数学模型在机器人技术中的应用
东北大学
研究生考试试卷
考试科目：数学模型
课程编号：
阅卷人：
考试日期：2012.12
姓名：数学模型
学号：
注意事项
1．考前研究生将上述项目填写清楚
2．字迹要清楚，保持卷面清洁
3．交卷时请将本试卷和题签一起上交
东北大学研究生院
数学模型在机器人技术中的应用
1 绪论
数学模型是根据对研究对象所观察到的现象及实践经验，归结成的一套反映其内部因素数量关系的数学公式、逻辑准则和具体算法，用来描述和研究客观现象的运动规律的算法模型. 数学模型的历史可以追溯到人类开始使用数字的时代. 随着人类使用数字，就不断地建立各种数学模型，以解决各种各样的实际问题. 数学模型的应用几乎渗透到我们生活的各个方面. 随着计算机技术的迅速发展，数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用，而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医学、环境、地质人口、交通等新的领域渗透. 不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题，还是与其他学科相结合形成交叉学科，首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型并加以计算求解. 建立数学模型是沟通摆在面前的实际问题与数学工具之间联系的一座必不可少的桥梁. 人们常常把数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用比喻为如虎添翼.数学模型同样在机器人技术领域取得了令人瞩目的不凡成就.
机器人是自动执行工作的机器装置. 它既可以接受人类智慧，又可以运行预先编排的程序，又可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动. 它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业或者是危险的工作. 机器人技术是为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，机器人技术的发展是生产力发展需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果. 机器人的设计生产同样离不开对数学模型的应用，数学模型的应用在机器人技术领域产生了深远和重大的影响.
2 机器人设计简介
1、机器人分类
按照机器人的作用机理，可以将机器人分为如下三代：
（1）示教再现机器人
这种机器人是通过一个计算机，来控制一个多自由度的一个机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的机器人可以重复根据人当时示教的结果，再现出这种动作. 比如说汽车的点焊机器人，它只要把这个点焊的过程示教完以后，它总是重复这样一种工作，它对外界的环境没有感知（如图1所示）.
图1示教再现机器人
（2）有感觉的机器人
这种机器人是上面机器人的改进版，它具有类似人在某种功能的感觉，比如说力觉、滑觉、视觉、听觉等. 和人相类比，有了各种各样的感觉，比如说在机器人抓一个物体的时候，它实际上力的大小能感觉出来，它能通过视觉，去感受和识别被抓物体的形状、大小、颜色等. 例如在抓一个鸡蛋的时候，它能通过一个触觉，知道它的力的大小和滑动的情况（如图2所示为日本开发的一个能识别人的特定语言并对其作出特定反应的玩具机器人）.
图2 有感觉的机器人
（3）智能机器人
智能机器人（如图3所示）是机器人技术中一个理想的最高级的阶段. 只要告诉它做什么，而不用告诉它怎么去做，它就能完成运动，具有感知思维和人机通讯的功能和机能. 不但具有优良的自控型，还有一定的自学习能力. 这种机器人目前的发展还只是局限在具有这种智能的概念，真正完整意义的智能机器人实际上并不存在. 随着科学技术的不断发展，智能的概念也会越来越丰富，内涵越来越宽.
图3 智能机器人
2、机器人设计过程
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. 并且要对选定的机器人类型进行数学建模，以检验机器人设计的可行性. 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.
3 数学模型在机器人设计中的应用
在机器人的设计中，离不开对数学模型的应用. 在机器人设计过程中，需要对机器人的运动方式
1、 机器人示教编程的数学模型
在基于虚拟现实的机器人示教过程中，虚拟环境与真实世界的一致性是很重要的.虚拟环境必须如实、准确地反应真实世界中机器人的运动及其与作业对象之间的位姿关系，这是机器人虚拟示教编程的基础. 因此首先要确定机器人与作业对象之间的位姿关系，根据这个关系，建立虚拟环境中两者模型的位姿关系，以保证虚拟场景与真实场景的一致性.
