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机器人学第一次作业

工业机器人的昨天今天明天

姓名：

学号：

专业：

学院：机械工程学院

任课教师：刘鸿飞

2017年12月

一．概况

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，靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。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制定的原则纲领行动。

工业机器人是一种通过重复编程

和自动控制，能够完成制造过程中某

些操作任务的多功能、多自由度的机

电一体化自动机械装备和系统，它结

合制造主机或生产线，可以组成单机

或多机自动化系统，在无人参与下，

实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种

生产作业。

二．组成结构

工业机器人由主体、驱动系统和

控制系统三个基本部分组成。主体即

机座和执行机构，包括臂部、腕部和

手部，有的机器人还有行走机构。大

多数工业机器人有3～6个运动自由

度，其中腕部通常有1～3个运动自由

度；驱动系统包括动力装置和传动机

构，用以使执行机构产生相应的动作；

控制系统是按照输入的程序对驱动系

统和执行机构发出指令信号，并进行

控制。

工业机器人按臂部的运动形式分

为四种：直角坐标型的臂部可沿三

个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部

可作升降、回转和伸缩动作；球坐标

型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节

型的臂部有多个转动关节。六轴机械手

三．工业机器人的过去

1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。

20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手。

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现，这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人，开创了机器人发展的新纪元；

60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；

1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。

由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。四．工业机器人的现况

（1）国内

中国工业机器人起步

于上世纪1970年初期，经

过20多年的发展，大致经历

了3个阶段：70年代的萌芽

期，80年代的开发期和90

年代的适用化期。

1970年中国也发射了

人造卫星。世界上工业机器

人应用掀起一个高潮，尤其

在日本发展更为迅猛，它补

充了日益短缺的劳动力。在

这种背景下，中国于1972

年开始研制自己的工业机器

人。

进入80年代后，在高

技术浪潮的冲击下，随着改

革开放的不断深入，中国机

器人技术的开发与研究得到

了政府的重视与支持。“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。腕部中心轴

从90年代初期起，中国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，中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、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，为中国机器人产业的腾飞奠定了基础。

《2014-2018年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示，2013年中国市场销售36560台工业机器人，占全球销售量的五分之一，同比增幅达60%，取代日本成为世界最大工业机器人市场。

中国到2014年将成为全球最大的工业机器人消费国。到2015年，中国机器人市场需求量将达3.5万台，占全球总量的16.9%，成为规模最大的机器人市场。专家表示，未来3年中国工业机器人市场复合增速可达30%，爆发性增长可期。

工业机器人最先大规模使用的区域将会出如今发达地区。随着产业转移的进行，发达地区的制造业需要提升。基於工人成本不断增长的现实，工业机器人的应用成为最好替代方式。未来中国工业机器人的大范围应用将会集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量将占全国一半以上。

（2）国外

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。

1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：（1）顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；（2）沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；（3）远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；（4）智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。

日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。

根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力。

五．工业机器人的未来

工业机器人正向着智能化方向发展，而智能工业机器人将成为未来的技术制高点和经济增长点。

美国谷歌(Google)公司陆续收购了多家与智能机器人有关的技术公司，这引发了外界的

广泛关注。该公司是目前世界上最具创新意识和研发能力的科技公司之一；虽然它最为人所熟知的业务范围是搜索、广告和云计算，但却重金砸向智能机器人产业。中国知名学者周海中教授认为，谷歌进军智能机器人领域正其时，它看到了未来的技术制高点和经济增长点；此举意义深远，它采取了新的发展模式，为其长远利益作打算。

随着近年来，电子技术电子计算机的广泛应用，新华创工业机器人的研制和生产已成为高科技领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机器人的发展，使得机器人能更好地实现与自动化和机械化的有机结合。冲压机器人能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，还可以减轻人类劳动强度，提高劳动生产力，它比人们工的效率更高，误差更小，机器人越来越广泛的得到应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床和冲床上使用更是普遍。

六．应用领域

机器人及输送线物流自动化系统按应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。

机械原理大作业

机械原理大作业 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

机械原理大作业三课程名称：机械原理设计题目：齿轮传动设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间： 1、设计题目机构运动简图机械传动系统原始参数

2、传动比的分配计算电动机转速min /745r n =，输出转速m in /1201r n =，min /1702r n =， min /2303r n ，带传动的最大传动比5.2max =p i ,滑移齿轮传动的最大传动比4m ax =v i ，定轴齿轮传动的最大传动比4m ax =d i 。根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为：传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为5.2max =p i ，滑移齿轮的传动比为321v v v i i i 、、，定轴齿轮传动的传动比为f i ，则总传动比令 4max 1==v v i i 则可得定轴齿轮传动部分的传动比为滑移齿轮传动的传动比为设定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为 3、齿轮齿数的确定根据滑移齿轮变速传动系统中对齿轮齿数的要求，可大致选择齿轮5、6、7、8、9和10为角度变位齿轮，其齿数： 35,18,39,14,43,111098765======z z z z z z ；它们的齿顶高系数1=* a h ，径向间隙系数25.0=*c ，分度圆压力角020=α，实际中心距mm a 51'=。

