两自由度串联机器人分析与设计
机器人技术基础三级项目报告
设计题目：两自由度串联机器人分析与设计
指导教师：赵永杰
学生姓名：citycars
院系：机械电子工程系
汕头大学
机械电子工程系
2012年 6 月 17 日
目录
1.前言 (3)
2.运动学模型 (4)
3.机器人的位置及速度分析 (5)
3.1 建立机器人位置输入输出方程 (5)
3.2 建立机器人的速度关系及推导出雅可比矩阵 (5)
3.3 机器人的位置反解 (5)
3.4 机器人的速度反解 (7)
4.机器人的速度各项同性分析及设计 (8)
4.1 速度各项同性分析 (8)
4.2 速度各向同性设计求解 (10)
4.3 求解及分析 (10)
4.4 综合分析 (12)
5.结语 (13)
6 附录 (13)
附录1：位置反解程序 (14)
附录2：速度反解程序 (15)
附录3：速度各向同性程序 (15)
两自由度串联机器人分析与设计
【摘要】通过建立两自由度串联机器人位置输入输出方程，建立两自由度串联机器人的速度关系，推导出雅可比矩阵，分析两自由度串联机器人的速度各向同性的条件，设计出一各向同性的构型。
关键词位置方程速度关系雅可比矩阵各向同性
1.前言
随着现代科学技术的迅猛发展，特别是由于微电子技术、电子计算机技术的迅猛发展，机器人更加广泛地应用于各个领域。工业机器人靠自身动力控制能力来实际各种功能，大都用于简单、重复、繁重的工作，如上、下料，搬运等，以及工作环境恶劣的场所，如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。本课程设计旨在通过工业机器人的一个小分支-----两自由度串联机器人，其输入输出方程、雅可比等的分析，以及对于速度各向同性的分析和设计，对工业机器人有初步的了解，为以后从事工业机器人相关工作奠定基础。
2.运动学模型
图1 平面两自由度串联机械人
如图1所示，为一平面两自由度串联机械人，由两个关节组成，两连杆长度分别a1和a2，两旋转关节轴平行，关节1运动范围为0-180。，关节2运动范围为-135。~135。，机器人连杆的设计参数如表1所示。
表1：平面两自由度串联机器人连杆的设计参数
3.机器人的位置及速度分析
3.1 建立机器人位置输入输出方程
如图1所示，建立关节坐标位置关系，建立其末端位置方程
??
?
??=++=++=0)sin(sin )cos(cos 2121121211z a a y a a x θθθθθθ（1）
3.2 建立机器人的速度关系及推导出雅可比矩阵
对（1）式进行求一次导，可得机器人末端的速度关系
????
?
?????????
??++++-+--=????????21
2122121121221211)cos()
cos(cos sin()sin(sin θθθθθθθθθθθθa a a a a a v v y x （2）
由（2）式可得出其雅可比矩阵为
???
?
??++++-+--=)cos()
cos(cos sin()
sin(sin 21221211
21221211θθθθθθθθθθa a a a a a J （3）
3.3 机器人的位置反解
根据机器人杆长及运动范围，给定机械人末端能够到达的位置，求出相应的
1θ和2θ。给定机器人末端位置
????
?
?????=0
1000
100
p 由式（1），利用MATLAB 数学工具软件进行求解： 迭代过程：
运行结果：
a =
0.956868853015502
1.420228053071181 fvag =
1.705426440094345e-011 exitflag = 5 grad =
0.006783483522927 0.002460163316428 hessian =
1.0e+006 *
2.019995434907774 0.619967539765633 0.619967539765633 0.499768808381879 结果表明：
54.821803015502/0.956868851=?=πθ
37.811803071181/1.420228052=?=πθ
exitflag = 5 ，表明迭代程收敛性，结果有效。
对应于反解得到的1θ、2θ，在设计参数范围内，有效。
机器人末端位置误差为fvag =1.705426440094345e-011，在一般工业应用场景下，误差约等于0，满足使用要求。
3.4 机器人的速度反解
给定机器人末端运动速度
??
????=??????3020y x v v 根据式（2）、（3）
?????
????
?????
??++++-+--=????????21
2122121121221211)cos()
cos(cos sin()
sin(sin θθθθθθθθθθθθa a a a a a v v y x
???
?
??++++-+--=)cos()
cos(cos sin()
sin(sin 21221211
21221211θθθθθθθθθθa a a a a a J
可得T
y x J v v *???
???=?????
????
???21θθ，
利用MATLAB 求解，结果如下： 雅可比矩阵： Jac =
-59.130410988495868 -34.608657583898840 -18.804108570748898 -36.086573960968380
雅可比广义逆矩阵： Jacg =
-0.024333019845132 0.023336467261016 0.012679528611304 -0.039871378912005 对应的角速度： w =
0.213433********* -0.942550795134078
即：s rad s rad /9426.0/2134.021-=
????
????????θθ
此结果表示为，机器人杆长a1=800mm ，a2=500mm ，末端位置在（100，1000）
时，要求末端的运动速度为??
?