我们这里举一个例子，焊接技术是工业机器人一个传统的应用领域，加油较高的位置精度要求. 在虚拟环境中产生机器人焊接的控制程序所需的机器人与作业对象的位姿关系就是要确定沿焊缝轨迹的每一点工具位置和方位. 数学上课描述为确定工具坐标系T 到机器人基坐标系B 齐次变换矩阵.B T H .
机器人作业空间的坐标关系如图 4所示. 其中，B 为机器人基坐标系，T 为工具坐标系，W 为世界坐标系，S 为工作台坐标系，C 为工件坐标系，G 为焊缝坐标系.
图 4 机器人作业空间的坐标系
如果齐次变换.....,,,,B W W S S C C G G T H H H H H 能够确定，那么工具坐标系T 到机器人基坐
标系B 的齐次变换矩阵.B T H 可由下式确定：
......B T B W W S S C C G G T H H H H H H =
根据作业布局的位置关系，.S C H 、.W S H 能够被事先确定而不需计算. 因此只需计算
.B W H 、.C G H 、.G T H .
下面只简单介绍一下上述中的一个变换方法：W 到B 的变换.B W H .
变换矩阵.B W H 可分解为旋转矩阵R 和位移向量T 两部分，即
01x Rx T =+
其中0x 和1x 分别是在B 和W 下的位置描述. 我们采用旋动理论分别求解旋转矩阵R 和
位移向量T .
图 5 向量12P P 在坐标系B 和W 下的表示
设1P ，2P 为固定于机器人末端的两个空间特征点，其连线构成一空间向量12P P .12P P 在坐标系B 和W 下可分别表示为X 和'X ，如图-5所示. 根据空间向量的表达与其位置无关的性质，存在下面的关系：
'X RX =
根据旋动理论的旋转变换关系等式，存在一个又旋转轴[]
T x
y z u u u u =构成的关系矩阵U ，使得上式满足 '(')X X U X X -=+
式中，U 与u 的关系为
0()00z y z x y x u u U Screw u u u u u ??
-??==-????-???? 并且有
()(')(')Screw u X X Screw X X u +=+
根据Gayley 定理，U 和R 的关系为
1[][]R I U I U -=+-
由于U 具有奇异矩阵性质，因此无法直接解出. 若一直空间另一向量12
''P P ，在坐标系B 和W 下的表达是分别为Y 和'Y ，则式可改写为
u
=?∑
式中 (')(')Screw X X Screw Y Y ??+∑=??+?? ''X X Y Y ??-?=??-??
可以证明，只要向量(')X X +与(')Y Y +不共线，上式的解必然存在. 于是
1()T T u -=∑∑∑?
进而可以求出旋转矩阵R .
在R 得出后，T 可直接由下式计算
01T x Rx =-
这样，两个坐标系B 和W 之间的变换关系.B W H 就由R 和T 唯一确定了.
同样地，从G 到C 的变换.C G H 和从T 到G 的变换.G T H 也有相似的原理.
虚拟环境与真实世界物理上的分布，使得本地与远端的运动转换关系必须被确定. 这种运动转换关系与操作员管理任务的操作控制界面共同决定了机器人示教的模式. 数学模型的建立对于这种功能的实现发挥了不可替代的作用.
2、 基于视觉移动机器人的定位系统的数学建模
在视觉定位方法中，通过对机器人采集到的数据，使用先前的数学模型进行计算就
可以得到机器人的位置. 地理特征或者人工标志在世界坐标系中的位置是预先已知的. 当从捕获的景物图像中提取出路标的图像坐标后，则通过路标在图像中的位置和它们在参考系中的几何关系，就可以计算出传感器系统在参考坐标系中的绝对位置. 根据一般的数学模型，位置计算需要至少三个路标才能计算.
以下对数学模型在视觉机器人的定位中的算法使用进行举例说明.
