪中叶。

《机器人技术》习题集答案第1章绪论一、选择题（4选1）1—2）；2—1）；3—3）；4—3）；5—2）二、判断题（Y/N）1—Y；2—Y；3—Y；4—N；5—N；6—Y；7—Y；8—Y；9—Y；10—Y三、简答题1．机器人学是关于研究、设计、制造和应用机器人的一门科学。

一般包括：机器人结构、机器人坐标系统、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制、机器感知、机器视觉、机器人语言、决策与规划等。

相比机器人技术研究的更为概括、抽象和理论一些。

2．一般将机器人分为三代。

* 第一代为示教再现型机器人。

由操作人员预先给出（示教）机器人的运动轨迹，然后机器人准确地重复再现这种轨迹。

* 第二代为感觉判断型机器人，亦称为感知融合智能机器人。

机器人带有一些可感知环境的装置，通过反馈控制，使机器人能在一定程度上适应变化的环境。

* 第三代为自主感知型机器人，亦称为自主感知思维智能机器人。

机器人具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑推理、判断及决策，可在作业环境中独立行动；具有发现问题且能自主地解决问题的能力。

3．直角坐标机器人圆柱坐标机器人极坐标机器人多关节型机器人串联关节机器人垂直关节机器人水平关节机器人并联关节机器人串并联关节机器人4．优点：结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他机器人协调工作，避障性好缺点：位置精度较低，有平衡问题，控制存在耦合，设计与控制比较复杂5．优点：刚性好，结构稳定，承载能力高，运动精度高缺点：活动空间小。

6．气动机器人液压机器人电动机器人新型驱动方式机器人（如静电驱动器、压电驱动器、形状记忆合金驱动器、人工肌肉及光驱动器等）7．内部传感器是用来检测机器人自身状态（内部信息）的机器人传感器，如检测关节位置、速度的光轴编码器等。

是机器人自身运动与正常工作所必需的；外部传感器是用来感知外部世界、检测作业对象与作业环境状态（外部信息）的机器人传感器。

如视觉、听觉、触觉等。

是适应特定环境，完成特定任务所必需的。

《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）。

工业机器人技术课程总结任课：班级：学号：姓名：之前在工厂实习见识和操作过很多工业机器人，有焊接机器人，涂装机器人，总装机器人等，但是学习了盖老师教授的工业机器人课程，才真正算是进入了工业机器人的理论世界学习机器人的相关知识。

以下是课程总结。

一、第一章主要是对机器人的概述，从机器人的功能和应用、机器人的机构以及机器人的规格全面呈现学习机器人的框架。

研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。

随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。

另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。

本书主要介绍工业机器人，对譬如军用机器人等涉及不多。

机器人的机构方面，主要介绍了操作臂的工作空间形式、手腕、手爪、和闭链结构操作臂。

工作空间形式常见的有直角坐标式机器人、圆柱坐标式机器人、球（极）坐标式机器人、SCARA机器人以及关节式机器人。

手腕的形式也可分为二自由度球形手腕、三轴垂直相交的手腕以及连续转动手腕。

同时手爪也可分为夹持式手爪、多关节多指手爪、顺应手爪。

机器人的其他规格主要介绍驱动方式、自动插补放大、坐标轴数、工作空间、承载能力、速度和循环时间、定位基准和重复性以及机器人的运行环境。

第一章的内容主要是对机器人各个方面有个简单的介绍使机器人更形象化和具体化。

工业机器人定义为一种拟人手臂、手腕和手功能的机电一体化装置，能将对象或工具按照空间位置姿态的要求移动，从而完成某一生产的作业要求。

工业机械应用：主要代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调重复劳动。

它带来的好处：减少劳动力费用提高生产率改进产品质量增加制造过程柔性减少材料浪费控制和加快库存的周转消除了危险和恶劣的劳动岗位。

机器人的直角坐标型：结构简单；定位精度高；空间利用率低；操作范围小；实际应用较少。