机械人的设计原则和方法

工业机器人操作机

操作机整机设计原则和设计方法

1.操作机整机设计原则

（1）最小运动惯量原则由于操作机运动部件多，运动状态经常改变，必然产生冲击和振动，采用最小运动惯量原则，可增加操作机运动平稳性，提高

操作机动力学特性。为此，在设计时应注意在满足强度和刚度的前提下，尽量

减小运动部件的质量，并注意运动部件对转轴的质心配置。

（2）尺度规划优化原则当设计要求满足一定工作空间要求时，通过尺度优

化以选定最小的臂杆尺寸，这将有利于操作机刚度的提高，使运动惯量进一步

降低。

（3）高强度材料选用原则由于操作机从手腕、小臂、大臂到机座是依次作为负载起作用的，选用高强度材料以减轻零部件的质量是十分必要的。

（4）刚度设计的原则操作机设计中，刚度是比强度更重要的问题，要使刚度最大，必须恰当地选择杆件剖面形状和尺寸，提高支承刚度和接触刚度，

合理地安排作用在臂杆上的力和力矩，尽量减少杆件的弯曲变形。

（5）可靠性原则机器人操作机因机构复杂、环节较多，可靠性问题显得尤为重要。一般来说，元器件的可靠性应高于部件的可靠性，而部件的可靠性

应高于整机的可靠性。可以通过概率设计方法设计出可靠度满足要求的零件或

结构，也可以通过系统可靠性综合方法评定操作机系统的可靠性。

（6）工艺性原则机器人操作机是一种高精度、高集成度的自动机械系统，良好的加工和装配工艺性是设计时要体现的重要原则之一。仅有合理的结构设

计而无良好的工艺性，必然导致操作机性能的降低和成本的提高。

2．操作机的设计方法和步骤

（1）确定工作对象和工作任务开始设计操作机之前，首先要确定工作对象、工作任务。

1）焊接任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是对其进行弧焊或点焊，则要求机器人的制造精度很高，弧焊任务对机器人

的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性有很高的要求，点焊任务对机器人的位姿

精度有很高的要求，两种任务都要求机器人具备摆弧的功能，同时要能在狭小

的空间内自由地运动，具备防碰撞功能，故机器人的自由度至少为六个。

2）喷漆任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是喷涂汽车的内部和车门或是复杂曲面物体的表面，则要求机器人手腕要灵活，能够在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能；要求机器人能够在长

时间内连续稳定可靠地工作；同时要求机器人具备光滑的流线型外表面，漆、

气管线最好能从其横臂和手腕内部通过，使机器人外表不易积漆积灰，不会污

染已喷好的工作对象，且漆、气管线也不易损坏；因喷漆机器人是在易燃易爆

的工作环境中工作，故要具备防爆的功能。同时对机器人的轨迹精度和位姿精

度及速度稳定性也有较高的要求。机器人的自由度至少应为六个。

3）搬运任务：如果工作对象比较笨重，工作任务是定点搬运，定位精度要求高，则对机器人的承载能力和定位精度有高的要求。如果工作对象比较轻巧，工作任务也是定点搬运，但要求轻拿轻放，且定位精度要求高，则对机器人的

速度稳定和定位精度有高的要求。

4）装配任务：对机器人的速度稳定密和位姿精度有很高的要求。

有些机器人能完成多种工作任务，如MOTOMAN－SKI20系列机器人，既可以用于搬运也可以用于点焊，具有快速、精巧、强有力和安全性高的特点；另一种MOTOMAN－SK6／SK16系列机器人，可以完成弧焊、搬运、涂胶、喷釉和装配多种任务，具有高速、精巧和可靠性高的特点。

设计新型机器人时，要充分考虑以上诸多因素，并应多参考国内外同类产品的先进机型，参考其设计参数，经过反复研究和比较，确定出所要机械部分的特点，定出设计方案。

下面以一台六自由度交流伺服通用机器人为例讲一下设计过程，如图14所示。

（2）确定设计要求

1）负载：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人的负载。一般喷漆和弧焊机器人的负载为5～6kg。

2）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人未端的最大复合速度和机器人各单轴的最大角速度。

3）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人的重复定位精度、如弧焊机器人的重复定位精度为

±0.4mm，ABB公司开发的Model5003型喷漆机器人的重复定位精度为±1mm。同时要确定构成机器人的零件的精度、臂体的尺寸精度、形位精度和传动链的间隙，如齿轮的精度和传动间隙；还要确定机器人上所用的元器件的精度，如减速器的传动精度、轴承的精度等等。

4）示教方式：根据用户工作对象和工作任务的要求，确定机器人的示教方式。一般机器人的示教方式有下列几种：

①离线示教（离线编程）；

②示教盒示教；

③人工手把手示教。

如果是喷漆机器人，就应该具备人工手把手示教的功能，而对于其他机器人，有前两种功能就可以了。

5）工作空间：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人的工作空间的大小和形状。

6）尺寸规划：根据对工作空间的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人的臂杆长度和臂杆转角，并进行尺寸优化。

（3）机器人运动的耦合分析对大多数非直接驱动的机器人而言，前面关节的运动会引起后面关节的附加运动，产生运动耦合效应。比如将六个轴的电动机均装在机器人的转塔内，通过链条、连杆或齿轮传动其他关节的设计，再比如同心的齿轮套传动腕部关节的设计，都会产生运动耦合效应。为了解耦，在编机器人运动学控制软件时，后面的关节要多转一个相应的转数来补偿。对一台六自由度的机器人来讲，如果从2、3轴之间开始就有运动耦合，且

3、4、5、6轴之间都有运动耦合，那么3、4、5、6轴电动机就必须多转相应

的转数（有时是正转，有时是反转，依结构而定），来消除运动耦合的影响，

3轴要消除2轴的，4轴要消除2轴和3轴的，依此类推，如果都要正转，到了6轴，电动机就必须有相当高的速度来消除那么多轴的影响，有时电动机的转

速会不够，且有运动耦合关系的轴太多，机器人的运动学分析和控制就会很麻烦。故设计六自由度的交流伺服机器人，一般情况下，前4个轴的运动都设计成是相对独立的，而运动耦合只发生在4、5、6轴之间，即5轴的运动受到4