???=??????3020y x v v 所对应的1θ、2θ的角速度。
通过以上式子，可以通过反解求出在机器人末端所能到达的工作位置上，给定目标位置及运行速度，求解出所对应的关节控制参数，即1θ、2θ的角速度，从而达到控制机器人完成目标动作的目的。
4.机器人的速度各项同性分析及设计
4.1 速度各项同性分析
对于两自由度串联机器人，其中重要的一项指标是各向同性，各向同性的机器人其灵巧程度是最好的。在设计其机械结构时，应尽量使其各向同性。对于两自由度串联机器人，其速度各向同性的条件推导如下：
如上图所示，此机器人为一平面两自由度机器人，其末端位置输入输出方程为：
??
?
??=++=++=0)sin(sin )
cos(cos 2121121211z a a y a a x θθθθθθ（4） 对（4）式两边求一次导，得
????
?
?????????
??++++-+--=????????21
2122121121221211)cos()
cos(cos sin()sin(sin θθθθθθθθθθθθa a a a a a v v y x （5）
由（5）式得出其雅可比矩阵为：
???
?
??++++-+--=)cos()
cos(cos sin()
sin(sin 21221211
21221211θθθθθθθθθθa a a a a a J （6）
由（6）式得雅可比矩阵的转置矩阵为：
???
?
??++-+++--=)cos()sin()cos(cos )
sin(sin 2122122121121211θθθθθθθθθθa a a a a a J
T
（7） 由（6）、（7）式相乘，得矩阵T J J A ?=
???
?
?
?++-+---+--+-=212
22212211121222122111221212122
212211122112
12
22212211)())(())(()(c a c a c a c
s a c a c a s a s a c s a c a c a s a s a s a s a s a
A （8）
（8）式中：11sin θ=s ，)sin(2112θθ+=s ，11cos θ=c ，)cos(2112θθ+=c
对于平面两自由度串联机器人，其各向同性的条件为求得的其雅可比矩阵与雅可比转置矩阵乘积为对角矩阵，即（8）式，当A 矩阵中A11=A22，A12=AA21=0时为对角矩阵。通过以上所给结论，可以分析平面两自由度串联机器人的速度各向同性，同时也给出了满足各向同性构型的算法。
4.2 速度各向同性设计求解
通过牛顿迭代法，利用MATLAB 优化工具箱求解。对于平面两自由度串联机器人，可以通过四个设计变量进行速度各向同性求解。设计变量为：
????
?
?
??????=
????????????=4321212
1a a a a a a x θθ 根据4.1中速度各向同性条件的分析结果，求解其雅可比矩阵与雅可比转置矩阵乘积A ，即求解（8）式：
???
?
?
?++-+---+--+-=212
22212211121222122111221212122
212211122112
12
22212211)())(())(()(c a c a c a c
s a c a c a s a s a c s a c a c a s a s a s a s a s a A MATLAB 程序中，优化设计目标函数为)(x f ：
()[]2
21
212222
11
min
)(A A A A
x f ++
-= （9）
根据实际工业生产应用中的约束，设计变量的约束条件为：
???
??
??≤≤-≤≤≤≤≤≤
135
13518001000101000104321a a a a （10）
4.3 求解及分析
MATLAB 程序运行结果如下所示：
迭代过程：初始
501=a ，502=a
不同初始条件下的a 值
50,5021==a a 时 20,3021==a a 时
25,2021==a a 时 20,1021==a a 时
由以上四组数据可以看出，四组数据基本相等，a1及a2的差别很小，其比值a/a2=1.41421=2不变。1θ的值保持在3.0到3.09之间，约为2θ的值保持在2.356194到2.356195之间，可认为等于2.35619，
初始条件为20,1021==a a 时 迭代后的f 的值：
fvag = 3.053461404949437e-009
通过前面三组数据比较，fvag 保持在e-009这个数量级，可以认为误差非常小，
满足要求。
迭代后的exitflag的值
exitflag = 5 四组不同的初始条件下都为5，迭代过程收敛，结果有效。
梯度及hessian矩阵：
grad =
-0.001331853930473
0.002094825200257
0.000000002723998
-0.022975513271259
4.4 综合分析
本次反解过程使用牛顿迭代法，通过MATLAB优化工具箱完成，节省了不少时间，大大地提高了求解效率。
对于平面两自由度串联机器人，其各向同性的条件为a1/a2=2时，
θ为
2
2.35619时，
θ=3/4π时，其速度各向同性。因此，在设计机器人结构时，变尽2
量使
θ的运动范围达到3π/4或5π/4，以获得较好的灵巧度。
2
5.结语
本次课程项目为三级项目，要求对一两自由度串联机器人的分析设计，建立此模型的位置输入输出方程、速度关系，并推导其雅可比矩阵，并利用Matlab 软件编程实现对两自由度串联机器人的位置反解及速度反解，最后分析出机器人模型的速度各向同性，得出速度各向同性的原理和条件，并利用其原理设计出一各向同性的机器构型。
在刚开始接触机器人这门课时，毫无兴趣可言，如果有第二个选择，我会毫不犹豫地退选这门课。但，既然选择了这门较难学的机器人技术基础，就应该对自己负责，尽最大努力学好。上课时，基本没听，听了也不懂。直到最近几周才开始用心地看书，理解，慢慢懂得其中的知识内容。其实这门课也不难，课程项目也不难做，只要用心，不浮躁，慢慢就会懂。
通过这个课程项目，对书中的知识有了进一步的认识，为以后可能从事机器人相关的工作奠定了一定的基础。
6 附录
附录1：位置反解程序
附录2：速度反解程序
附录3：速度各向同性程序
参考文献
[1] 熊有伦. 机器人技术基础.武汉：华中科技大学出版社.1996
[2] LUNG-WEN TSAI. ROBOT ANALYSIS. University of Maryland：
AWiley-Interscience Publication
附录1：位置反解程序
目标函数：
function f=myfun(a)
a1=a(1,1);
a2=a(2,1);
x=100;
y=1000;
l1=800;
l2=500;
f=(cos(a1)*l1+cos(a1+a2)*l2-x)^2+(sin(a1)*l1+sin(a1+a2)*l2-y)^2;
约束函数：
function[c,ceq]=mycon(a)
a1=a(1,1);
a2=a(2,1);
c=[];
ceq=[];
执行文件：
clc
clear
a0=[0,0]';
lb=[0;-0.75*pi];
up=[pi;0.75*pi];
options =
