(完整版)工业机器人实验指导书

实验1机器人机械系统一、实验目的1、了解机器人机械系统的组成；2、了解机器人机械系统各部分的原理和作用；3、掌握机器人单轴运动的方法；二、实验设备1、RBT-5T/S02S教学机器人一台2、RBT-5T/S02S教学机器人控制系统软件一套3、装有运动控制卡的计算机一台三、实验原理RBT-5T/S02S五自由度教学机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。

基本机械结构连接方式为原动部件——传动部件——执行部件。

机器人的传动简图如图2——1所示。

图2-1机器人的传动简图Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、同步带、减速器构成，Ⅱ关节传动链有伺服电机、减速器构成，Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成，Ⅳ关节传动链主要由步进电机、公布戴、减速器构成，Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、锥齿轮、减速器构成在机器人末端还有一个气动的夹持器。

本机器人中，远东部件包括步进电机河伺服电机两大类，关节Ⅰ、Ⅱ采用交流伺服电机驱动方式：关节Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ采用步进电机驱动方式。

本机器人中采用了带传动、谐波减速传动、锥齿轮传动三种传动方式。

执行部件采用了气动手爪机构，以完成抓取作业。

下面对在RBT-5T/S02S五自由度教学机器人中采用的各种传动部件的工作原理及特点作一简单介绍。

1、同步齿形带传动同步齿形带是以钢丝为强力层，外面覆聚氨酯或橡胶，带的工作面制成齿形（图2-2）。

带轮轮面也制成相应的齿形，靠带齿与轮齿啮合实现传动。

由于带与轮无相对滑动，能保持两轮的圆周速度同步，故称为同步齿形带传动。

同步齿形带传动如下特点：1.平均传动比准确；2.带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；3.由于带薄而轻，强力层强度高，故带速可达40m/s,传动比可达10，结构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛；4.效率较高，约为0.98。

5.带及带轮价格较高，对制造安装要求高。

同步齿形带常用于要求传动比准确的中小功率传动中，其传动能力取决于带的强度。

六轴机器人单元实训指导书4、工作任务1) 六轴工业机器人单元安装与接线；2) 六轴工业机器人的参数设置与程序编写； 3) 六轴工业机器人单元的PLC 程序设计； 4) 六轴工业机器人单元的调试与运行。

5、任务目标六轴机器人按照任务要求完成物料瓶的搬运、包装与贴标工作。

6、设备认识1 机器人夹具2 6轴机器人3 步进驱动器4 标签料台5 升降台A6 推料气缸A7 网孔挂板8 PLC9 挂板接口板 10 桌体 11 按钮面板 12 台面接口板 13 步进电机 14 挡料机构 15 出料台 16物料盒17推料气缸B18升降台B图4-1 六轴机器人单元结构示意图 表4-1 六轴机器人单元部件明细表 87 4 2 1 5 6 910 11 1214 16 17 1815 13 37、控制要求1、初始位置：六轴机器人处于收回安全状态（如图4-1）；夹具爪张开，夹具吸盘关闭；升降台A：第一个物料盒刚好升到出料台面上方；推料气缸A：收回状态；升降台B：第一个盒盖刚好升到出料台面上方；推料气缸B：收回状态；挡料气缸：收回状态；2、“单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，档料气缸伸出，同时推料气缸A将物料盒推出到装箱台上；机器人开始从检测分拣单元的出料位将物料瓶搬运到物料盒中；物料盒中装满4个瓶子后，机器人再用吸盘将物料盒盖吸取并盖到物料盒上；6轴机器人最后根据装入物料盒内4个物料瓶盖颜色的顺序，依次将与物料瓶盖颜色相同的标签贴到盒盖的标签位上。

3、在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，系统进入停止状态，机器人停止搬运，其它所有机构均停止动作，保持状态不变。

4、在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号，“复位”指示灯亮，系统进入复位状态，机器人复位，其它执行机构均恢复到初始位置。

IRB1400机器人的运动控制实验指导书一、实验目的1．了解IRB1400六关节机器人的构造、动作原理和手部运动控制原理；2．基本掌握机器人运动控制程序的编制方法。