轴运动的影响，6轴的运动受到4轴和5轴运动的影响。这样做，既能保证机

械结构的紧凑，又不会使有耦合关系的轴大多。

（4）机器人手臂的平衡平衡机器人操作手臂的重力矩优点如下：

·如果是喷漆机器人，则便于人工手把手示教。

·使驱动器基本上只需克服机器人运动时的惯性力，而忽略重力矩的影响。故可选用体积较小、功耗较小的驱动器。

·免除了机器人手臂在自重下落下伤人的危险。

·在伺服控制中因减少了负载变化的影响，因而可实现更精确的伺服控制。

一般机器人操作机因1轴转塔旋转，故不要平衡，4、5、6轴的手臂往往

因重力很小，也不要平衡，故要平衡的是2、3轴手臂的重力矩。

1）配重平衡机构：此种机构原理如图2a所示。设手臂质量为m1，配重质量为m2，因关节中心在同一直线上，则不平衡力矩为

M1＝m1glcosγ

配重产生的力矩为

M2＝m2gl′cosγ

静力平衡条件为

M1＝M2

即m1l＝m2l′

这种平衡机构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了手臂的惯量和关节的负载，适用于不平衡力矩较小的情况。

2）弹簧平衡机构：其原理如图2b所示，臂的不平衡力矩为

M1＝M11-M12＝mglcosγ-Ia

式中M11——静不平衡力矩；

M12——惯性力矩；

I——手臂对关节轴的转动惯量；

a——臂运动平均加速度。

弹簧产生的平衡力矩为

式中k——弹簧刚度；

l′——弹簧在手臂上安装点到关节轴的距离；

e——弹簧另一端安装点到关节轴的距离；

R——弹簧自由长度。

静力平衡条件为

M2＝M11

动力平衡条件为

M2＝M11+M12

这种平衡机构结构简单，平衡效果也较好，工作可靠，适用于中小负载，但平衡范围较小。

3）气缸平衡机构：这种平衡机构原理如图2c所示。手臂不平衡力矩为

M1＝M11+M12＝mglcosγ+Ia

汽缸产生的平衡力矩为

式中F——汽缸活塞推力；

其余参数同上。

静力平衡条件为

M2＝M11

动力平衡条件为

M2＝M11+M12

汽缸平衡机构多用在重载搬运和点焊机器人操作机上，液压的体积小，平衡力大；气动的具有很好的阻尼作用，但体积较大。

（5）机器人动力学分析机器人因各轴的重力矩均已基本平衡，故在这些轴运转时，电动机主要需克服的是由各轴转动惯量所带来的动力矩。

1轴：经分析，当机器人末端伸到最远处时，1轴运转起来的转动惯量为最大。计算可得到此处1轴的转动惯量J1如起动时间取为T1，则动力矩为

M1＝J1ω1/T1

2轴：经分析，当小臂相对于大臂的夹角为最大时，2轴运转起来的转动惯

量为最大，经计算可得到此处2轴的转动惯量为J2。如起动时间取为T2，则动力矩为

M2＝J2ω2/T2

3轴：机器人小臂相对于大臂上部中心运转起来的转动惯量即是3轴的转

动惯量。同理有

M3＝J3ω3/T3

4轴：4轴无重力矩平衡装置，故4轴电动机既要克服起动时的动力矩，也要克服运转时由手腕和负载引起的重力矩。经计算，得出4轴的转动惯量，继

而计算出4轴所需的传动扭矩。

5轴：5轴也无重力矩平衡装置，故5轴电动机也是既要克服起动时的动力矩，也要克服运转时由手腕和负载引起的重力矩。经计算，得出5轴的转动惯量，继而计算出的5轴所需的传动扭矩。

6轴：6轴也无重力矩平衡装置，故6轴电动机也是既要克服起动时的动力矩，也要克服运转时由手腕和负载引起的重力矩。经计算，得出6轴的转动惯量，继而计算出的6轴所需的传动扭矩。