根据数学定理，若一直空间中3个点，则这3个点必然构成一个圆. 若已知两个点1P ，2P ，同时另一个点S 与这两个点1P ，2P 连线的夹角α也已知，则必可求1P ，2P ，S 构成的一个共圆，并且点S 必然位于由i P 和1i P +点和S 所形成的多个圆的交点上.
这样，可知任意两个路标和它们与传感器连线的夹角就对应于一个圆的方程，当图像中的路标个数为N ，且3N ≥时，就可以构造(1)/2N N -个圆方程. 并且视点一定在这些圆的交点上. 其数学模型的几何解释如图 6所示.
（a ） 视点S 与两路标构成一个圆
（b ） 视点S 位于圆的交点
图 6 视点路标数学模型的几何解释
建立这些圆的方程以后，经过简化处理，再通过最小二乘法就可以求得该视点在路边坐标系中的位置和方向.
3、数学模型在智能机器人中的应用
智能机器人具有感觉、识别、推理和判断能力，可以根据外界条件的变化修改程序，这种修改原则不是由人规定的，而是机器人通过学习，总结经验来获得修改程序的原则. 所以它只能程度比较高. 这种机器人具有一定的自动规划能力，能够自己安排自己的工作，不需要人的照料，完全独立. 这种机器人的控制使用常规的控制手段已经不可能实现，需要使用到只能控制的知识. 而数学是无处不在的，智能控制同样需要进行数学建模，使用数学模型来实现.
智能控制内容十分丰富，其中有神经网络控制、专家系统、模糊控制、自适应控制、自学习控制、自适应控制等等一系列内容. 这些内容的产生及发展都离不开对数学模型的应用，数学模型在这些理论的发展过程中起到了不可替代的至关重要的作用. 例如，模糊控制中应用的模糊数学，模糊数学是以精确的数学集合论为基础，并考虑到对数学的集合概念进行修改和推广. 用“模糊集合”作为表现模糊事物的数学模型. 并且在“模糊集合”上逐步建立运算、变换规律，开展有关的理论研究，能够对看来相当复杂的模糊系统进行定量的描述和处理的数学方法. 对于过于复杂或难以精确描述的系统，传统方法就显得无能为力了，模糊数学在处理这些控制问题有着明显的优势. 又例如，在结合了神经网络理论与控制理论的神经网络控制中，汇集了包括数学、生物学、神经生理学等一系列学科. 通过将各学科知识进行综合、分析，而后进行数学建模. 随着神经网络系统模型的不断发展，越来越多的复杂问题得以有效解决.
4 总结和展望
数学模型在各个方面的实际应用中已经发挥的作用和取得的成就令人瞩目。数学模型在对机器人机械手臂进行数学建模、在机器人传感器的配置、在模糊规划以及模糊控制、在机器人导航、在机器人目标识别等各方面起到了不可替代的作用. 数学模型有效地解决了一些传统方法难以解决甚至无法解决的问题，例如对于复杂多变量的控制问题的建模、对于复杂控制问题的简化、对于机器人编程算法的确定等.
随着数学模型理论的不断完善，数学模型在机器人技术领域得到了越来越广泛的应用. 在各代的机器人中，都有数学模型的身影.相信随着科技的不断发展，人类的不断进步，数学模型会更加透彻地渗透到经济、金融、生物、医学、环境、地质人口、交通等我们生活的方方面面，更好地服务全人类。
参考文献
1.单峰, 朱丽梅, 田贺民. 数学模型. 北京: 国防工业出版社, 201
2.
2.贺定修, 冯天祥. 数学模型基础. 成都: 西南交通大学出版社, 2011.
3.陈汝栋, 于延荣. 数学模型与数学建模. 北京: 国防工业出版社, 2006.
4.熊启才. 数学模型方法及应用. 重庆：重庆大学出版社, 200
5.3.
5.江裕钊, 辛培清. 数学模型与计算机模拟. 电子科技大学出版社，1989.01.01.