机器人学概论

《我看机器人》学院：理学院学号：5502211005 姓名：黄志涵班级：应用物理学111班

摘要：在21世纪，随着科学技术的发展，机器人的研究和发展也将会更进一步。机器人原本起源在美国，但其在美国的发展速度远远不如日本。这里面主要的原因，可能是因为日本劳动力短缺，大部分需要劳动力的工厂得不到劳动力，所以日本政府大力发展机器人产业，用机器人代替短缺的劳动力资源。本文通过三部分简要阐述有关机器人一些发展和应用，以及未来机器人更大的应用前景。关键词：机器人，机器人发展史，关键技术，分类，应用正文：第一部分：机器人的发展史从1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工人”)，创造出“机器人”这个词。机器人历史有了如下的发展：1939年美国纽约世博会上展出了西屋电气公司制造的家用机器人Elektro。它由电缆控制，可以行走，会说77个字，甚至可以抽烟，不过离真正干家务活还差得远。但它让人们对家用机器人的憧憬变得更加具体。 1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。虽然这只是科幻小说里的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。 1948年诺伯特·维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。 1954年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机器人，并注册了专利。这种机械手能按照不同的程序从事不同的工作，因此具有通用性和灵活性。 1956年在达特茅斯会议上，马文·明斯基提出了他对智能机器的看法：智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。 1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人。随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。 1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”(意思是万能搬运),与Unimation 公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。 1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。人们试着在机器人上安装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统. 1965年约翰·霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。 1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。 1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。日本专家

工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)

“工业机器人”设计大作业作品题目：货物装卸机器人专业：机械设计制造及其自动化姓名：班级：学号：姓名：班级：学号：姓名：班级：学号：指导教师：陈明

1 前言货物装卸作业是指用一种设备握持工件，是指从一个加工位置移到另一个加工位置。货物装卸机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件货物装卸工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。目前世界上使用的货物装卸机器人愈10 万台，被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛货物装卸、集装箱等的自动货物装卸。部分发达国家已制定出人工货物装卸的最大限度，超过限度的必须由货物装卸机器人来完成。装卸货物装卸是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高 2 设计方案论证本课题通过对货物装卸机器人工作对象及工作场所的分析研究，深入了解其工作是如何进行，各部分零部件应该如何运行以及如何紧密配合，先确定其总体结构再对主要零部件进行设计计算确定其尺寸大小以及确定电机型号。 2.1 基本思想（1）设计要考虑要求和工作环境的限制。（2）考虑到货物装卸货物时所需要精确度不是很高，为了简化结构，境地成本，采用角铁焊接结构。（3）为了满足设计要求，须设计三个独立的电机驱动系统，各部分之间通过计算机控制、协调工作。（4）本次设计只是该题目的机械部分，而对应控制部件的考虑较少。 3 仓库货物装卸机器人的设计计算 3.1 货物装载伸缩装置的设计 3.1.1 确定传动方案我们所学的传动方式有以下几种：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和钢丝绳传动等，一般地说，啮合传动传递功率的能力高于摩擦传动；蜗轮传动工作的发热情况较为严重，因而传动的功率不宜过大；摩擦轮传动由于必须有足够的压紧力，故而在传递同一圆周力时，其压轴力比齿轮传动的大几倍，因而不宜用于大功率传动。带传

机器人学导论(克雷格)第二章作业答案

2、1 solution: According to the equation of pure transition transformation,the new point after transition is as follows: 2、3 solution: According to the constraint equations: Thus,the matrix should be like this: 2、4 Solution:

= 2、7 Solution: According to the equation of pure rotation transformation , the new coordinates are as follows: 2、9 Solution: Acording to the equations for the bined transformations ,the new coordinates are as follows: 010051 05110 0030010310(,90)(5,3,6)(,90)001060 1004900 0110 00111A B P Rot z Trans Rot x P -????????????????????-? ????????? =???==?????????? ? ????????? ??????????o o

A B Transformations relative to the reference frame Transformations relative to the current frame 2、10 P=Trans(5,3,6)Rot(x,90)Rot(a,90) P 1 0 0 5 1 0 0 0 0 -1 0 0 2 = 0 1 0 3 0 0 -1 0 1 0 0 0 3