（6）电动机的选用选用好交流伺服电动机，是操作机设计的关键。由

于机器人要求结构紧凑、重量轻、运动特性好，故希望在同样功率的情况下，

电动机重量要轻、外形尺寸要小。特别是装在机器人横臂或立臂内部的电动机，重量要尽可能轻，外形尺寸要尽可能小。

根据动力学计算得到的各轴所需的传动扭矩，除以减速器的减速比，再将

传动链的效率，如减速机的效率、轴承的效率和齿轮的效率等考虑进去，并考

虑各轴所需的转速（运动耦合因素也要考虑在内），就可以选用电动机了。

在选用时要注意，交流伺服电动机的速度是可调节的，且在相当大的转速

范围内电动机输出的转矩是恒定的，故选用电动机时只要电动机的额定转速大

于各轴所需的最高转速就行。

同时还要注意与交流伺服电动机配置在一起的位置编码器的选用，并注明

电动机是否需要带制动器等。

（7）减速器的选用机器人上所用的减速器，常见的有RV减速器和谐波减速器。

RV减速器具有长期使用不需再加润滑剂、寿命长、刚度好、减速比大、低

振动、高精度、保养便利等优点，适用于在机器人上使用。它的传动效率为

0.8，相对于同样减速比的齿轮组，这样的效率是很高的。

它的缺点是重量重，外形尺寸较大。

谐波减速器的优点是重量较轻，外形尺寸较小，减速比范围大，精度高。

机器人设计中，一般1、2、3轴均采用RV减速器，4、5、6轴常用谐波减

速器。

（8）机器人臂体校核机器人的手臂要进行强度校核和刚度校核，在满足强度和刚度的情况下，手臂要尽可能采用轻型材料，以减少运动惯量，并给平

衡机构减少压力。

（9）机构零件校核

1）轴承校核：设计中所用的所有重要轴承都要经过强度校核。在满足尺寸和强度要求的情况下，尽可能地选用国产轴承，以降低机器人的成本。

2）轴的校核：设计中所用的所有较重要的轴都要经过强度校核和刚度校核。

3）齿轮选用：设计中所用的所有齿轮都要经过强度校核。

4）键及花键：设计中所用的所有较重要的键及花键都要经过强度校核。

5）销与螺钉：设计中所用的所有较重要的销与螺钉都要经过强度校核。

（10）机械加工工艺性考虑校核机器人的设计要充分考虑加工装配的方便，且要便于维修和调整。

工业机器人可靠性设计与测试研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/8a13074308.html, 工业机器人可靠性设计与测试研究 作者：柳贺李勋刘蕾 来源：《中国新技术新产品》2014年第14期 摘要：工业机器人作为一种工业现场应用设备，其可靠性往往在与人类交互过程中显得 尤为重要，其可靠性受到设计、加工、装配以及调试等多方面因素的影响，对其研究比较复杂。本文主要介绍工业机器人的元器件选型、分析以及可靠性测试方面的保障，进一步提升产品的可靠性。 关键词：工业机器人；可靠性；测试 中图分类号：TP242 文献标识码：A 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。 由于工业机器人是元部件众多，是一复杂系统，它以多自由度方式运动，因而发生的故障可能造成难以预计的后果，具有潜在的人机风险。为此对机器人必须严格按照可靠性测试标准进行测试，目的在于：（1）在机器人的设计和整个寿命周期中进行有效的可靠性运行，特别在样机测试阶段，必须将潜在的风险暴露出来加以改进；（2）出现故障后的及时修复性，减少客户的停机损失；（3）工业机器人的安全性，避免出现人机事故，确保人员安装调试、编程示教、操作、维护过程的安全。我们以EFORT的工业机器人可靠性指标：MTBF不低于6000H。我们需要从设计、采购、加工制造、装配、测试等环节降低产品失效的因素。 1元器件可靠性设计要求 1.1电子元器件可靠性设计 电子器件的选取，必须经过100%环境筛选测试，测试合格的产品才允许采用，按照可靠性分配原则，筛选与元器件失效分析相结合，一旦发现失效，必须对同一类产品进行原因分析，按照5W1H方法进行纠正预防措施分析与整改。 电子元器件的选取按照以下规则： a.电子元器件决不允许超核运行，应按照降额设计，一般达到85%； b.线路设计尽量进行动力、信号隔离处理，防止电磁干扰，进行干扰试验；

跳舞机器人设计毕业设计论文

课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论

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。带的模数 m 及宽度b 越大，则能传递的圆周力也越大。 图2-2同步齿形带传动结构 2.谐波传动 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动（简称谐波传动），它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 （一）传动原理 图2-3谐波传动原理 图2-3示出一种最简单的谐波传动工作原理图。 它主要由三个基本构件组成： （1）带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）2，它相当于行星系中的中心轮； （2）带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）1，它相当于行星齿轮； （3）波发生器H，它相当于行星架。 作为减速器使用，通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。

六自由度工业机器人设计

六自由度工业机器人 对于工业机器人的设计与大多数机械设计过程相同;首先要知道为什么要设计机器人机器人能实现哪些功能活动空间（有效工作范围）有多大了解基本的要求后，接下来的工作就好作了。 首先是根据基本要求确定机器人的种类，是行走的提升（举升）机械臂、还是三轴的坐标机器人、还是六轴的机器人等。选定了机器人的种类也就确定了控制方式，也就有了在有限的空间内进行设计的指导方向。 接下来的要做的就是设计任务的确定。这是一个相对复杂的过程，在实现这一复杂过程的第一步是将设计要求明确的规定下来;第二步是按照设计要求制作机械传动简图，分析简图，制定动作流程表（图），初步确定传动功率、控制流程和方式;第三步是明确设计内容，设计步骤、攻克点、设计计算书、草图绘制，材料、加工工艺、控制程序、电路图绘制;第四步是综合审核各方面的内容，确认生产。 下面我将以六轴工业机器人作为设计对象来阐明这一设计过程： 在介绍机器人设计之前我先说一下机器人的应用领域。机器人的应用领域可以说是非常广泛的，在自动化生产线上的就有很多例子，如垛码机器人、包装机器人、转线机器人;在焊接方面也有很例子，如汽车生产线上的焊接机器人等等;现在机器人的发展是非常的迅速，机器人的应用也在民用企业的各个行业得以延伸。机器人的设计人才需求也越来越大。 六轴机器人的应用范筹不同，设计形式也各不相同。现在世界上生产机器人的公司也很多，结构各有特色。在中国应用最多的如：ABB、Panasonic、FANUK、莫托曼等国外进口的机器人。 既然机器人的应用那么广泛，在我国却没有知名的生产公司。对于作为中国机械工程技术人员来说是一个值得思考的问题！有关机器人技术方面探讨太少了从业人员还不能成群体虽然在很多地方可以看到机器的论术，可是却没有真正形成普及的东西。 即然是要说设计，那我就从头一点一点的说起。力求讲的通俗简明一些，讲得不对的地方还请各位指正！ 六轴机器人是多关节、多自由度的机器人，动作多，变化灵活;是一种柔性技术较高的工业机器人，应用面也最广泛。那么怎样去从头开始的设计它呢工作范围又怎样去确定动作怎样去编排呢位姿怎样去控制呢各部位的关节又是有怎么样的要求呢等等。。。。。。让我们带着众多的疑问慢慢的往下走吧！ 首先我们设定：机器人是六轴多自由度的机器人，手爪夹持二氧气体保护焊标准焊枪;完成点焊、连续焊等不同要求的焊接部件，工艺要求、工艺路线变化快的自动生线上。最大伸长量：1700mm;转动270度;底座与地平线水平固定;全电机驱动。 好了，有了这样的基本要求我们就可以做初步的方案的思考了。 首先是全电机驱动的，那么我们在考虑方案的时候就不要去考虑液压和气压的各种结构了，也就是传动机构只能用齿轮齿条、连杆机构等机械机构了。 机器人是用于焊接方面的，那么我们就去考察有人工行为下的各种焊接手法和方法。这里就有一个很复杂的东西在里面，那就是焊接工艺;即然焊艺定不下来，我们就给它区分一下，在常用焊接里有单点点焊、连续断点点焊、连续平缝焊接、填角焊接、立缝焊接、仰焊、环缝焊等等。。。。。。 搞清了各种焊方法，也就明白了要实现这些复杂的动作就要有一套可行的控制方式才行;在机械没有完全设计出来之前可以不做太多的控制方案思考，有一个大概的轮廓概念就行了，待机械结构做完，各方面的驱动功率确定下来之后再做详细的程序。 焊枪是用常用的标准的焊枪，也就是说焊枪是随时可以更换下来的，也就要求我们要做到对焊枪的夹持部分进行快速锁定与松开。

机器人可靠性

机器人可靠性 张培强 1300427

摘要：机器人可靠性受到其设计，制造和维护过程中多个因素的影响，对其研究相对来说比较困难。本文就对其做个简要的概述。 关键词机器人，可靠性，规划管理，故障模型。 引言 随着现代生产和科学技术的发展，机械的可靠性以及相关产品的可靠性也越来越受到重视。因为传统的设计已经不能满足市场竞争的需要。同样在现在机械发展中尤其是高精尖的科技产品，如近期发射成功的嫦娥三号探月工程中玉兔的月球车，这个机器人将完全自主的在月球上工作，那么在月球那么严酷的环境中其可靠性就现得尤为重要的了。否则无法完成几个月这么长时间的工作。 可靠性理论本是以产品的寿命特征作为主要研究对象的一门综合性和边缘性科学，涉及面较广，有基础学科物理，化学等，“玉兔”车的夜间加热工作就是用核动力来完成，问题如何让核燃料能正常的工作，可靠性的工作就不可或缺了。 机器人可靠性设计管理与规划 机器人的故障模式要从机器人系统的组成中进行分析，因为每个分系统的故障都会造成系统的故障。当然对于系统可靠性的计算不能简单的认为是元件可靠性的概率串联相乘或并联相加。因为一个机器人有许多个的元件，即便是每个都达到0.99这样的概率倘若数十个或数百个相乘就会很小，一个机器人不可能生产出来了其可靠性的概率仅为百分之几。这当然是不符合实际情况的。对于这样复杂系统在分析其可靠性时就要先将系统分解成各独立单元，以便研究各单元