二、IRB1400机器人1．结构图1 IRB1400机器人外貌图 IRB1400机器人由六个转动关节构成，是一种6自由度的工业机器人。

这种机器人的操作系统是BaseWare OS 操作系统。

BaseWare OS 操作系统用于机器人的运动控制、应用程序的执行等各个方面。

运动类型 运动范围轴1 旋转运动 170~170-轴2臂运动 20~100- 轴3臂运动 70~65- 轴4腕运动 150~150- 轴5摆动运动 150~150- 轴6 扭转运动 300~300-IRB1400工业机器人的控制系统由PC 机、运动控制器及配套的连接电缆和接口端子板、交流伺服电机及驱动器等构成，从控制要求来看，需要实现末端执行器上参考点的连续轨迹控制。

该机器人末端执行器轨迹控制过程如图2所示。

首先进行轨迹规划，在轨迹上选取n 个位置，然后用插补算法获得中间点的坐标，直线插补和圆弧插补是系统中的基本插补算法。

对于非直线和非圆弧轨迹，可以采用直线或圆弧逼近以实现这些轨迹。

根据末端执行器需实现的位姿（位置和姿态），用逆向运动学算法求出各关节所应产生的位移，也就是各关节的给定值。

IRB1400工业机器人控制系统的核心是微机控制交流伺服电机的闭环位置伺服控制。

其运动执行元件为交流伺服电机。

图2 轨迹控制过程图3为电机控制原理图。

对各关节给定值与由码盘得到的反馈信号经闭环PID伺服运算后，利用该输出值进行PWM调制，调制后的波形分三路输出到驱动器中，以控制驱动器中电流的通断时间，从而达到控制电机的转动的目的。

图3 电机控制原理三、操作步骤1．在准备操作机器人之前，仔细阅读并确保理解操作手册中的有关内容，特别是如下所述的关于安全方面的内容：（1）在操作之前确保没有人在机器人的工作所及的范围内，保证操作者自己在安全的位置；（2）出现问题时，立刻按急停按钮；（3）在操作之前检查急停按钮是否正常工作。

工业机器人实训说明书指导书
1.简介
本实训说明书旨在帮助学生了解工业机器人的基本原理、结构和操作方法，以及如何进行机器人编程和调试。

通过实训，学生可以掌握机器人的控制技能，提高实践能力和解决问题的能力。

2.实训目标
本次实训的目标是使学生能够熟练掌握工业机器人的基本操作方法和编程技能，了解机器人的结构和工作原理，并能够独立完成机器人的编程和调试任务。

3.实验器材
本次实训使用的器材包括：工业机器人、控制器、传感器、执行器等。

4.实验步骤
(1)安装机器人：将机器人放置在工作台上，并连接好电源和控制器。

(2)编写程序：使用编程软件编写机器人程序，包括运动轨迹、速度控制、传感器检测等功能。

(3)调试程序：将编写好的程序上传到控制器中，并进行调试，确保机器人能够按照预期的运动轨迹和速度运行。

(4)运行机器人：启动控制器，让机器人开始运行，观察其运动情况，
并进行必要的调整和修改。

(5)结束实验：关闭控制器和机器人，清理实验器材。

5.注意点
(1)在进行机器人编程时，要注意安全问题，避免机器人与人员或障碍物发生碰撞。

(2)在调试程序时，要仔细检查各个参数的设置是否正确，以确保机器人能够正常运行。

(3)在运行机器人时，要密切观察其运动情况，及时发现并处理异常情况。

(4)在结束实验后，要及时清理实验器材，保持实验室的整洁和安全。

以上是一份简单的工业机器人实训说明书指导书，具体的实训步骤和注意事项可能会因不同的实验要求而有所不同。

机器人实验指导书机械工程学院机电系2005．8实验一认识工业机器人（综合性）1．实验目的巩固工业机器人的系统组成、机构型式、自由度等基本概念，了解工业机器人的工作原理。

2．实验内容以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为例，认识其控制系统、驱动单元、机械结构及传感系统等机器人的组成单元及各部分的功能。

以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为例，认识其机构型式、自由度数、各关节的结构及驱动方式等内容。

3．实验要求能清楚划分机器人系统的组成单元；在认识机器人各组成单元的基础上，能准确描述各部分的构成及其功能；画出MOTOMAN SK6通用型机器人的机构简图，标出关节名称及杆件序号。

4．实验步骤（1）认识MOTOMAN SK6各部分及其相互关系；（2）打开控制柜，认识控制系统的组成；（3）认识机构型式、各关节名称；（4）按操作说明书的要求通电，操作各关节独立运动；（5）运行老师事先编好的示教程序，注意观察各部分的运动。

实验二工业机器人工作站（综合性）5．实验目的巩固机器人轨迹点位控制和连续轨迹控制的概念，加深理解工业机器人工作站的组成原则，认识变位机和末端执行器的功能、结构型式及其控制方式。