机器人学作业

人工智能机器人综述摘要：人工智能（Artificial Intelligence ，英文缩写为AI）是对人的意识、思维信息过程的模拟，它是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的技术科学，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。而人工智能机器人就是像人类一样具有自我意识的机器人。关键词：人工智能模拟机器人意识 1.工业机器人和智能机器人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制定的原则纲领行动。工业机器人能够不断重复做一些设定好的精确动作，提高效率，减少失误；军用机器人能够捕捉移动目标并开枪射击，它需要具有简单的图像识别能力；无人飞机也是一种机器人，需要遥感和一些图像识别能力。这些都是已经投入使用了的机器人，但它们显然没有人的智力，只是自动控制技术的延展。到目前为止，在世界范围内还没有一个统一的智能机器人定义。大多数专家认为智能机器人至少要具备以下三个要素：一是感觉要素，用来认识周围环境状态；二是运动要素，对外界做出反应性动作；三是思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。认识到人的智能表现在人能学习知识，有了知识，能了解、运用已有的知识。智能的核心是思维，人的一切智慧或智能都来自大脑思维活动,人类的一切知识都是人们思维的产物。要让计算机“聪明”起来，首先要解决计算机如何学会知识，以及如何运用知识的问题。工智能研究的开展应当改变为以知识为中心来进行。此后，以专家知识为基础开发的专家系统在许多领域里获得成功，例如地矿勘探专家系统拥有１５种矿藏知识，能根据岩石标本及地质勘探数据对矿产资源进行估计和预测，能对矿床分布、储藏量、开采价值等进行推断，制定合理的开采方案，成功地找到了超亿美元的钼矿，显示出较高的水平。专家系统的成功，充分表明知识是智能的基础，人工智能的研究必须以知识为中心来进行。由于知识的表示、利用、获取等研究都取得较大的进展。因而，人工智能的研究已解决了许多理论和技术上的问题。

机器人大作业

IRB1600型机器人的运动学分析及仿真

目录 1.引言................................................................................................................ - 2 - 1.1 ABB公司简介.................................................................................... - 3 - 1.2ABB发展历史 .................................................................................... - 4 - 2. IRB1600 ........................................................................................................ - 5 - 2.1 IRB1600的资料................................................................................. - 6 - 2.2建立基于D-H方法的连杆坐标系 ................................................... - 8 - 2.3建立六自由度点焊机器人的运动学方程....................................... - 10 - 3. 虚拟样机的建立........................................................................................ - 12 - 3.1 导入.................................................................................................. - 12 - 3.2 添加约束副...................................................................................... - 13 - 3.3 基于ADAMS的机器人运动学仿真 ............................................. - 14 - 4. 结语............................................................................................................ - 18 - 5. 参考资料.................................................................................................... - 19 -

机器人学导论复习题及参考答案新

中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案机器人学导论一、名词解释题：二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 3.拉格朗日运动方程式的一般表示形式与各变量含义？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？三、论述题： 1.试论述机器人技术的发展趋势。 2.试论述精度、重复精度与分辨率之间的关系。 4.试论述机器人静力学、动力学、运动学的关系。四、计算题：（需写出计算步骤，无计算步骤不能得分）： 1.已知点u 的坐标为[7,3,2]T ，对点u 依次进行如下的变换：（1）绕z 轴旋转90°得到点v ；（2）绕y 轴旋转90°得到点w ；（3）沿x 轴平移4个单位，再沿y 轴平移-3个单位，最后沿z 轴平移7个单位得到点t 。求u , v , w , t 各点的齐次坐标。 x y z O u v w t 2.如图所示为具有三个旋转关节的3R 机械手，求末端机械手在基坐标系{x 0,y 0}下的运动学方程。 θ1 θ2 θ3 L 2 L 1 L 3 x 0 y 0 O 3.如图所示为平面内的两旋转关节机械手，已知机器人末端的坐标值{x ,y }，试求其关节旋转变量θ1 和θ2.

θ1 θ2 L 2 L 1 x y P 4.如图所示两自由度机械手在如图位置时（θ1= 0 , θ2=π/2），生成手爪力 F A = [ f x 0 ]T 或F B = [ 0 f y ]T 。求对应的驱动力 τ A 和τ B 。 τ1 L 2 x y P L 1 τ2F A F B 0y f ?? ???? 0x f ?????? 5.如图所示的两自由度机械手，手部沿固定坐标系在手上X 0轴正向以 1.0m/s 的速度移动，杆长 l 1=l 2=0.5m 。设在某时刻θ1=30°，θ2=-60°，求该时刻的关节速度。已知两自由度机械手速度雅可比矩阵为 1121221211212 212l s l s l s l c l c l c θθ---?? =? ?+?? J θ1 -θ2 l 2 l 1 x 0 y 0 O x 3 y 3v 3

机器人测控技术大作业

机器人测控技术大作业题目: 电气工程学院学院名称：电气工程学院专业班级：自动学生姓名：学号： 2015 指导教师：张世杰

考虑如图1所示的双关节刚性机械臂，试分析以下问题：图1 双关节机械臂示意图（1）用D-H 建模法建立上述机械臂的运动学方程；（2）忽略重力、摩擦力和干扰项的情况下，建立该机械臂的动力学方程；（3）如果取11l =，20.8l =，120.5m m ==，初始状态： 11220.100.10q q q q ???? ????????=?????????? ?? 试设计一个PD 控制器，让其跟踪一条如下指定的曲线： 12sin 2sin 2d d q t q t ππ=?? =?，并利用Matlab 中给出仿真结果。解： Y 0 X 0 X 1 Y 1 X 2 Y2