的参数和工作能力，而后再来估计整个系统的工作能力。而单元是根据提出的任务来划分的，他可能是相当复杂的，有若干零部件构成的；在研究系统的可靠性时，单元不再作进一步的划分，无故障性及耐久性指标均以整个单元为单位来考虑；单元的工作能力是可以恢复的，并与系统的其余部分和其他单元无关。可是如何确定其可靠性，让机器人的可靠性的概率落在可以接受的范围是可靠性研究的一个课题。一般情况下是将整个可靠性的指标分解，将其融于设计的整个过程。就是确定，预测和分配机器人系统可靠性指标，同时提出和实现可靠性指标要求的设计方案。可靠性的定量工作要求在工程设计阶段落实，即在设计过程中要明确机器人产品的可靠性指标，分析论证可靠性指标与性能指标之间的关系，落实对机器人可靠性预计和可靠性分配，同时论证可靠性的实施方案。这就是机器人可靠性设计的管理与规划。综述可分为： 1 机器人可靠性指标的确定 2 机器人技术方案的论证 3 建立机器人可靠性的模型 4 机器人的预计与分配 5 计算系统的失效率 在一般的设计中机械因一结构，零件的尺寸，性状或性能发生改变，导致完全不能或部分不能执行预期的功能。常见的机械故障主要有破坏性故障，变形类故障，腐蚀摩擦类故障，失效性故障以及系统故障等。所以在设计中选材料应当适当，且处理工艺也应当适当。

仿生机器人浅谈

仿生机器人浅谈 02320902 20090440 于苏显众所周知，自然界中的生物以其多彩多姿的形态!灵巧机敏的动作活跃于自然界，这中其人类灵巧的双手和可以直立行走的双足是最具灵活特性的。而非人生物的许多机能又是人类无法比拟的，如柔软的象鼻子，可以在任意管道中爬行的蛇，小巧的昆虫等。因此，自然界生物的运动行为和某些机能已成为机器人学者进行机器人设计!实现其灵活控制的思考源泉，导致各类仿生机器人不断涌现，仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统。 在人类发展的历史长河中，对仿生机械（器）的研究，都是多方面的，也就是既要发展模仿人的机器人，又要发展模仿其他生物的机械（器）。机器人未问世之前，人们除研究制造自动偶人外，对机械动物非常感兴趣，如传说诸葛亮制造木牛流马，现代计算机先驱巴贝吉设计的鸡与羊玩具，法国著名工程师鲍堪松制造的凫水的铁鸭子等，都非常有名。几年前，科技工作者为圣地亚哥市动物园制造电子机器鸟，它能模仿母兀鹰，准时给小兀鹰喂食；日本和俄罗斯制造了一种电子机器蟹，能进行深海控测，采集岩样，捕捉海底生物，进行海下电焊等作业。美国研制出一条名叫查理的机器金枪鱼，长1.32米，由2843个零件组成。通过摆动躯体和尾巴，能像真的鱼一样游动，速度为7.2千米/小时。可以利用它在海下连续工作数个月，由它测绘海洋地图和检测水下污染，也可以用它来拍摄生物，因为它模仿金枪鱼惟妙惟肖。 仿生机器人主要分为仿人类肢体机器人和仿非人生物机器人。仿人类肢体又可以分为仿人手臂和双足。仿非人的主要分为宏型和微型。仿人手臂型主要是研

究其自由度和多自由度的关节型机器人操作臂!多指灵巧手及手臂和灵巧手的组合。仿人双足型主要是研究双足步行机器人机构。宏型仿非人生物机器人主要是研究多足步行机器人（四足，六足，八足），蛇形机器人、水下鱼形机器人等，其体积结构较大。微型仿非人生物机器人主要是研究各类昆虫型机器人，如仿尺蠖虫行进方式的爬行机器人、微型机器狗、蟋蟀微机器人、蟑螂微机器人、蝗虫微机器人等。仿生机器人的主要特点：一是多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人，机构复杂；二是其驱动方式有些不同于常规的关节型机器人，采用绳索或人造肌肉驱动。 仿生式体系结构的思想原理：从本质上来讲，慎思式智能、反应式智能以及分布式智能，都是对生物控制逻辑和推理方式的一种借鉴和仿生，但由于客观条件的限制和需求目的的局限，它们都只是从某一个角度和方向对生物智能的一种片面的、局部的模仿。本文的仿生式体系结构就是以前述的生物控制逻辑和行为推理为基础，充分借鉴基于慎思式智能、反应式智能和分布式智能等三种体系结构思想的优点与不足之处，针对目前机器人特别是未知环境下工作的移动机器人在控制体系结构方面所存在的缺点和问题，提出一种具有适应行为与进化能力的新的控制思想与理念。 借鉴分布式智能的思想，在控制体系结构中引人社会式行为控制层； 借鉴生物的自适应性思想，在控制体系结构中实现本代内的由慎思式行为层到反射式行为层的学习； 借鉴生物的自进化性思想，在控制体系结构中实现多代间的由反射式行为层向本能式行为层的进化(或退化)。 所以，仿生式体系结构共有四个行为控制层组成，即本能式行为控制层、反

工业机器人编程与实操 期末试题

ABB机器人考试试题 姓名：李智鹏 班级：工业机器人161 一、判断题(Y/N) 正确填Y 错误填N 1．机械手亦可称之为机器人。（Y） 2．完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。（Y） 3、关节空间是由全部关节参数构成的。（Y） 4、任何复杂的运动都可以分解为由多个平移和绕轴转动的简单运动的合成。（Y） 5、关节i的坐标系放在i-1关节的末端。（N） 6．手臂解有解的必要条件是串联关节链中的自由度数等于或小于6。（N） 7．对于具有外力作用的非保守机械系统，其拉格朗日动力函数L可定义为系统总动能与系统总势能之和。（N） 8．由电阻应变片组成电桥可以构成测量重量的传感器。（Y）9．激光测距仪可以进行散装物料重量的检测。（Y） 10．运动控制的电子齿轮模式是一种主动轴与从动轴保持一种灵活传动比的随动系统。（Y） 11．谐波减速机的名称来源是因为刚轮齿圈上任一点的径向位移呈近似于余弦波形的变化。（N） 12．轨迹插补运算是伴随着轨迹控制过程一步步完成的，而不是