optimset('LargeScale','off','Display','iter','MaxIter',4000,'TolX',1e -12,'TolFun',1e-10,'MaxFunEval',50000,'DerivativeCheck','on','GoalsEx actAchieve',1,'LineSearchType','cubicpoly','Jacobian','on','Diagnosti cs','on','GradConstr','off','MaxPCGIter',1,'MinAbsMax',0);
[a,fvag,exitflag,output,lambda,grad,hessian]=fmincon(@myfun,a0,[],[],
[],[],lb,up,@mycon,options)
附录2：速度反解程序
clc
clear
a1=0.956868853015502;
a2=1.420228053071181;
l1=30;
l2=50;
Jac=[-l1*sin(a1)-l2*sin(a1+a2) -l2*sin(a1+a2);l1*cos(a1)+l2*cos(a1+a2) l2*cos(a1+a2)];
vx=20;
vy=30;
v=[vx;vy];
Jac
Jacg=pinv(Jac)
w=Jacg*v
附录3：速度各向同性程序
目标函数：
function f=myfun(a)
a1=a(1,1);
a2=a(2,1);
a3=a(3,1);
a4=a(4,1);
f=((-a1*sin(a3)-a2*sin(a3+a4))^2+a2^2*sin(a3+a4)^2-(a1*cos(a3)+a2*cos(a3+a4))^2 -a2^2*cos(a3+a4)^2)^2+2*((-a1*sin(a3)-a2*sin(a3+a4))*(a1*cos(a3)+a2*cos(a3+a4)
)-a2^2*sin(a3+a4)*cos(a3+a4))^2;
约束函数：
function[c,ceq]=mycon(a)
a1=a(1,1);
a2=a(2,1);
a3=a(3,1);
a4=a(4,1);
c=[];
ceq=[];
执行文件：
clc
clear
a0=[10,20,pi/2,pi/6]';
lb=[10;10;0.001;-0.75*pi];
up=[1000;1000;pi;0.75*pi];
options =
optimset('LargeScale','off','Display','iter','MaxIter',4000,'TolX',1e-12,'TolFun',1e-10,' MaxFunEval',50000,'DerivativeCheck','on','GoalsExactAchieve',1,'LineSearchType','c ubicpoly','Jacobian','on','Diagnostics','on','GradConstr','off','MaxPCGIter',1,'MinAbsM ax',0);
[a,fvag,exitflag,output,lambda,grad,hessian]=fmincon(@myrun,a0,[],[],[],[],lb,up,@m ycon,options)
自由度机器人认知实验
六自由度串联机器人认知实验 一．实验目的 1. 了解串联机器人的机构组成； 2. 了解机器人机械系统各部分的原理及作用； 3. 认识RBT 机器人的运动特点及控制原理 4. 掌握机器人单轴运动的方法。 5. 二．实验设备和工具 1、 RBT-6T/S03S 教学机器人一台； 2、 RBT-6T/S03S 教学机器人控制系统软件一套； 3、 RBT-6T/S03S 教学机器人控制柜一台； 4、 装有运动控制卡计算机一台； 5、 机器人气动手爪一套。 三．实验原理与方法 1, RBT 教学机器人的性能指标 机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。机器人按技术层次分为：固定程序控制机器人、示教再现机器人和智能机器人等。如图2-1所示，本实验所使用的RBT 机器人为6自由度串联关节式机器人，即机器人各连杆由旋转关节串联连接，各关节轴线相互平行或垂直。连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。关节的传 动采用模块化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过Windows 环境下的 图2-1 机器人结构
软件编程和运动控制卡实现对机器人的控制，使机器人能够在工作空间内任意位置精确定位。 RBT机器人技术参数如下： 2,机器人机械系统组成 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2-2所示。 Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、减速器构成。 Ⅱ关节传动链主要由伺服电机、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、减速器构成。 Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。
自由度机械手设计
设计说明书 课题：凸轮轴加工自动线机械手 班级：数控69902 设计：沈晓春 审核： 二00五年九月
目录 一、目录 (2) 二、前言 (3) （一）机械手的用途说明 (3) （二）设计机械手的目的、意义 (3) （三）设计指导思想应达到的技术性能要求 (4) 三、设计方案论证 (5) （一）机械手的原始依据 (5) （二）机械手的运动方案论证 (6) 四、机械手各组成部件设计计算 (8) （一）抓取机械设计 (8) （二）手腕机构 (12) （三）手臂设计 (14) （四）缓冲装置设计 (22) （五）定位机构设计…………………………………………………………………………………
25 （六）机械手驱动系统设计 (25) 五、机械手控制系统设计 (25) 六、设计总结 (26) 七、参考文献 (27) 二、前言 （一）机械手的用途说明 机械手是模仿人手工作的机械设备。实验用机械手的设计，是指机械手臂在一定范围内的摆动，手臂的垂直方向的上下移动及手爪的伸缩运动组成。由启动系统实现各运动的驱动。它的主要作用是将工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置，或者保持工具进行工作。机械手是利用PLC控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。 （二）机械手的目的、意义 机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度，保证产品质量，实现安全生产，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。