①建立坐标系 a 、机座坐标系｛0｝ b 、杆件坐标系｛i ｝ ②确定参数 d i ——相邻坐标系x 轴之间的距离； θi ——相邻坐标系x 轴之间的夹角； l i ——相邻坐标系z 轴之间的距离； αi ——相邻坐标系z 轴之间的夹角。 ③相邻杆件位姿矩阵 M 01=Rot(z,θ1)·Trans(l 1,0,0) = 1 00 01000011 011θθθθc s s c - 1 000010000101 l 001 = 1 01001 1011 1 1011θθθθθθs L c s c L s c - 同理可得： M 12=Rot(z,θ2)·Trans(l 2,0,0) = 1 01002 20222 2022θθθθθθs L c s c L s c - M 23（h ）=Rot(z,θ3)·Trans(l 3,0,0) = 1 01003 30333 3033θθθθθθs L c s c L s c -

机械原理作业答案A

第一章绪论 1—1 试说明机器与机构的特征、区别和联系。解：机器具有如下三个特征： 1、人造的实物组合体 2、各部分具有确定的相对运动 3、代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换机构则具有机器的前两个特征。机器与机构的区别：研究的重点不同：机构：实现运动的转换和力的传递；机器：完成能量的转换或作有益的机械功。机器与机构的联系：机器由机构组成，一部机器包含不同的机构；不同的机器可能包含相同的机构。 1—2 试举出两个机器实例，并说明其组成、功能。解：车床：由原动部分（电动机）+传动系统（齿轮箱）+执行部分（刀架、卡盘等），其主要功能为切削，代替人作功。汽车：由原动部分（发动机）+传动系统（变速箱）+执行部分（车轮等），其主要功能为行走、运输，代替人作功。第二章平面机构的结构分析 2—1 试画出唧筒机构的运动简图，并计算其自由度。 2—2 试画出缝纫机下针机构的运动简图，并计算其自由度。 2—3 试画出图示机构的运动简图，并计算其自由度。 2—4 试画出简易冲床的运动简图，并计算其自由度。 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n，，解：解： 1 4 2 3 3 2 3 4 3 = ? - ? = - - = = = h l h l p p n F p p n，，解：或1 7 2 5 3 2 3 7 5 = ? - ? = - - = = = = h l h l p p n F p p n，，

2—5 图示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转，而装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的，试绘出其机构运动简图，分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。解：机构简图如下：机构不能运动。可修改为： 2—6 计算图示自动送料剪床机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。 2—7 计算图示机构的自由度，并指出其中是否有复合铰链、局部自由度或虚约束。说明该机构具有确定运动的条件。 J A B C D E F G H I J 解： 1725323143=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，或解1：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度。解1：C 、F 为复合铰链，I 为局部自由度， EFGC 为虚约束。解2：C 为复合铰链，I 为局部自由度（焊死）， EFGC 为虚约束（去掉）。 1 310283233108=-?-?=--====h l h l p p n F p p n ，，1 23122103230 231210=--?-?='+'---=='='===p F p p n F p F p p n h l h l ，，，，2：C 为复合铰链，F 、I 为局部自由度（焊死）。

机器人视觉大作业

机器人视觉论文论文题目：基于opencv的手势识别院系：信息科学与工程学院专业：信号与信息处理姓名：孙竟豪学号：21160211123

摘要文中介绍了一种易于实现的快速实时手势识别算法。研究借助计算机视觉库OpenCV和微软Visual Studio 2008 搭建开发平台，通过视频方式实时提取人的手势信息，进而经二值化、膨胀腐蚀、轮廓提取、区域分割等图像处理流程甄别出当前手势中张开的手指，识别手势特征，提取出人手所包含的特定信息，并最终将手势信息作为控制仪器设备的操作指令，控制相关设备仪器。 0、引言随着现代科技的高速发展及生活方式的转变，人们越发追求生活、工作中的智能化，希望享有简便、高效、人性化的智能操作控制方式。而伴随计算机的微型化，人机交互需求越来越高，人机友好交互也日益成为研发的热点。目前，人们已不仅仅满足按键式的操作控制，其目光已转向利用人体动作、表情变化等更加方便、友好、直观地应用智能化交互控制体系方面。近年来，国内外科学家在手势识别领域有了突破性进展。1993 年B．Thamas等人最先提出借助数据手套或在人手粘贴特殊颜色的辅助标记来进行手势动作的识别，由此开启了人们对手势识别领域的探索。随后，手势识别研究成果和各种方式的识别方法也纷然出现。从基于方向直方图的手势识别到复杂背景手势目标的捕获与识别，再到基于立体视觉的自然手势识别，每次探索都是手势识别领域内的重大突破。 1 手势识别流程及关键技术本文将介绍一种基于 OpenCV 的实时手势识别算法，该算法是在现有手势识别技术基础上通过解决手心追踪定位问题来实现手势识别的实时性和高效性。基于 OpenCV 的手势识别流程如图 1 所示。首先通过视频流采集实时手势图像，而后进行包括图像增强、图像锐化在内的图像预处理，目的是提高图像清晰度并明晰轮廓边缘。根据肤色在 YCrCb 色彩空间中的自适应阈值对图像进行二值化处理，提取图像中所有的肤色以及类肤色像素点，而后经过膨胀、腐蚀、图像平滑处理后，祛除小块的类肤色区域干扰，得到若干块面积较大的肤色区域; 此时根据各个肤色区域的轮廓特征进行甄选，获取目标手势区域，而后根据目标区域的特征进行识别，确定当前手势，获取手势信息。