在得到示教点之后，一次完成，再提交给再现过程的。（Y） 13．格林（格雷）码被大量用在相对光轴编码器中。（N） 14．图像二值化处理便是将图像中感兴趣的部分置1，背景部分置2。（N） 15．图像增强是调整图像的色度、亮度、饱和度、对比度和分辨率，使得图像效果清晰和颜色分明。（Y） 二、填空题 安全防护： 1.万一发生火灾，请使用（二氧化碳）灭火器对机器人进行灭火。 2 机器人在发生意外或运行不正常等情况下，均可使用 （急停）键，停止运行。 3. 气路系统中的压力可达（0.6）MP，任何相关检修都要 切断气源。 4.如果在（CPU）非常忙的时候发生断电，有可能由于系 统无法正常关机而导致无法重新启动。在这种情况下机器人系统将显示错误信息 5使能器—使动装置是一个位于示教器一侧的按钮，将该按钮按下一半可使系统切换至（ON）状态。释放或全按使动装置时，机器人切换至OFF 状态。 6. 机器人在（紧急停止）模式下，使能器无效。 7、在手动回“home”位置时，出现（80001）错误，可以

工业机器人的实时轨迹插补算法(精)

工业机器人的实时轨迹插补算法 李天友 ,孟正大 ,陈勍奇 （东南大学自动化学院，江苏南京 210096） 摘要：提出了一种实现工业机器人实时轨迹插补的规划算法。该算法既能满足时间上的实时性，又能够在完成机器人当前轨迹插补的同时，实现在线调整插补参数，改变机器人当前插补方程，从而改变机器人运动轨迹与状态。而对于不同插补类型，只要找准对应线长的表示，不需要对算法本身进行修改，就可以完成相应的轨迹插补。本算法应用于“昆山一号”焊接机器人中，表明其满足焊接实时性和可调速性要求。 关键词：工业机器人；实时插补；算法；轨迹规划 示教再现方式下的轨迹插补算法是工业机器人的一个传统课题[1]，技术和方法比较成熟有效。文献[2-4]分别解决了直线、圆弧、样条曲线等单一类型的轨迹插补，文献[5,6]讨论了复杂曲线在编程时用分段直线或圆弧进行拟合插补的方法，文献[7]研究了关节空间和笛卡儿空间的通用插补算法，把插补段分为加速段、匀速段、减速段进行插补, 但算法复杂，运算量大，且不能进行实时控制。此外，时间上满足实时性的轨迹插补方法也得到了研究[3,4]。但是既满足实时性要求又能够进行平滑调速并且能够同时完成关节空间和笛卡儿空间各种类型插补的通用轨迹插补算法却比较少见。 本文介绍工业机器人的实时轨迹插补算法。它是为满足“昆山一号”焊接机器人的实时性而设计的，实时性包含两层涵义，一是满足时间上的实时性，即在一个采样周期内能够完成一次轨迹插补，多数算法能够满足这层要求；而实时性第二层涵义是系统能够在完成机器人当前轨迹插补的同时，实现在线调整插补参数，改变机器人当前插补方程，从而改变机器人运动轨迹与状态，本文的算法很好地完成了这层实时性的要求。并且这种算法能够完成PTP （点到点）、多点关节空间、直线、圆弧、样条曲线、FlyBy [8,9]等多种类型的轨迹插补。

机器人项目研究报告

机器人项目研究报 告

机器人项目研究报告 ●当前全球机器人市场主要以工业机器人为主,占市场份额的80%。未来服务机器人的行业规模或将超过工业机器人,成为新蓝海。 ●预计 ~ 全球服务机器人市场规模累计将达亿元,复合增速将达到22%,中国市场增速远高于全球增速。以清洁机器人为例,”双十一”期间,国内扫地机器人公司科沃斯实现全网销售3.15亿元,其中在天猫商城销售达2.76亿元。这让我们看到了服务机器人在终端消费需求的爆发力。 ●中国的机器人密度仅为30,远低于世界平均水平的62,而世界最高的韩国达到437。工信部工业装备司副司长王卫明曾透露,国家的相关产业规划到2020年中国工业机器人的产业体系要具备3至5家具有国际竞争力的企业,8至10个产业配套集群,机器人密度达到100以上。从30到100对应的是3倍以上市场规模的增长。 ●机器人将迎来政策密集落地期,制造强国战略对机器人产业是长期利好。 机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台机器人以来,机器人技术及其产品发展

很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用机器人,不但可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改进劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 机器人能干的工作也已经从搬运、码垛、焊接等生产活动,到读报、陪护、弱交流等生活活动,再到排雷、战斗等军事活动,渗透到了人类的方方面面。随着需求范围的扩大,机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端机器人具有明显的仿生和智能特征,其性能不断提高,功能不断扩展和完善,各种机器人系统逐步向具有更高智能方向演进。 当前机器人主要分为:工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人细分为焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、处理机器人、喷涂机器人五大类,服务机器人细分为个人、家用机器人、专业服务机器人。

工业机器人设计方案

工业机器人设计方案 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。工业机器人机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。工业机器人机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 目录 1.工业机器人特点有以下几个 2. 工业机器组成结构及工作原理 3.工业机器人有哪些 1.工业机器人特点有以下几个