6．实验内容以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站为例，观察连续轨迹控制的工作过程，熟悉工作站的组成，认识变位机的功能、结构型式及其控制方式。

以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站为例，观察点位控制的工作过程，认识末端执行器的功能、结构型式及其控制方式。

7．实验要求能清楚划分机器人工作站的组成单元；在认识机器人工作站各组成单元的基础上，能准确描述各部分的构成及其功能；画出以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站中的变位机的结构简图；画出以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站中的末端执行器的结构简图；8．实验步骤（1）认识以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的焊接工作站各部分及其相互关系；（2）按操作指导书开机，运行老师事先编好的焊接示教程序，注意观察机器人末端的运动轨迹和变位机的配合运动；（3）以MOTOMAN SK6通用型工业机器人为核心的搬运工作站各部分及其相互关系；（4）运行老师事先编好的搬运示教程序，注意观察机器人末端的运动轨迹和末端执行器搬运杯子的动作。

工业机器人实验指导书工业机器人实验指导书工业机器人现场教学实验一工业机器人认知部分1.实验目的1）了解各种机器人；2）了解FANUC ARC Mate 100iB机器人系统组成；3）介绍机器人试教编程，进行机器人动作演示；2.实验器材1)日本FANUC ARC Mate 100iB 焊接机器人一台，ABB机器人两台，众为兴机器人一台，导管架焊接机器人一台，爬壁式机器人一台2)工控计算机，ABB公司ROBOTSTUDIO离线编程软件一套3.实验原理1）Fanuc机器人简介✧机器人的主要参数FANUC机器人本体型号为ARC Mate M6iB，控制柜型号为M-6iB。

机器人的具体性能参数如下：轴数：6手部负重（kg）:6运动范围：重复定位精度：最大运动速度✧FANUC 机器人的安装环境环境温度:0-45 摄氏度短时间:85%（一个月之内）振动:=0.5G(4.9M/s2)✧FANUC 机器人的编程方式在线编程离线编程✧FANUC 机器人的特色功能High sensitive collision detector 高性能碰撞检测机能,机器人无须外加传感器,各种场合均适用Soft float 软浮动功能用于机床工件的安装和取出,有弹性的机械手.Remote TCP2）FANUC 机器人的构成✧FANUC 机器人软件系统Handling Tool 用于搬运Arc Tool 用于弧焊Spot Tool 用于点焊Sealing Tool 用于布胶Paint Tool 用于油漆Laser Tool 用于激光焊接和切割✧FANUC 机器人硬件系统如图15所示，通用FANUC 机器人硬件系统包括：机器人本体、机器人控制柜、操纵台（或变位器）和示教操作盒。

图2 电焊机Power Wave（a ） FANUC 机器人组成 (b) 机器人控制柜内部结构图1 FANUC 机器人硬件系统作为焊接机器人的Fanuc ArcMate 100iB 机器人除了具有通用机器人的组件外，还包括焊接所需的各个组件：Power Wave F355i ：如图2适合材料: 碳钢/不锈钢/合金钢/铝合金焊接波型: CV/Pulse/Rapid Arc/Power Mode/Pulse on Pulse电流范围: 5-425A, 300A/100%,350A/60%波型控制技术：Wave ControlTechnology TM通讯方式： ArcLink®逆变技术： Inverter （60kHz)全数字焊机: Total Digital输入电源: 380V/50Hz/3Phase/PEPower Feeder 10R适合焊丝: 实芯/药芯/铝焊丝速度反馈装置，闭环精确控制。

Googol TechnologySCARA 机器人（教学设备）GRB 系列实验指导书Ver 1.0固高科技（深圳）有限公司2005 年 11 月©Googol 2005SCARA 机器人实验指导书版权声明固高科技（深圳）有限公司 保留所有版权固高科技有限公司（以下简称固高科技）具有本产品及其软件的专利权、版 权和其它知识产权。

未经授权，不得直接或间接的复制、制造、加工、使用本产 品及相关部分。

声明固高科技保留在不预先通知的情况下更新设备和文档的权力。

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Matlab 为 Mathworks 公司注册商标©Googol 2005ISCARA 机器人实验指导书安全注意 事项GRB 系列 SCARA 工业机器人主要用于教学和科研。