机器人学导论习题

1. 自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。 2. 机器人工作载荷：机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受的最大负载量（包括手部）。 3. 柔性手：可对不同外形物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀的机器人手部结构。 4. 制动器失效抱闸：指要放松制动器就必须接通电源，否则，各关节不能产生相对运动。 5. 机器人运动学：从几何学的观点来处理手指位置与关节变量的关系称为运动学。 6. 机器人动力学：机器人各关节变量对时间的一阶导数、二阶导数与各执行器驱动力或力矩之间的关系，即机器人机械系统的运动方程。 7. 虚功原理：约束力不作功的力学系统实现平衡的必要且充分条件是对结构上允许的任意位移（虚位移）施力所作功之和为零。 8. PWM 驱动：脉冲宽度调制驱动。 9. 电机无自转：控制电压降到零时，伺服电动机能立即自行停转。 10. 直流伺服电机的调节特性：是指转矩恒定时，电动机的转速随控制电压变化的关系。 11. 直流伺服电机的调速精度：指调速装置或系统的给定角速度与带额定负载时的实际角速度之差，与给定转速之比。 12. PID 控制：指按照偏差的比例、积分、微分进行控制。 13. 压电元件：指某种物质上施加压力就会产生电信号，即产生压电现象的元件。 14. 图像锐化：突出图像中的高频成分，使轮廓增强。 15. 隶属函数：表示论域U 中的元素u 属于模糊子集A 的程度，在[0, 1]闭区间内可连续取值。 16. 脱机编程：指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。 17. AUV ：无缆自治水下机器人，或自动海底车。二、简答题： 1.机器人学主要包含哪些研究内容？ 2.机器人常用的机身和臂部的配置型式有哪些？ 4.机器人控制系统的基本单元有哪些？ 5.直流电机的额定值有哪些？ 6.常见的机器人外部传感器有哪些？ 7.简述脉冲回波式超声波传感器的工作原理。 8.机器人视觉的硬件系统由哪些部分组成？ 9.为什么要做图像的预处理？机器视觉常用的预处理步骤有哪些？ 10.请简述模糊控制器的组成及各组成部分的用途。 11.从描述操作命令的角度看，机器人编程语言可分为哪几类？ 12.仿人机器人的关键技术有哪些？ 1.答：机器人研究的基础内容有以下几方面：(1) 空间机构学；(2) 机器人运动学；(3) 机器人静力学；(4)机器人动力学；(5)机器人控制技术；(6)机器人传感器；(7)机器人语言。 2.答：目前常用的有如下几种形式：(1)横梁式。(2)立柱式。(3)机座式。(4)屈伸式。 4.答：构成机器人控制系统的基本要素包括： (1) 电动机，(2) 减速器，(3) 驱动电路，(4) 运动特性检测传感器，(5) 控制系统的硬件，(6) 控制系统的软件， 5.答：直流电动机的额定值有以下几项：(1)额定功率，(2)额定电压，(3)额定电流，(4)额定转速， 6.答常见的外部传感器包括触觉传感器，分为；接触觉传感器、压觉传感器、滑觉传感器和力觉传感器。距离传感器，包括超声波传感器，接近觉传感器，以及视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器等。 7.答：在脉冲回波式中，先将超声波用脉冲调制后发射，根据经被测物体反射回来的回波延迟时间Δt ，计算出被测物体的距离R ，假设空气中的声速为v ，则被测物与传感器间的距离R 为： /2R v t =?? 如果空气温度为T （℃)，则声速v 可由下式求得： ()331.50.607m/s v T =+ 8.答：(1) 景物和距离传感器，常用的有摄像机、CCD 图像传感器、超声波传感器和结构光设备等；(2) 视频信号数字化设备，其任务是把摄像机或者CCD 输出的信号转换成方便计算和分析的数字信号；(3)

北京石油大学机器人设计第一次在线作业

第一次在线作业单选题(共25道题) 收起 1.（ 2.5分）（）年，捷克作家卡雷尔在其剧本《罗萨姆德万能机器人》中最早使用机器人一词。 ?A、1920 ?B、1930 ?C、1940 我的答案：A 此题得分：2.5分 2.（2.5分）真正使机器人成为现实是（）世纪工业机器人出现之后 ?A、19 ?B、20 ?C、21 我的答案：B 此题得分：2.5分 3.（2.5分）机器人作为人类的新型生产工具，具有特定的功能，而在科幻影片、书本中看到的机器人无所不能。 ?A、正确 ?B、错误 ?C、前半句正确，后半句错误我的答案：B 此题得分：2.5分 4.（2.5分）（1 ）年，电子学家德沃尔获得了一项" 可编程序机械手" 的专利，在（2）年，英格伯格和德沃尔联手制造出第一台真正实用的工业机器人。 ?A、（1）1954，（2）1958 ?B、（1）1958，（2）1954 ?C、（1）1954，（2）1956