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

工业机器人操作机的设计方法和步骤

工业机器人操作机的设计方法和步骤 （1）确定工作对象和工作任务开始设计操作机之前，首先要确定工作对象、工作任务。 1）焊接任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是对其进行弧焊或点焊，则要求机器人的制造精度很高，弧焊任务对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性有很高的要求，点焊任务对机器人的位姿精度有很高的要求，两种任务都要求机器人具备摆弧的功能， 同时要能在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能，故机器人的自由度至少为六个。 2）喷漆任务：如果工作对象是一辆汽车或是一个复杂曲面的物体，工作任务是喷涂汽车的内部和车门或是复杂曲面物体的表面，则要求机器人手腕要灵活，能够在狭小的空间内自由地运动，具备防碰撞功能；要求机器人能够在长时间内连续稳定可靠地工作；同时要求机器人具备光滑的流线型外表面，漆、气管线最好能从其横臂和手腕内部通过，使机器人外表不易积漆积灰，不会污染已喷好的工作对象，且漆、气管线也不易损坏；因喷漆机器人是在易燃易爆的工作环境中工作，故要具备防爆的功能。同时对机器人的轨迹精度和位姿精度及速度稳定性也有较高的要求。机器人的自由度至少应为六个。 3）搬运任务：如果工作对象比较笨重，工作任务是定点搬运，定位精度要求高，则对机器人的承载能力和定位精度有高的要求。如果工作对象比较轻巧，工作任务也是定点搬运，但要求轻拿轻放，且定位精度要求高，则对机器人的速度稳定和定位精度有高的要求。 4）装配任务：对机器人的速度稳定密和位姿精度有很高的要求。 有些机器人能完成多种工作任务，如MOTOMAN - SKI20系列机器人，既可以用于搬运也可以用 于点焊，具有快速、精巧、强有力和安全性高的特点；另一种MOTOMAN—SK6/ SK16系列机器人， 可以完成弧焊、搬运、涂胶、喷釉和装配多种任务，具有高速、精巧和可靠性高的特点。 设计新型机器人时，要充分考虑以上诸多因素，并应多参考国内外同类产品的先进机型，参考其设计参数，经过反复研究和比较，确定出所要机械部分的特点，定出设计方案。下面以一台六自由度交流伺服通用机器人为例讲一下设计过程。 （2）确定设计要求 1 ）负载：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的负载。一般喷漆和弧焊机器人的负载为5?6kg。 2 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人未端的最大复合速度和机器人各单轴的最大角速度。 3 ）精度：根据用户工作对象和工作任务的要求，参考国内外同类产品的先进机型，确定机器人 的重复定位精度、如弧焊机器人的重复定位精度为土0.4mm ABB公司开发的Model 5003型喷漆机器人的重复定位精度为土1mm同时要确定构成机器人的零件的精度、臂体的尺寸精度、形位精度和传动链的间隙，如齿轮的精度和传动间隙；还要确定机器人上所用的元器件的精度，如减速器的传动精度、轴承的精度等等。

浅谈智能机器人教学及竞赛训练方法

我的智能机器人教学及竞赛训练心得 我校是2003年3月引进机器人，尝试进行机器人兴趣小组教学，至今已经开展有8年，在这8年时间里我校在机器人竞赛教学方面积累了比较多的经验。 机器人活动对学校来说属于一个较大投入的项目，想大范围的开展机器人教学对学校来说存在一定的压力，因此只能是选拔一部分有能力有兴趣的学生参与，先形成点，然后带动面再进行选修教学，针对参与学生就存在一定的选拔机制，这决定着如何培训如何选拔最好的学生参加活动，下面是我培训、选拔学生、参赛的整个流程： 有部分同学 自然淘汰退 出，参加其他 兴趣小组或 者是研究性 学习团队

自2009年以来新疆实行新课程改革，响应学校的政策，机器人小组也尽量向新课程模式靠拢，相继开设了机器人校本选修课、机器人研究性学习小组，这样做就可以将机器人课程纳入到学校正常教学的序列中，保证了机器人教学的学时，为机器人教学的开展建立了基本保障。 在机器人竞赛训练中主要对以下几个方面进行了侧重： 注重学生个人自学能力的培养，在现今这个社会越来越注重于个人的自学能力，通过C 语言到机器人知识的自主学习，学生们认识到学习不能仅仅在课堂上学习，还应在课余通过自己的努力探索进行学习，这作为他们的基本能力，这种能力可以迅速的在他们其他学科的学习中体现出来。要让学生充分认识到他自己才是学习的主体，作为教师要充分了解每位学生的学习特点，找到他们的长处，给他们创造可以挑战困难的环境，感受制作机器人的失败和成功，学生在自己制作机器人的过程中可能会遇到很多困难，这并不是坏事，这是他们成功的基石，只有通过这些困难和曲折，他们才能真正体验在自主学习中带来的快乐。 注重团队精神的培养，通过机器人竞赛的教学，越来越让同学们知道团队是多么重要，团队可以给他们带来快乐，带来灵感，能让他们充分体验到团队精神为他们机器人竞赛带来的益处。这个团队应该是个互相竞争的团队，也是个互相学习互相帮助的团队，努力营造一个团队学习的氛围，让学生在团队的氛围中愉快地探索、学习。在大的团队下，每个项目应该也有两个或者是两个以上的小组，这样小组之间可以经常比赛切磋，随时都可以发现有哪些不足，不断取得进步。在小组中不能光强调小组内的团结协作，更要强调小组和小组之间乃至不同竞赛小组之间的一种默契。在整个团队中一定要有一个具有凝聚力的同学，能够把大家都团结起来。这位同学必须有很坚强的毅力，遇到困难不会轻易放弃，能够坚持下去；善于分析对手的特点，学习别人的长处，带领同队同学不断前进；同时能够用他的行为感化别人带动别人，这是团队的精神所在。 注重创新能力的培养，机器人制作需要学生们的创新意识，需要他们踊跃进行创新，进行大胆的创新，只有这样自己制作的机器人才能独特于别人的，也才能比别人的机器人强。在这项中，我校的学生在每届的机器人大赛中都有突出的表现，我校学生曾将鼠夹改造后用于足球机器人的足球弹射，曾将建筑材料废料用于灭火机器人的传感器制作，曾自己到华菱市场寻找自己机器人能用的材料，这些都无不体现着学生主动创新主动制作的能力和愿望。 注重自信心的培养，机器人竞赛的机器人如果全是学生自己亲手做的，那么他对自己的机器人了如指掌，这样他自己的信心就比较足，而且遇到弱队和强队知道分析，攻其弱点，这本身就是一种自信心的培养。在机器人竞赛队伍里的学生有可能是在其他学科成绩不是很优秀的，但经过机器人兴趣活动的洗礼后，学生的自信心增强，然后学习成绩就会稳步提升，当然这要建立在学生对本活动具有较浓厚的兴趣，并参与了一些竞赛活动。 注重实践动手能力的培养，现今社会不缺精通理论的人，但奇缺能把理论给实践化的人，我机器人竞赛活动提倡学生利用自己手头的工具进行设计并进行制作，将自的想法付诸于实践制作，进而进行理论验证。在机器人队伍中一旦有这样一位同学善于设计，那么其他同学也会争相设计，做出各式各样的创新设计，然后同学们互相再进行交流，再进行修改，作出的设计就比较完美了。而这样培养出来的学生我相信进入社会将会对他的事业有较大帮助，对社会也会做出更大的贡献。 注重兴趣培养，兴趣是最好的老师，在整个选拔的流程中，也是我培养学生兴趣的流程，直到最后剩下的几个同学是真正能参与机器人竞赛的同学。使用这种筛选法，可以少去很多麻烦，如关系户、能力不行的等等都会给荡涤出去的，留下的全部是精英。 注重纪律要求的培养，因为在制作机器人方面需要遵守很多规范和规则，这就要从学生平时的为人处事出发，如严格要求每天的考勤，严格要求每天完成的任务并进行考核，如有