目的是，我们对机械手的设计步骤有一定的平衡了解；也能基本掌握机械设计的方法；综合运用学过的理论知识；全面复习绘图技巧，并较好的运用于毕业设计绘图上。通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或某个生产过程，智能控制则包括控制对象及整个工作环境或整个生产过程；自动控制的目标是使在系统控制的某个状态下，尽量消除环境对系统的影响，智能控制关心的使最终状态或现行状态是否合乎要求。因此，要充分考虑环境的影响；自动控制的学习来源重要是对象的状态的反馈，所以智能控制需要一个庞大的数据库；自动控制理论着重描述对象的数学模型，然后，通过各种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验。（三）设计的指导思想，应达到的技术性能要求 结构简单：设计为三自由度的机械手臂，运动形式简单，可以把手臂设计成为沿导向装置运动，直接选用标准规格的液压缸和内胀式机械手爪，无须另行设计。 外观不要有手臂堵塞外形：设计尽量要求安装方便，各非标准件加工方便。因此，不必设计成套形式，管道也不必安排在手臂内部，可以采用软管直接连接。 本次设计的手臂不要光用于工业生产，因此，对各部件的加工精度及安装要求不高，可以在通用机床上加工完成。
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。
机器人设计与制作课程设计报告(2011)-框架
“机器人设计与制作”课程设计报告 特种作业机器人 专业：楼宇自动化 班级： 08级2班 设计人及学号：张峰豪 66 指导教师：王国江 完成日期： 2011年11月
一、设计目的： 利用机器人平台进行具体的项目实施。在这次设计过程中主要是要求机器人在特殊情况下的运用，运用情况是在不知道着火地点的情况下进行探测，探测出火源所在地，并启动灭火程序和机械进行灭火。考虑到现有装备和条件，不要求在机器人实现的时候实现灭火，但要求机器人在寻找到火源的时候能够及时有效的报警，并提供火源位置。 二、设计任务： 首先对机器人进行选择根据实验室现有设备和实验的需要我们先选取了实验小车，小车经过行进假想是按照房屋建筑的内边缘也就是房屋的内壁进行行进，行进过程是挨个房屋一个接一个的搜索。如果查找到火源的所在则停下来并且报警。如果不停下来则继续行进。在行进过程中如果小车碰到了房屋的墙壁这自动矫正方向继续行进。 三、设计要求： 综合分析了小车的各项性能以及我们本次课程所需要达到的要求得出一下设计中必须注意的环节和要求。 1：小车的报警的处理，小车的目的是发现火源并报警灭火。因为实验设备限制以及自身学习的原因故不能实现灭火这项功能但是要实现报警。 2：小车行进的设计，在小车运动过程中肯定会碰到房屋墙角或者墙
壁，而小车碰撞之后的方向矫正以及行进速度等一系列问题必须考虑。 3：小车初始行进路线的考虑，因为没有无线遥控系统，则在给小车的初始设计时就要是小车能够按照预定的速度预定的方向进行行走。4：程序编写的代码和相关传感器的编好及选择，因为我们使用的小车有5个碰撞传感器和两个红外传感器。考虑到多个传感器的使用和配合以及红外传感器探测热源的使用。须详细谅解各个传感器所对应的编号以及对应的使用范围和方法，以便于编辑程序时把控好程序。5：小车的拐弯弧度，因为设计到小车有90度，270度以及360度的转弯情况，所以要根据车身大小和间出口宽度以及转角读书综合考虑设计出小车的转角弧度，亦随之设计出小车的左右轮转向的速度以此来达到控制小车转向弧度的目的。 四、系统设计： 1、介绍所使用的硬件情况及工作原理。 图一机器人小车全图
机械工程及自动化专业毕业设计论文-多自由度机械手设计
前言 1.1 课题背景及意义 机械手通过运动控制芯片、单片机、可控制编程器等来控制电机、气缸、液压缸的运动，从而模仿人手和臂的某些动作，按固定程序实现物体的抓取。它可代替人的劳动，也可以在有害环境下保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、电子、原子能等部门。目前机械手主要用于以下几个方面。 (1).恶劣的工作环境和危险的工作 在核工业中，核产品具有较强的放射性，为了人员的安全，需要机械手来完成相关的清理工作。 (2).自动化生产领域 主要用于生产上实现自动化。如当机械手末端夹持焊枪时，可以对汽车或摩托车的车体进行点焊或弧焊作业。 (3).在特殊作业场合进行极限作业 在一些高危领域经常要用到机器人去探索。目前研制出了螃蟹机器人，用于水下勘测、海洋搜寻及石油天然气的勘测。 (4).农业生产 目前研制出了太阳能农用机器人，他可以找到隐藏在农作物中的杂草，通过机械手隔断杂草，同时还可以利用机械手喷洒除草剂。 (5).军事应用 在军事应用中，军人执勤经常会遇到危险，这就需要机器人帮助完成执勤任务，当今世界机器人竞争很激烈，要在这个激烈的国际竞争中立于不败之地,就需要有我国自己的机器人产业，未来世界高科技的竞争更重要的则是人才的竞争。因此,从现在开始就应该注意培养后备力量。机械手是机器人产业的典型代表,因此可以用来作为教学应用的示例。 机械手为典型的机电产品，包含了驱动元件，控制元件，信息处理元件，执行机构，传动机构，机械本体等组成元素，并且具有控制能力强，改变控制程序灵活方便、可靠性高等特点，为学生提供了良好的学习工具。它将现代工业与教学联系在了一起，通过控制—执行这整个的过程使学生对所学的知识有一个更好的认识，从而激发学生的学习兴趣。随着当今计算机技术的飞速发展，它已突破纯开关量控制的局限，进入模拟量控制等领域。通过该机械手的教学开拓了学生专业视野，为他们迎接就业和深造的挑战打下坚实的基础。
六自由度串联关节式机器人实验指导书
六自由度串联机器人实验指导书
实验1 机器人的认识 1.1 实验目的 1、了解机器人的机构组成； 2、掌握机器人的工作原理； 3、熟悉机器人的性能指标； 4、掌握机器人的基本功能及示教运动过程。 1.2 实验设备 1、RBT-6T/S01S机器人一台； 2、RBT-6T/S01S机器人控制柜一台。 1.3 实验原理 机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。本程所使用的机器人为6自由度串联机器人，其轴线相互平行或垂直，能够在空间内进行定位，采用交流伺服电机和步进电机混合驱动，主要传动部件采用可视化设计，控制简单，编程方便。 整个系统包括机器人1台、电控柜1台、控制卡2块、实验附件1套（包括轴、套）、喷绘装置1套和机器人控制软件1套（实验设备用户可选）。 机器人采用串联式开链结构，即机器人各连杆由旋转关节或移动关节串联连接，如图1-1所示。各关节轴线相互平行或垂直。连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。关节的作用是使相互联接的两个连杆产生相对运动。关节的传动采用模块化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。 机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过Windows环境下的软件编程和运动控制卡实现对机器人的控制，使机器人能够在工作空间内任意位置精确定位。
图1-1 机器人结构机器人技术参数如表1-1所示。 表1-1 机器人技术参数
1.4 实验步骤 1、接通控制柜电源，待系统启动后，运行机器人软件，出现如图1-3所示主界面； 2、按下控制柜“启动”按钮； 3、点击主界面“机器人复位”按钮，机器人进行回零运动。观察机器人的运动，六个关节全部运动完成后，系统会提示复位完成，机器人处于零点位置； 图 1-3 主界面 4、点击“关节示教”按钮，出现如图1-4所示界面，按下“打开”按钮，在机器人软件安装目录下选择示教文件BANYUN.RBT6，示教数据会在示教列表中显示； 5、在2个支架的相应位置上分别放置轴和轴套，然后按下“再现”按钮，机器人实现装配动作； 6、如果想再做一次装配动作，按下“再现”按钮即可； 7、点击“机器人复位”按钮，使机器人回到零点位置； 8、按下控制柜的“停止”按钮；