我的答案：B 此题得分：2.5分 5.（2.5分）世界上第一家机器人制造工厂--尤尼梅逊公司，并将第一批机器人称为" 尤尼梅物" ，意思是" 万能自动" ，（）因此被称为" 工业机器人之父" 。 ?A、德沃尔 ?B、英格伯格、德沃尔 ?C、英格伯格我的答案：B 此题得分：2.5分 6.（2.5分）70年代末，机器人技术才得到巨大发展。80年代，计算机技术和传感器的发展推动了机器人的发展，它们都具有一定的（）能力，90年代，小型轻型机器人开始出现，这类机器人能在特殊的环境中完成给定的任务。 ?A、一般 ?B、重复工作 ?C、识别判断我的答案：B 此题得分：2.5分 7.（2.5分）第三代具有智能的机器人是靠人工智能技术决策行动的机器人，它们根据感觉到的信息，进行（），并作出判断和决策，不用人的参与就可以完成一些复杂的工作。 ?A、一定感知 ?B、独立思维、识别、推理 ?C、自动重复我的答案：A 此题得分：2.5分 8.（2.5分）机器人系统的结构由机器人的机构部分、传感器组、控制部分及信息处理部分组成。感知机器人自身或外部环境变化信息是依靠（）完成。 ?A、传感器组 ?B、机构部分

机器人学导论期末作业

机器人学导论期末作业题目：（图说明，图中的圆柱是只沿特定的转轴方向转动的转动副，不是空间圆柱副，没有沿轴线方向的移动）要求：应用螺旋理论方法求解该机构运动的自由度以及受到的约束。过程求解： 1、首先先求解每个分支运动链的运动螺旋系。分析1分支运动系： (1) 11R 的分析。首先该转动副的轴线方向与x 轴相同，所以我将取它的(10 0)s =, 1111 11()r x y z =, 求解011 111111111111(0)10 0i j k s r s x y z z j y k z y ?? ? =?==-=- ? ?? ? ，所以运动螺旋111111(100;0)R z y =- (2) 因为12R 、13R 的轴线方向与11R 相同，都是平行于x 轴，所以它们的s 是相同的，均为 (100)s =，只是相对于坐标原点的位置不同，向量r 不同，所以最终求得各自的运动螺旋为121212(10 0;0)R z y =-，131313(100;0)R z y =-。

(3) 综上可得，分支运动链1的运动螺旋系为：1111111212 1213 1313(100;0)(100;0)(100;0) R z y R z y R z y =-?? =-??=-?，根据互矩为0，可以求出该分支的约束螺旋系111213 (100;000)(000;010)(000;001)r r r R R R ?=?=??=?，其中11r R 表示作用在x 轴线上的约束线矢，12r R 表示绕y 轴的约束力偶，13 r R 表示绕z 轴的约束力偶。 2、分析3分支运动系。由于分支3的各转动副的轴线方向完全与分支1的对应相同，都平行于x 轴，所以同理可得分支3的运动螺旋系为3131 313232 3233 3333(100;0)(100;0)(100;0) R z y R z y R z y =-?? =-??=-?，而相应的约束螺旋系为313233 (100;000)(000;010)(000;001)r r r R R R ?=?=??=?，其中31r R 表示作用在x 轴线上的约束线矢，32r R 表示绕y 轴的约束力偶，33r R 表示绕z 轴的约束力偶。 3、分析2分支运动系。 (1) 21R 的分析首先该转动副的轴线方向与y 轴相同，所以我将取它的(010)s =, 212121() r x y z =, 求解 02 1 (0) 01 i j k s r s x y ?? ?=?==-+=- ? ?? ? ，所以运动螺旋1121 21(010;0)R z x =- (2) 同理可求得， 122222(010;0)R z x =-，132323(010;0)R z x =-。 (3) 综上所述，分支运动链2的运动螺旋系为：21212122222223 2323(010;0) (010;0)(010;0)R z x R z x R z x =-?? =-??=-?，约束螺旋系为：212223 (010;000)(000;100)(000;001)r r r R R R ?=?=??=?，其中21r R 表示作用在y 轴线上的约束线矢，22 r R 表示作绕x 轴的约束力偶，23r R 表示作绕z 轴的用在z 轴上的约束力偶。