关于工业机器人的事故分析及其对策

关于工业机器人的事故分析及其对策 摘要：工业机器人是高科技机电产品，在工业领域广泛应用，可以代替人们从事繁重的、危险性的工作，但由于工业机器人故障所造成的人身伤害事故也时有发生。从工业机器人的可靠性、工业机器人事故案例、能量类型分类等多角度对工业机器人事故进行了分析，从故障树分析法、基本安全性原则、工业安全技术等几方面提出了相应的对策。 关键词：工业机器人事故安全分析对策 1 引言 工业机器人被广泛地应用于制造业等诸多部门，它可以代替人们在具有危险性的场所从事繁重的工作。工业机器人在将人们从繁重的危险性劳动中解放出来的同时，也存在产生危险的因素，由于工业机器人故障所造成的人身伤害事故时有发生。工业机器人是由一个复杂的机电系统组成的，这个系统包括传感器、控制器、工作制造部件、输送部件等。人要对工业机器人进行安装、编程、维修，还有可能靠近机器人进行操作，因此，人也将参与到机器人的工作系统中去，当人靠近工业机器人时就可能出现安全问题［1］。机器人的自由度比其他普通机械大得多，它的工作制造部件可以在较大空间内运行，具有高速运动的大功率手臂和复杂自主的动作，若机器人发生故障可能造成更为严重的危害。所以，有必要对工业机器人的有关事故情况进行分析，并研究相应对策。 2 工业机器人安全性概况 2.1 工业机器人的可靠性分析 鉴于工业安全问题的重要性，世界上有许多国家（如日本、美国、英国、德国、瑞典等）从上世纪80年代开始就注意对工业机器人的事故进行记录，并进行统计和分析，为工业机器人的安全性、可靠性研究奠定了基础。 日本某公司对工业机器人发生事故的类别进行了调查统计，其中控制装置的故障占66.9%，机器人装置上的工作部件，如焊枪等工具的故障占18.5%，工作场所噪声信号的干扰引起的机器人失控占11.1%，其他原因的故障占3.5%。 表1 为机器人的平均无故障时间（MTBF）的统计。 可以看出，在机器人工作不到100h的时间内，其平均无故障率只有28.70%，工作100h 以上，其平均无故障率明显下降。假如生产流水线上，机器人平均每天工作按20h 计算，则在一周左右的时间内，机器人极有可能发生故障。 从上述统计分析可知，机器人的控制装置、工作部件以及工作场所噪声信号的干扰等易使机器人发生故障，而且机器人故障的发生也很频繁。因此，机器人的可靠性还是很有限的，应当引起人们足够的重视，充分考虑各项安全措施。 2.2 工业机器人的事故分析 以下是日本机器人协会（1234）提供的0 个典型的工业机器人事故案例［2］： （1）1 名工人的手指被正在做正常上下运动的机器人夹在工件与切割夹具之间； （2）机器人在进行正常操作时，当它把薄钢板传递到工人手中时割破了工人的手指；

工业机器人毕业设计

工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算

3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢

工业机器人培养方案

工业机器人技术专业人才培养方案（2016级、三年制） 专业名称：工业机器人技术 专业代码： 招生对象：普通高中毕业生及同等学历者 学制与学历：三年制大专

一、制订人才培养方案的依据 为了适应社会经济建设的高速发展，满足社会对工业机器人技术应用高技能人才的需求，进一步推动高等职业教育体制改革，根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《国民经济和社会发展第十三个五年规划》、《机械工业十三五规划》、《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》（教高[2000]2号）、《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的意见》（教高[2004]1号）与《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干建议》（教高[2006]16号）、《教育部财政部关于支持高等职业学校提升专业服务产业发展能力的通知》（教职成[2011]11号）、《中国制造2025》及教育部关于发展高等职业教育相关文件精神，结合我公司实际情况，加强工业机器人技术专业的建设，制定了本专业人才培养方案。 二、培养目标与规格 培养目标：本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。 （一）专业知识 1.具有常用电子元器件、集成器件、单片机的应用知识； 2.具有传感器应用的基本知识； 3.具有应用机械传动、液压与气动系统的基础知识； 4.具有PLC、变频器、触摸屏、组态软件控制技术的应用知识； 5.具有交流调速技术的应用知识； 6.具有机械系统绘图与设计的知识； 7.具有计算机接口、工业控制网络和自动化生产线系统的基础知识； 8.具有工业机器人原理、操作、编程与调试的知识； 9.具有检修工业机器人系统、自动化生产线系统故障的相关知识； 10.具有安全用电及救护常识。 （二）职业能力 1.读懂机器人应用系统的结构安装图和电气原理图的能力； 2.测绘简单机械部件生成零件图和装配图，跟进非标零件加工，完成装配工作的能力；

浅谈小学机器人课堂教学的实践策略

浅谈小学机器人课堂教学的实践策略 [内容摘要]机器人，我们现在都已经比较熟悉了，她作为信息技术学科的一个拓展平台已经得到各方面的认可：让机器人走进课堂，走向每一位学生，让更多的孩子了解机器人，培养孩子综合能力和信息素养。然而，当我们看到机器人这个特殊的课堂教学平台的亮丽风景的同时，我们还在思考：机器人课堂教学中到底要教什么采用怎么样的教学模式与策略学生才会感兴趣对机器人教学成效又该怎样评价本文就以这样的思路，谈谈我对机器人课堂教学实践策略的思考。 [关键词] 机器人课堂教学实践策略 随着机器人课堂教学活动的不断推进，实践中的我们都遇到类似的困惑：学生对机器人的兴趣很高很高，可是在短短几堂课的教学实践之后，学生的兴趣、学生的热情似乎大打折扣，到底是什么原因引起的这种变化，怎样才能让机器人课堂“活”起来，让学生能够灵活应用机器人学习中的各种知识，解决生活中的实际问题，真正地做到活学活用。 一、找准机器人教与学的支点：机器人课堂教学到底要教什么 1.机器人课堂教学需要准确定位 首先，我们必须清楚地意识到，我们所讲的机器人不是一门学科，他不是大学所学的机器人学科“下放”到我们中小学的学习中来。 其次，我们必须明确我们开展机 器人课堂教学的主要任务是培养学 生对机器人研究的兴趣，同时培养学