多自由度机械手设计说明书
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年4月
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年4月
多自由度机械手设计 摘要 随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。因此，对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。本论文作者针对这一领域，设计了一款液压机械机械手，该机器人拥有五个自由度。首先，作者针对该机器人的设计要求，对结构设计选择了一个最优方案，对关键零件设计并进行校核。 本课题是一个机械、液压紧密的实用性项目，文中对机械手机械结构的设计、液压系统的设计。最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。 关键词：机械手；液压系统；五个自由度
Many degrees of freedom manipulator design Abstract With the development of modern science and technology, the robot technology has been paid more and more attention, in an increasingly modernized industrial production, the use of robots is becoming more and more popular. Therefore, the research of robot technology becomes more and more urgent, especially industrial robots. The author of this thesis in this field, design of a hydraulic mechanical manipulator, the robot has five degrees of freedom. First of all, the author according to the requirement of the design of this robot, an optimal scheme of the structure design of the selection, the design of key parts and checked. This topic is a mechanical, hydraulic close practical project, design of mechanical design, mechanical structure of the hydraulic system of the mobile phone in. Finally, summarized the full text, points out the improvement measures, manipulator application prospect and development direction. Keywords: manipulator; hydraulic system; five degrees of freedom
两自由度串联机器人分析与设计
机器人技术基础 三级项目报告 设计题目：两自由度串联机器人分析与设计指导教师：赵永杰 学生姓名：citycars 学号：09128888 邮箱：citycars@https://www.wendangku.net/doc/9f11233865.html, 院系：机械电子工程系 汕头大学 机械电子工程系 2012年6月17日
目录 1.前言 (3) 2.运动学模型 (4) 3.机器人的位置及速度分析 (5) 3.1建立机器人位置输入输出方程 (5) 3.2建立机器人的速度关系及推导出雅可比矩阵 (5) 3.3机器人的位置反解 (5) 3.4机器人的速度反解 (7) 4.机器人的速度各项同性分析及设计 (8) 4.1速度各项同性分析 (8) 4.2速度各向同性设计求解 (10) 4.3求解及分析 (10) 4.4综合分析 (12) 5.结语 (13) 6附录 (13) 附录1：位置反解程序 (14) 附录2：速度反解程序 (15) 附录3：速度各向同性程序 (15)
两自由度串联机器人分析与设计 【摘要】通过建立两自由度串联机器人位置输入输出方程，建立两自由度串联机器人的速度关系，推导出雅可比矩阵，分析两自由度串联机器人的速度各向同性的条件，设计出一各向同性的构型。 关键词位置方程速度关系雅可比矩阵各向同性 1.前言 随着现代科学技术的迅猛发展，特别是由于微电子技术、电子计算机技术的迅猛发展，机器人更加广泛地应用于各个领域。工业机器人靠自身动力控制能力来实际各种功能，大都用于简单、重复、繁重的工作，如上、下料，搬运等，以及工作环境恶劣的场所，如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。本课程设计旨在通过工业机器人的一个小分支-----两自由度串联机器人，其输入输出方程、雅可比等的分析，以及对于速度各向同性的分析和设计，对工业机器人有初步的了解，为以后从事工业机器人相关工作奠定基础。
基于单片机及传感器的机器人设计与实现
基于单片机及传感器的机器人设计与实现 摘要:本设计基于单片机及多种传感器，完成了一个自主式移动机器人的制作。单片机作为系统检测和控制的核心，实现对机器人小车的智能控制。反射式红外光电传感器检测引导线，使机器人沿轨道自主行走；使用霍尔集成片，通过计车轮转过的圈数完成机器人行走路程测量；接近开关可探测到轨道下埋藏的金属片，发出声光信息进行指示，并能实时显示金属片距起点的位置。 关键词：单片机; 机器人; 传感器 1前言 机器人技术是融合了机械、电子、传感器、计算机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多为学生，旨在通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识.[1] 开展机器人的制作活动，是培养大学生的创新精神和实践能力的最佳实践活动之一，特别是机电专业学生开展综合知识训练的最佳平台。本文针对具有引导线环境下的路径跟踪这一热点问题，基于单片机控制及传感器原理，通过硬件电路制作和软件编程，制作了一个机器人，实现了机器人的路径跟踪和自动纠偏的功能，并能探测金属，实时显示距离。 2机器人要完成的功能 选取一块光滑地板或木板，上面铺设白纸，白纸上画任意黑色线条（线条不要交叉），作为机器人行走的轨迹，引导机器人自主行走。纸下沿黑线轨迹随机埋藏几片薄铁片，铁片厚度为0.5～1.0mm。机器人沿轨迹行走一周，探测出埋藏在纸下铁片，发出声光报警，并显示铁片距离起点的位置。 3 硬件设计方案 机器人总体构成