在安装，使用和维护 之前，请仔细阅读本安装手册。

请将本手册备在身边，以备需要时随时查阅。

使用注意 事项使用（安装、运转、保养、检修）前，请务必熟悉并全部掌握本手册和其它相关 资料，在熟知全部机器知识、安全知识、以及注意事项后再使用设备。

本手册将安全注意事项分为“危险”“注意”“强制”“禁止”分别记载。

表 1 警告标志不正确的操作将会导致重大人身事故。

不正确的操作会导致设备损坏。

必须要做的操作。

被禁止的操作。

另外，即使“注意”所记载的内容，也可能因为不同的情况产生严重后果，因此 任何一条注意事项都很重要，在设备使用过程中必须严格遵守。

虽然不符合“危险”“注意”的内容，但是用户在使用过程中必须严 格遵守的事项，在相关地方予以记载。

©Googol 2005IISCARA 机器人实验指导书本手册记述了安全上一般应该注意的事项，在实际实验环境下实验研究人员的安全措 施不可能完全记载，敬请原谅。

六自由度工业机器人实验指导书前言机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域。

在工业生产中，弧焊机器人，点焊机器人，喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。

机器人系统由机器人和作业对象及环境共同组成的，其中包括机器人机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成，其实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为：控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。

末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完成作业任务为止。

首钢莫托曼机器人有限公司生产的SG—MOTOMAN—UP6工业机器人，为6轴垂直多关节型，具有节省空间、高速动作时的轨迹精度高、轨迹流畅、动作速度高、动作范围广、安全可靠等特点,在工业上可进行弧焊、点焊、切割、搬运等。

实验项目机器人示教编程与再现控制一、实验目的通过本次试验，掌握六自由度工业机器人的示教编程与再现控制，二、实验内容实验前请仔细阅读MOTOMAN-UP6机器人使用说明书、Y ASNAC XRC使用说明书及操作要领书相关内容。

2.1 示教的基本步骤开始示教前，请做以下准备：1.开启电源，接通XRC控制柜的控制按钮；2.确认急停键是否可以正常工作；3.设置示教锁定：按下再现操作盒的[TEACH]按钮（指示灯点亮），使机器人工作在示教模式。

●按下示教编程器的示教按钮，禁止启动操作及模式切换。

锁定2.2 输入程序名●在示教编程器显示画面中下拉菜单选择【程序】→选择【新建程序】→输入程序名→按【回车】键→选择【执行】。

2.3 示教2.3.1 示教任务机器人卸料作业如下图所示，当自动输送线的卸料工位有工件且运料小车到位时，机器人从卸料工位上抓取工件，堆放到运料箱中（运料箱中可存储工件4×6个），当工件堆满后，机器人停止作业，直到下一个空运料箱到位，重复堆垛工作。