生分析问题、解决问题的能力。 如今，新课程提倡研究性学习，真正的研究性学习才能激发学生兴趣，提高学习的效率，而我们的机器人的学习属于真正的研究性学习。在整个学习过程中，学生得到多元的乐趣体验，与生活息息相关。 因此，我觉得我们的机器人课堂教学的核心应该是：程序设计初步知识，在此基础上培养孩子协作、创新的多元智能。 2.认清机器人课堂教学对教师提出的要求 作为机器人课堂教学实践的我们自身需要做好各项准备，这也是对我们参与机器人课堂教学实践所提出的具体要求，我们在实践过程中发现机器人课堂实践对我们的要求很高，主要体现在：1.有一定的耐心。2.有一定的动手能力。3.有一定的电子技能技术。4.有一定的程序编写能力。5.有一定的创造欲望。6.有一定的观察生活感受生活的激情。 由于机器人的教学还是处于起步阶段，我们都还在不断了解，也都在“摸石头过河”，我们自身的准备工作，对自身所提出的要求，做得踏实一点，要求严格一些，在教学中就可以做到游刃有余。 二、瞅准机器人教与学的时机：什么时候开始教学机器人 机器人的学习需要学生的生活经验作为基础，包括学生对问题的分析、解决问题的能力，都会影响机器人学习的积极性。 曾经也有学者提出“程序设计教学越早越好”但我个人认为也不能太早。必须切合学生的学习实际，跟学校信息技术教学整体协同，不过我们可以在早期的机器人课堂教学采用实体机器人，进行搭建研究学习，简单介绍相关机械原理，培养孩子的动手能力。

机器人工作空间配置的可靠性规划

第２３卷第２期机械科学与技术Ｖ０１．２３Ｎｏ．２２００４年２月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂｒｕａｒｙ２００４ 段齐骏文童编号：１００３－８７２８（２００４）０２一０２００—０３ 机器人工作空间配置的可靠性规划 段齐骏 （南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４） 摘要：机器人工作空间是机器人远行控制的一个重要指标。本文依据动作可靠性的基本概念，结合机器人动作可靠性评价的基本要求，建立了机器人运动误差分析模型。基于针对机器人工作空间配置的数学描述，给出了机器人工作空间配置的可靠性评价方法与规划策略。运用一个４自由度机器人工作空间规划分析的实例说明，机器人工作空间配置的可靠性规划，是全面完善系统性能的一个有效途径。 关键词：机器人；工作空间；可靠性；规划 中图分类号：ＴＢｌｌ４．３文献标识码：Ａ ＲｅＵａｂｉｌｉｔｙＰｌａｎｉｎｔｈｅＡｒｎｎｇｅｍｅｎｔｏｆａＲｏｂｏｔ’ｓＷｏｒｋｓｐａｃｅ ＤＵＡＮＱｉ．ｊｕｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆａｍｂｏｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｎａｎｔｆａｃｔｏｒ，ｆｏｒｒｏｂｏｔ’ｓｗｏｒｋｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒ０１．Ａｃ－ｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｏｔｉｏｎｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｎａｎａＩｙｓｉｓ ｍｏｄｅｌｆｏｒｍｏＶｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｃｏｎｓｉｄ—ｅｒｉｎｇ ｂａｓｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｍｏｔｉｏｎｒｅｌｉ８ｂｉｌｉｔｙｉｎｔｈｉｓｐ８ｐｅｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｒｒ８ｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅ，ｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｂｏｕｔｔｈｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ《ｒｏｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅａｎｄｔｈｅｐｌａｎｏｆｗｏｒ王【ｓｐａｃｅａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｂｙａｎａｃｔｕａｌｅｘａｍｐｌｅ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｐｌａｎｏｆｗｏｒｋｓｐａｃｅｏｆｒｏｂｏｔｗｉｔｈ４ｆｒｅｅ—ｄｏｍｓ，ｉｔｉｓｉｌｌｕｓｔｍｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｐｌａｎｏｆａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｍｂｏｔｗｏｒｋｓｐａｃｅｗｉｌｌｂｅａｎｅ妇ｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｉｍｐｒｏＶｉｎｇ ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉＶｅｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｂｏｔ；Ｗｏｒｋｓｐａｃｅ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ；Ｐｌａｎ 机器人的工作空间是指机器人末端执行器工具中心点所能到达的空间点的集合。一般而言，臂部的自由度主要用来确定手部及工件（或工具）在空间运动的范围或位置，而腕部的自由度主要是用来调整手部及工件（或工具）在空间的姿态。显然，机器人的工作空间取决于臂部的运动。机器人的工作空间及其在此空间内的运动规划同题，一直是机器人研究的主要问题，研究的出发点涉及机器人运动学、动力学及机器人控制等许多方面。但是，根据系统科学的基本观点，相互联系、相互影响、相互作用的组成部分称作系统结构，系统结构与系统环境决定系统动能¨】，机器人的性能实现必然与其工作环境与工作过程密切相关。从这个角度出发，机器人在其工作空间的运动规划问题，应在针对机器人系统及其隶属的复杂系统等多个层面上展开。 机器人系统的动作可靠性是机器人性能的一个重要指标，根据可靠性的基本概念，机器人动作可靠度的定义：机器人在规定的工作时间及规定的使用条件下，准确、及时并协 收稿日期：２００２一０４—０３ 作者简介：段齐骏（１９６４一）。女（汉）。江苏。副教授，博士 Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｙｌｄｕ¨＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ调地完成规定功能的能力。当用概率来描述这种能力时，则称为可靠度。显然，规定的使用条件包括工作空间及工作空间的环境因素，比如温度、粉尘等。由此，可以肯定，机器人的动作可靠性不仅与机器人本身的结构、控制与工作方式有关，还与机器人工作空间配置的合理性有相当大的关系。基于提高或者保障系统可靠性的目的，本文试图就机器人工作空间的合理配置，提出进行可靠性规划的方法。 １机器人动作可靠性评价的基本要求 从系统的角度看，机器 人一般服务于一个复杂系 统，它本身与系统的监控子 系统有着频繁的信息交流， 它的运动控制流程见图ｌ。图ｌ机器人运动控制因此机器人的位姿特性 可以通过伺服系统进行修正，也就是说无论指令所给出的要求是怎样的，只要指令所提出的要求在机器人的工作空间内或者与机器人的设计要求没有冲突，最终机器人总能 完成指令（动作要求），排除因设备故障所带来的动作失