3个自由度机械手设计
第一章引言 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 1.1 机械手的分类 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
PLC的工业机器人设计及发展分析
PLC的工业机器人设计及发展分析 作者:辛颖 摘要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装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术定的原则纲领行动。本文从工业机器人的特点出发,简单介绍了基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统的设计,并简单分析了工业机器人的现状及发展. 关键词工业机器人PLC 先进技术 一、引言 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，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专门系统。因其灵活性高、输出功率大、定位精确的特点，工业机器人被广泛应用于制造业的各个环节。以其高效，高质、稳定的运转工作，工业机器人为所在行业的高效生产和稳定质量起到重要作用。 在生产方面，以工业自动化为主要发展方向的方针下，我国自主研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，这些研制出来的专用工业机器人，在很大程度上提高了我国生产率和生产效率，对我国国民经济的发展起
到了重要的推动作用。 在军事方面，目前世界上许多国家正在致力于研发军事机器人，并且已有正式投入于现代战争的实例。军事机器人主要被应用于侦查、探测、拆弹等比较危险的方面，军事机器人可以在对人类构成威胁的环境中运行自如，以此来把士兵从充斥着死亡的战场中解放出来。 在人们的生活中，也能发现机器人的影子。医疗机器人，已经应用于用于世界各地的许多手术室中的外科手术机器人，由医用机器人和工业机器人的技术结合而诞生的康复机器人，它们都给人们的生活带来更多的方便。 二、工业机器人特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (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、
精品-智能机器人设计与制作word
智能机器人的设计与制作WORD版本可编辑
智能机器人的设计与制作 引言 近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展，机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索，乃至太空作业等领域，机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科学、自动控制等为一体。目前对机器人的研究已经呈现出专业化和系统化，一些信息学、电子学方面的先进技术正越来越多地应用于机器人领域。目前机器人行业的发展与30 年前的电脑行业极为相似。今天在汽车装配线上忙碌的一线机器人，正是当年大型计算机的翻版。而机器人行业的利基产品也同样种类繁多，比如协助医生进行外科手术的机械臂、在伊拉克和阿富汗战场上负责排除路边炸弹的侦察机器人、以及负责清扫地板的家用机器人，还有不少参照人、狗、恐龙的样子制造机器人玩具。舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。我从前年开始机器人方面的研究，在这过程中尝试过很多次的失败，也感受到了无比的乐趣。 图1.1、机器人 1 绪论
机器人技术作为20 世纪人类最伟大的发明之一，自20 世纪60 年代初问世以来，经历40 余年的发展已取得长足的进步。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的多用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 1.1 国内外机器人技术发展的现状 为了使机器人能更好的应用于工业，各工业发达国家的大学、研究机构和大工业企业对机器人系统开发投入了大量的人力财力。在美国和加拿大，各主要大学都设有机器人研究室，麻省理工学院侧重于制造过程机器人系统的研究，卡耐基—梅隆机器人研究所侧重于挖掘机器人系统的研究，而斯坦福大学则着重于系统应用软件的开发。德国正研究开发“MOVE AND PLAY”机器人系统，使机器人操作就像人们操作录像机、开汽车一样。从六十年代开始日本政府实施一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年。到80 年代中期，已一跃而为“机器人王国”。其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60 年代的摇篮期。70 年代的实用期。到80 年代进人普及提高期。” 并正式把1980 年定为产业机器人的普及元年”。开始在各个领域内广泛推广使用机器人。中国机器人的发展起步较晚，1972 年我国开始研制自己的工业机器人。"七五"期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986 年国家高技术研究发展计划(863 计划)开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。20 世纪90 年代，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、装配、喷漆、切割、搬运等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。 1.2 机器人技术的市场应用 机器人融入我们日常生活的步伐有多快？据国际机器人联盟调查，2004 年，全球个人机器人约有200 万台，到2008 年，还将有700 万台机器人投入运行。按照韩国信息通信部的计划，到2013 年，韩国每个家庭都能拥有一台机器人；而日本机器人协会预测，到2025 年，全球机器人产业的“蛋糕”将达到每年500 亿美元的规模(现在仅有50亿美元)。与20 世纪70 年代PC 行业的情况相仿，我们不可能准确预测出究竟哪些用途将推动这个新兴行业进入临界状态。不过看起来，机器人很可能在护理和陪伴老年人的工作上大展宏图，或许还可以帮助残疾人四处走走，并增强士兵、建筑工人和医护人员的体力与耐力。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位200 多家，拥有量为3500 台左右，其中国产占20％，其余都是从日本、美国、瑞典等40 多个国家引进的。2000 年已生产 各种类型工业机器人和系统300 台套，机器人销售额6.74 亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为47 亿元，我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。1.3 机器人技术的前景展望机器人是人类的得力助手，能友好相处的可靠朋友，将来我们会看到人和机器人会存在一个空间里边，成为一个互相的助手