机器人技术大作业

大作业：PUMA 机器人 1. 坐标系建立利用D-H 参数法建立坐标系： 2．D-H 参数表关节 i θ(?) i α(?) i l i d 运动范围 1 90 -90 0 0 -160°~160° 2 0 0 a 2 d 2 -225°~45° 3 90 90 -a 3 0 -45°~225° 4 0 -90 0 4d -110°~170° 5 0 90 0 0 -100°~100° 6 6d -266°~266° 3. 正运动学推导

3.1变换矩阵求取 1 i-1i 11Rot(,) Trans(0,0,d ) Trans(l ,0,0) Rot(,) = 00 1i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i c s c s s l c c c c c s l s A z x s c d θθαθαθθ θαθαθθααα----????-? ?=?????? 列各D-H 变换矩阵如下： 110101010010000 01-????? ?=??-? ???c s s c A 2212222 02220200 10 001c s a c s c a s A d -??????=?? ???? 33233 03 3303301000001c s a c s c a s A -?? ??--??=?? ? ? ?? 344404040400100001-??????=??-????c s s c A d 45 50 5 0505001000001c s s c A ????-??=?? ?? ?? 5666-6 066000010 001c s s c A d ?? ????=?? ???? 注：为书写方面，本文中cos ,sin i i ci si θθ== 又由00123456123456T A A A A A A =?????，利用Matlab 进行符号运算，运行程序PUMAzhengyundongxue （程序详见附录）得： ??????? ?? ???=10 0060 pz az sz nz py ay sy ny px ax sx nx T 其中 - c6*(s5*(c1*c2*s3 + c1*c3*s2) + c5*(s1*s4 - c4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))) - s6*(c4*s1 + s4*(c1*c2*c3 - c1*s2*s3))s6*(c1*c4 - s4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)) - c6*(s5*(c2*s1*s3 + c3*s1*s2) nx ny == - c5*(c1*s4 + c4*(c2*c3*s1 - s1*s2*s3)))s4*s6*(c2*s3 + c3*s2) - c6*(s5*(c2*c3 - s2*s3) + c4*c5*(c2*s3 + c3*s2))nz ??? ??? ?=??

机械原理课后答案第8章

第8章作业 8-l 铰链四杆机构中，转动副成为周转副的条件是什么?在下图所示四杆机构ABCD 中哪些运动副为周转副?当其杆AB 与AD 重合时，该机构在运动上有何特点?并用作图法求出杆3上E 点的连杆曲线。答：转动副成为周转副的条件是：（1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其他两杆长度之和；（2）机构中最短杆上的两个转动副均为周转副。图示ABCD 四杆机构中C 、D 为周转副。当其杆AB 与AD 重合时，杆BE 与CD 也重合因此机构处于死点位置。 8-2曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点?为什么? 答：机构不一定存在急回运动，但一定无死点，因为：（1）当极位夹角等于零时，就不存在急回运动如图所示，（2）原动件能做连续回转运动，所以一定无死点。 8-3 四杆机构中的极位和死点有何异同? 8-4图a 为偏心轮式容积泵；图b 为由四个四杆机构组成的转动翼板式容积泵。试绘出两种泵的机构运动简图，并说明它们为何种四杆机构，为什么? 解机构运动简图如右图所示，ABCD 是双曲柄机构。因为主动圆盘AB 绕固定轴A 作整周转动，而各翼板CD 绕固定轴D 转动，所以A 、D 为周转副，杆AB 、CD 都是曲柄。 8-5试画出图示两种机构的机构运动简图，并说明它们各为何种机构。图a 曲柄摇杆机构图b 为导杆机构。 8-6如图所示，设己知四杆机构各构件的长度为240a mm =，600b =mm ,400,500c mm d mm ==。试问: 1)当取杆4为机架时，是否有曲柄存在? 2)若各杆长度不变，能否以选不同杆为机架的办法获得双曲柄机构和双摇杆机构?如何获得?