6.本德朱尧辰，徐伟宣. 数学模型引论. 科学普及出版社，1982.01.01.
7.崔茂源. 基于虚拟现实技术与监控理论的机器人示教系统研究[D]. 2004.
8.李明. 机器人. 上海：上海科技出版社，2012.
9.王文峰. 第四次飞跃：机器人革命改变世界. 北京：华文出版社，2012.
10.郝矿荣，丁永生. 机器人几何代数模型与控制. 北京：科学出版社，2011.
11.郑剑春. 机器人结构与程序设计. 北京：清华大学出版社，2010.
12.于靖军. 机器人结构学的数学基础. 机械工业出版社，2008.
13.张玉茹，李继婷，李剑锋. 机器人灵巧手：建模、规划与仿真. 机械工业出版社，2007.
14.保罗郑时雄，谢存禧. 机器人操作手：数学、编程与控制. 机械工业出版社，1986.
15.韩力群. 智能控制理论及应用. 机械工业出版社，2008.
16.任善强，雷鸣. 数学模型. 重庆：重庆大学出版社. 1996.08.01.
17.
《机器人技术及应用》综合习题
《机器人技术及应用》综合 习题 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。（对） 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。（错） 3. 对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。（对） 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。（错） 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。（错） 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。（对） 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。（对） 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。（错） 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。（对） 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。（对） 11. 腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。（对） 12. 机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。（错） 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。（对） 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。（错） 15. 感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。（对） 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，称之为智能机器人。（对） 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。（错） 18. 20世纪50年代中期，机械手中的液压装置被机械耦合所取代，如通用电气公司的“巧手人”机器人。（错）
工业机器人应用技术课程标准
工业机器人应用技术课程标准 、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、电气控制与PLG机电设备故障诊断与维修 后续课程：工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型：专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术，包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课，课程理论和应用技术紧密结合，使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体，设计课程结构；以职业岗位能力要求为基础，改革课程内 容；以职业素质培养为主线，提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体，让学生了解工业机器人基 本原理和应用技能为目标，选取基本工业机器人的机械机构和运动控制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容，采用任务驱动的方式组织教学内容，以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识，培养学生了解和掌握工业机器人应
用能力。教学的过程是：案例导入T相关知识一案例讲解一知识拓展。 五、课程的目标 （一）总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的使用的一般方法与流程，具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1知识: 通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的结构，工业机器人的环境感觉技术，工业机器人控制，工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 （1）了解如何操作工业机器人，完成简单的动作。 （2）掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 （3）能分析出简单的故障所在。 （4）能设计出简单的末端操作器。 3、素质 （1）培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神 （2）培养科学的学习态度与作风，利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 （3）培养良好的专业触觉。 六、课程内容与学时分配 （一）课程内容与学时分配表
机器人技术发展与应用
机器人技术的发展与应用调研名称：机器人技术的发展与应用 调研时间：2018年7月29日止 调研人：曹桐滔
目录