四自由度机械手控制系统设计
前言 可编程控制器是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用PLC控制系统采用控制系统取代传统的继电—接触器控制系统小；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀，接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传播数据等。 本课题是基于PLC控制四自由度机械手运行。 工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通PLC自动控制对机械手实现机械手规定动作并实现回原点、手动方式和自动方式三种工作方式的选择，并对系统进行运行效率分析。
摘要 随着工业机械手的进一步发展，其发展将更趋向于人性化、智能化并将在更加广泛的领域得到应用。机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。通过对机械制造与自动化大学专科三年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，确定机械手的工作原理和运动机理。设计了一种四自由度机械手，采用可编程序控制器（PLC）设计其控制系统,以提高其工作的稳定性能。 关键词：机械手梯形图 PLC 电磁阀 Abstract With the further development of industrial robots, and its development tends to be more humane, intelligent and in a wider range of applications. Manipulator is a kind of imitation of the upper body movement machine, it can be scheduled according to request type or holds the automation tool operation of technical equipment, industrial automation, promote the production of industrial production of the further development plays an important role .Manipulator noted extensively and welcome by people for it has powerful vitality. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level.Mechanical manufacturing and automation through the junior college for three years to integrate the knowledge of industrial manipulator mechanical structure and function of various parts of exposition and analysis to determine the robot motion principle and mechanism.Design a four-DOF manipulator to enhance the stability of their work for using the programmable logic controller to control system. Keywords: Manipulator Ladder diagram PLC Solenoid valve
机器人课程设计报告范例
机器人课程设计报告范例
**学校 机器人课程设计名称 院系电子信息工程系 班级10电气3 姓名谢士强 学号107301336 指导教师宋佳
目录 第一章绪论 (2) 1.1课程设计任务背景 (2) 1.2课程设计的要求 (2) 第二章硬件设计 (3) 2.1 结构设计 (3) 2.2电机驱动 (4) 2.3 传感器 (5) 2.3.1光强传感器 (5) 2.3.2光强传感器原理 (6) 2.4硬件搭建 (7) 第三章软件设计 (8) 3.1 步态设计 (8) 3.1.1步态分析： (8) 3.1.2程序逻辑图： (9) 3.2 用NorthStar设计的程序 (10) 第四章总结 (12) 第五章参考文献 (13)
第一章绪论 1.1课程设计任务背景 机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成．这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域，如汽车制造，医疗领域，如远程协助机器人，微纳米机器人，军事领域，如单兵机器人，拆弹机器人，小型侦查机器人（也属于无人机吧），美国大狗这样的多用途负重机器人，科研勘探领域，如水下勘探机器人，地震废墟等的用于搜查的机器人，煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为：横向上，应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷，还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制，只要能想到的，就可以去创造实现；纵向上，机器人的种类会越来越多，像进入人体的微型机器人，已成为一个新方向，可以小到像一个米粒般大小；机器人智能化得到加强，机器人会更加聪明 1.2课程设计的要求 设计一个机器人系统，该机器人可以是轮式、足式、车型、人型，也可 以是仿其他生物的，但该机器人应具备的基本功能为：能够灵活行进，能感知光源、转向光源并跟踪光源；另外还应具备一项其他功能，该功能可自选（如亮灯、按钮启动、红外接近停止等）。 具体要求如下： 1、根据功能要求进行机械构型设计，并用实训套件搭建实物。 2、基于实训套件选定满足功能要求的传感器； 3、设计追光策略及运动步态； 4、用NorthStar设计完整的机器人追光程序；
(完整版)六自由度机器人结构设计
六自由度机器人结构设计、 运动学分析及仿真 学科：机电一体化 姓名：袁杰 指导老师：鹿毅 答辩日期： 2012.6 摘要 近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获 得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此 研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义 的。 典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在 生产线或加工设备旁边作业的，本论文作者在参考大量文献资料的基础上，结合项 目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV 上以实现移动的六自由度串联机器人。 首先，作者针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择