机器人学考试

第一章 1.机器人的定义:工业机器人,一种用于移动各种材料、零件、工具或者专用装置的、通过可编程序动作来执行各种任务的,具有一定的记忆存储与感知能力的,并且具有各种编程能力的多功能机械手。机器人特征: 1)(如肢体、感官等)的功能 2),动作程序灵活多变,就是柔性加工的重要组成部分 3) 4),在工作中可以不依赖与人的干预 2.机器人的分类: 第一代机器人(可编程、示教的工业机器人) 第二代机器人(具有一定的感知能力,低级智能机器人) 第三代机器人(具有高度适应性的自治机器人) 3.按照开发内容与目的区分,可分为以下三类机器人 ?工业机器人( Industrial Robot):如焊接、喷漆、装配机器人。 ?操纵机器人( Teleoperator Robot):如主从手,遥控排险、水下作业机器人。 ?智能机器人( Intelligent Robot):如演奏、表演、下棋、探险机器人。 4.机器人结构: 1)执行机构: 机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等,它就是机器人运动与完成某项任务所必不可少的组成部分。 2)驱动与传动装置:用来有效地驱动执行机构的装置,通常采用液压、电动与气动,有直接驱动与间接驱动二种方式。 3)传感器:就是机器人获取环境信息的工具,如视觉、听觉、嗅觉、触觉、力觉、滑觉与接近觉传感器等, 它们的功能相当于人的眼、耳、鼻、皮肤及筋骨。 4)控制器:就是机器人的核心,它负责对机器人的运动与各种动作控制及对环境的识别。 5.机器人工作原理: 1)“示教再现”方式:通过“示教盒”或者人“手把手”两种方式教机械手如何工作,控制器将示教过程记忆下来,然后机器人按照记忆周而复始的工作。 2)“可编程控制”方式:工作人员事先根据机器人的工作任务与运动轨迹编制控制程序,然后将控制程序输入给机器人的控制器,起动控制程序,机器人就按照程序所规定的动作一步一步地去完成,如果任务变更,只要修改或重新编写控制程序,非常灵活方便。大多数工业机器人都就是按照前两种方式工作的。 3)“遥控”方式:由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以到达或危险的场所完成某项任务。 4)“自主控制”方式:就是机器人控制中最高级、最复杂的控制方式,它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境与自主决策能力,也就就是要具有人的某些智能行为。 6.位置控制 ?点位控制－PTP( Point to Point):只考虑起始点与目的点的位置,而不考虑两点之间的移动路径的控制方式,适用于上下料、点焊、搬运等; ?连续路径控制－CP( Continuous Path):不但要求机器人以一定的精度到达目标点,而且对其移动的轨迹形式有一定精度范围的要求。第二章 1.机器人的分类 1）按机器人的控制方式分类:非伺服机器人、伺服控制机器人(点位伺服控制、连续轨迹伺服控制 2)按机器人结构坐标系特点方式分类:直角坐标机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标机器人、多关节机器人。 2.驱动方式:

机器人技术大作业

可编辑版《机器人技术》大作业（2015年秋季学期）题目工业机器人概述姓名学号班级专业机械设计制造及其自动化报告提交日期2015年12月5日哈尔滨工业大学 .

内容及要求 1.以某种机器人(如搬运、焊接、喷漆、装配等工业机器人；服务机器人；仿生鱼、蛇等仿生机器人；军用及其它机器人等)为例，撰写一篇大作业，题目自拟，以下内容仅作参考： 1) 机器人的机械结构设计(包括各部分名称、功能、传动等)； 2) 机器人的运动学及动力学分析； 3) 机器人的控制及轨迹规划； 4) 驱动及伺服系统设计； 5) 电气控制电路图及部分控制子程序。 2.题目自拟，拒绝雷同和抄袭； 3.参考文献不少于7篇，其中至少有2篇外文文献； 4.报告统一用该模板撰写，字数不少于5000字，上限不限； 5.正文为小四号宋体，1.25倍行距；图表规范，标注为五号宋体； 6.用A4纸单面打印；左侧装订，1枚钉； 7.提交打印稿及03版word电子文档，由班长收齐。 8.此页不得删除。评语：成绩（20分）：教师签名：年月日

工业机器人概述机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多种学科。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经成为人类的好帮手。在航空航天，深海探测中，往往使用机器人代替人类去完成复杂的极限工作任务。工业机器人是一个多功能、多自由度的机械和电气一体化的自动机械设备和系统，它可以在制造过程中完成各种任务。它结合制造主机或生产线，可以形成一个单一的或多台机器自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。目前，工业机器人技术飞速发展，在生产中的应用日益广泛，已成为现代制造业重要的生产高度自动化设备。一、工业机器人特性自20世纪60年代美国第一代机器人的开始，工业机器人的发展和应用迅速发展起来，工业机器人的最重要的特性概括如下。 1、可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人能根据工作环境不同、做出相应规划和变化，因而在小批量多品种的高效柔性制造过程可以起到很好的作用，是柔性制造系统（FMS）的重要组成部分。 2、拟人化。工业机器人在机械结构上类似于人体行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪和部分，在控制上有计算机类似大脑。此外，智能工业机器人具有许多类似生物传的感器，如皮肤接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声传感器、语言功能等。该传感器提高了自适应能力。 3、通用性。除了专门的特种工业机器人外，一般工业机器人在执行不同任务时具有很好的通用性。例如，更换工业机器人末端执行器（夹具、工具等）可以执行不同的任务。 4、机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但总结起来就是是机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外界环境信息的能力，而且具有记忆、语言理解、图像识别、推理和判断等能力，这与微电子技术、特别是计算机技术的应用有着密切的关系。因此，机器人技术的发展将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用也可以验证一个国家科技和工业技术的发展和水平。二、工业机器人组成工业机器人系统由三大部分和六个子系统组成。三大部分：机部分、传感部分、控制部分。六个子系统：驱动系统、机械结构系统、感觉系统、机器人环境交互系统、人机交互系统、控制系统。 1、驱动系统，要使机器人运行起来，就需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动

机器人学第一次作业

机械原理大作业

机器人学概论

工业机器人设计(大四机器人课设作业)(DOC)

机器人学导论(克雷格)第二章作业答案

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