工业技术作业指导书第1章工业概述 (3)1.1 工业的发展历程 (3)1.2 工业的分类与特点 (3)1.3 工业的应用领域 (4)第2章工业的硬件系统 (4)2.1 本体的结构与原理 (4)2.1.1 结构概述 (4)2.1.2 运动原理 (4)2.2 驱动系统 (4)2.2.1 驱动方式 (4)2.2.2 驱动元件 (5)2.2.3 驱动控制系统 (5)2.3 传感器与执行器 (5)2.3.1 传感器 (5)2.3.2 执行器 (5)2.3.3 传感器与执行器的集成 (5)第3章工业控制系统 (5)3.1 控制系统概述 (5)3.2 控制器硬件组成 (5)3.2.1 控制器 (5)3.2.2 驱动器 (6)3.2.3 执行机构 (6)3.3 控制算法 (6)3.3.1 位置控制算法 (6)3.3.2 速度控制算法 (6)3.3.3 力矩控制算法 (6)3.3.4 碰撞检测与避障算法 (6)3.3.5 协调控制算法 (6)第4章工业编程与仿真 (6)4.1 编程语言 (6)4.1.1 编程语言概述 (6)4.1.2 常用编程语言 (7)4.1.3 编程语言的选择 (7)4.2 离线编程与仿真 (7)4.2.1 离线编程概述 (7)4.2.2 离线编程软件 (7)4.2.3 仿真过程 (7)4.3 在线编程与调试 (7)4.3.1 在线编程概述 (7)4.3.2 编程方法 (7)4.3.3 调试与优化 (8)第5章工业视觉系统 (8)5.1 视觉系统概述 (8)5.1.1 视觉系统的基本构成 (8)5.1.2 视觉系统的工作原理 (8)5.2 视觉传感器及其应用 (8)5.2.1 视觉传感器概述 (9)5.2.2 视觉传感器的应用 (9)5.3 视觉处理算法 (9)5.3.1 图像预处理算法 (9)5.3.2 特征提取算法 (9)5.3.3 模式识别算法 (9)第6章工业协同作业 (10)6.1 协同作业概述 (10)6.2 多协同作业策略 (10)6.2.1 协同作业分配策略 (10)6.2.2 协同作业协调策略 (10)6.3 与人的协同作业 (10)6.3.1 与人的协同作业模式 (10)6.3.2 与人的协同作业安全措施 (11)第7章工业安全与防护 (11)7.1 安全标准与规范 (11)7.1.1 国际安全标准 (11)7.1.2 国家安全标准 (11)7.1.3 行业安全规范 (11)7.2 安全防护技术 (11)7.2.1 物理防护 (11)7.2.2 电气防护 (11)7.2.3 功能性安全 (12)7.2.4 人机协作安全 (12)7.3 安全监控系统 (12)7.3.1 安全监控系统组成 (12)7.3.2 安全监控策略 (12)7.3.3 安全监控技术应用 (12)第8章工业典型应用案例分析 (12)8.1 汽车制造领域应用案例 (12)8.1.1 发动机组装线 (12)8.1.2 车身焊接线 (12)8.1.3 涂装线 (13)8.2 电子制造领域应用案例 (13)8.2.1 芯片封装 (13)8.2.2 手机组装线 (13)8.2.3 显示器制造 (13)8.3 食品饮料领域应用案例 (13)8.3.1 食品包装 (13)8.3.2 饮料灌装 (13)8.3.3 食品加工 (13)第9章工业故障诊断与维护 (13)9.1 故障诊断方法与策略 (14)9.1.1 故障诊断流程 (14)9.1.2 故障诊断策略 (14)9.2 常见故障类型与原因分析 (14)9.2.1 机械故障 (14)9.2.2 电气故障 (14)9.2.3 控制系统故障 (14)9.3 维护与保养 (14)9.3.1 日常保养 (14)9.3.2 定期维护 (15)9.3.3 特殊环境要求 (15)第10章工业技术发展趋势 (15)10.1 智能化发展趋势 (15)10.2 网络化与云计算技术 (15)10.3 跨领域融合与创新应用前景 (16)第1章工业概述1.1 工业的发展历程工业作为自动化设备的重要组成部分，其发展历程可追溯至20世纪中叶。

现代机械设计方向机械系统设计课程实验指导书（含实验报告）邵万珍专业班级：学号：姓名：大连交通大学机械工程学院机械设计及自动化教研中心2009年7月实验一机械系统总体结构认知实验一、实验目的：1、了解机械系统的主要组成部分：动力系统、执行系统、传动系统、操纵控制系统。

2、理解机械系统的总体布局，理解这些子系统如何构成一个完整的、彼此协调的复杂系统。

3、通过本实验，使学生初步认知各子系统的功能及彼此的联系、系统内物质流、能量流、信息流的合理流动等知识。

使学生加深理解本科程的具体学习内容、尽快掌握本课程的学习方法。

二、实验内容：通过操作、调整普通机床、观摩数控机床，了解普通机床、数控机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及相互之间的联系。

三、实验设备1、普通机床；2、数控机床。

四、实验原理具有特定功能、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体称之为系统。

机械系统是由人-机-环境组成的系统，将人-环境组成的系统称为外部系统，将机组成的系统成为机械内部系统。

机械系统具有整体性、相关性、目的性、外部环境适应性的特定。

机械系统的组成如下图所示：组成各子系统的机构不同、各子系统之间相互位置关系不同，将影响整个系统的总体布局。

五、实验步骤1、熟悉普通机床的操作及调整，随着实验指导老师对机床各部分的介绍，理解普通机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及特点；2、观摩数控机床的操作方法及控制，随着实验指导老师对机床各部分的介绍，了解数控机床的动力系统、执行系统、运动系统、操纵系统、控制系统的基本组成、功能及特点；3、重点注意以下内容：a、动力系统动力机的数量、型号及功率；b、传动系统运动链的传递路线、调速方式、启停和换向；c、执行系统装卡装置；d、操纵系统与控制系统的组成及实现。

4、恢复机床到原位，收拾干净实验现场。

5、完成实验报告书要求的内容。

《机械系统总体结构认知实验》实验报告实验日期：Array同组人：指导教师：1、实验目的2、实验设备（名称、型号）3、思考题（1）、普通车床的动力系统与数控车床的动力系统有何区别？（2）、分析普通机床的基本组成及特点。