其中最优的方案进行了结构设计；同时进行了运动学分析，用D-H 方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解；用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度；然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析，作出了实际工作空间的轴剖面。这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。最后用ADAMS 软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了 经验。 第1 章绪论 1.1 我国机器人研究现状 机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动 作业任务的机械装置。 机器人技术综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及 人工智能等多种科学的最新研究成果，是机电一体化技术的典型代表，是当代科技发展最活跃的领域。机器人的研究、制造和应用正受到越来越多的国家的重视。近十几年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。 我国是从 20 世纪80 年代开始涉足机器人领域的研究和应用的。1986年，我国开展了“七五”机器人攻关计划。1987 年，我国的“863”计划将机器人方面的研究列入其中。目前，我国从事机器人的应用开发的主要是高校和有关科研院所。最初我国在机器人技术方面的主要
六自由度机械手设计
机械设计课程设计说明书 六自由度机械手 TOPWORK 上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化 设计者： 李晶(5030209252) 李然(5030209316) 潘楷 (5030209345) 彭敏勤 (5030209347) 童幸 (5030209349) 指导老师：高雪官 2006616
、八— 刖言 在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业 的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自 动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、 华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越 来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交 货周期缩短带来的挑战。 机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另 外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定， 而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手 提供了更多的市场机会。 可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将 被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机 械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。
目录 一.设计要求和功能分析 4 - ?- ■基座旋转机构轴的设计及强度校核 5 三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核 8 四.左右摇摆机构零件设计和强度校核 11五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核 14六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核 19七.机构各自由度的连接过程 25八.设计特色 28九.心得体会 28十.参考文献30 一. 任务分工31 十二.附录（零件及装配图）31
二自由度搬运机器人指标
题目名称二自由度搬运机器人结构设计 学生姓名蒋宁学号2011011606 所在系部机电工程系专业机械工程及自动化 第一指导教师王扬威教师号70206037 1．内容及要求： 二自由度搬运机器人具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。 随着自动化数控加工机床的发展，搬运机器人已成为提高劳动生产率的重要装备，二自由度搬运机器人的研制，将为加工中心提供一种快速、高效、运动平稳的上下料装置。 具体研究内容及要求包括： 1. 查找相关文献，分析上下料搬运机器人的研究现状和发展趋势。 2. 设计二自由度搬运机器人的机械结构，对其进行运动分析，并根据设计要求选用元器件和校核结构件强度。 3. 设计机械手的腕部结构，并进行运动分析。 2．主要技术指标： 1. 搬运机器人z轴行程1200mm，y轴行程1500mm。 2. 搬运机器人负载1t。 3. 最大运行速度300mm/s。 3．参考文献：《参考文献规范要求》 1.陶湘厅, 袁锐波, 罗璟. 气动机械手的应用现状及发展前景. 机床与液压[J], 2007, 35(18): 226~228. 2.赵碧, 巴鹏, 徐英凤. 气动上下料机械手手部结构的设计与分析[J]. 沈阳理工大学学报, 2006, 25(6): 58~60. 3.贺东坤, 田明. 气动通用上下料机械手结构设计[J]. 长春大学学报, 2012, 22(10): 1171~1173, 1180. 4.曹海燕, 周一届, 范增良, 欧阳焕. 上下料机械手柔性手腕的设计及位置误差分析[J]. 江南大学学报, 2012,11(1): 56~60. 5.王战中, 张俊, 季红艳, 赵赛, 臧丽超. 自动上下料机械手运动学分析及仿真. 机械设计与制造, 2012,(5):244~24 6. 6.刘金, 周志雄, 黄向明, 周德旺. 一种微细零件上下料机械手的设计与仿真. 计算机仿真, 2010, 27(2): 166~169,179. 4．毕业设计进度、任务安排： 2014.12.30 ~ 2015.02.24 完成文献查找，分析搬运机器人的研究现状和发展趋势； 2015.02.25 ~ 2015.03.30 完成二自由度搬运机器人的机械结构设计； 2015.03.31 ~ 2015.04.20 完成二自由度搬运机器人的运动分析和元器件选型，完成外文资料翻译工作； 2015.04.21 ~ 2015.05.25 完成机械手腕部结构设计，完成相关机械图，完成毕业设计报告，做好毕业答辩准备工作； 2015.05.26 ~ 2015.06.08 论文评审、答辩。