一、机器人的发展状况 1.1国外发展概况 日本具有国际上最先进的机器人技术，就全世界范围来看，全球工业机器人约有4成在日本。不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大国”。日本在2004年5月发布的“新产业发展战略”中所指出的7个产业领域，机器人产业也是其中之一，同时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上，并在近两年开始重新审视机器人产业政策。 美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五、六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。据统计，截止到2009年底，美国运行工业机器人大约有19．4万台。目前，美国工业机器人供应商有AdeptTechnology、AmericanＲobot、EmersonIndustrialAutomation等公司。 德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五、六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，20世纪70年代中后期，德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须由机器人来代替。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。据统计，截止到2009年底，德国运行的工业机器人为14．58万台。目前，德国工业机器人供应商有KUKA、CLOOS等。 国际上一些大的工业机器人制造厂家，品牌主要分成两大体系，以日本为代表的日韩系，以德国为代表的欧系，其中ABB、安川、发那科三大品牌占据了全球51%的市场，KUKA、OTC、川崎、松下等几大品牌占市场份额的40%以上。
工业机器人技术与应用》试卷a
《工业机器人技术与应用》试卷 （A ） 一、填空（每空1分，共30分） 1．按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2．机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3．机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4．一般来说，机器人运动轴按其功能 可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴，________ 和工装轴统称 _______。 5．从结构形式上看，搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6．码垛机器人工作站按进出物料方式可 分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形 式。 7．装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8．弧焊系统是完成弧焊作业的核心装 备，主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9．目前工业生产应用中较为普遍的涂装 机器人按照手腕构型分主要有两种： 涂 装 机 器 人 和 涂装机器人，其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断（每题2分，共20分） （ ）1．涂装机器人的工具中心点 （ TCP ）通常设在喷枪的末端中心处。 （ ）2．一个完整的点焊机器人系统 由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组成。 （ ）3. 工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机。 （ ）4．工业机器人的腕部传动多采 用 RV 减速器，臂部则采用谐波减速器。 班级 姓名 学号
工业机器人应用技术课程标准
《工业机器人应用技术》课程标准 课程名称：工业机器人应用技术 课程性质：职业技术课 学分：2 计划学时：32 1前言 《工业机器人应用技术》课程是机电一体化各专业方向的一门专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解，培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 1.1课程定位 本课程的教学以高等职业教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，应知、应会”的原则，以拓展学生专业知识覆盖面为重点；注重培养学生的专业思维能力。重点通过对主流工业机器人产品的讲解，使学生对当前工业机器人的技术现状有较为全面的了解，对工业机器人技术的发展趋势有一个明确的认识，为学生进入社会做前导；把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力，通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。 1.2设计思路
以点带面，讲解授课为主的教学方式。课程主要可以分为机械、运动、控制、感觉等几个部分，内容较多。课堂教学上，我们使用重点突破的方法，讲解一个或者两个典型的实例，让学生触类旁通，举一反三，从而带动整个知识面的学习。 我们让学生联系已学各门科目的知识点，达到温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多，学生由于基础薄弱，前面课程的遗忘率不容忽视，所以在讲解的过程中，对一些重要的知识点，我们还要做一个较为详细的说明，从而可以加强学生的知识储备，为本课程的学习扫清障碍。 传统的教学手段与现代教育技术手段灵活运用：板书、实物模型、多媒体课件等。尤其是在机械部分，考虑到学生的立体思维能力较为薄弱，多媒体和实物模型的使用能更好地帮助学生理解工业机器人各部分的工作原理。 2课程目标 2.1总体目标 《工业机器人应用技术》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，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。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。
【配套K12】工业机器人技术及应用(教案)1
工业机器人技术及应用(教案)1 第一章绪论 什么是工业机器人为何发展工业机器人工业机器人发展概况工业机器人的诞生工业机器人的发展工业机器人的分类及应用工业机器人的分类工业机器人的应用学习目标 *掌握工业机器人的定义 *了解工业机器人的发展事和历程 *熟悉工业机器人的常见分类及其行业应用导入案例 富士康“百万机器人”上岗折射中国制造业升级 20XX 年，富士康 CEO 郭台铭表示,希望到 20XX 年底装配 30 万台机器人，到 20XX 年装配 100 万台，要在 5 到 10 年数年内通过自动化消除简单重复性的工序。机器人的投产使用，可将目前的人力资源转移到具备更高附加值的岗位上，这也符合将我国“人口红利”转为“人才红利”的大目标。 这一工业机器人的井喷潮涌，何时会蔓延到“中国制造”的每一个工厂、每一条生产线、每一个工序、每一个工位上，将为“中国制造”的转型提“智”做出何等贡献？我们对此充满期待。课堂认知 什么是工业机器人
机器人涉及到人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。 美国:一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能操作机。 日本: 一种带有存储器件和末端操作器的通用机械，它能够通过自动化的动作替代人类劳动。 中国: 一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或者生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。 ISO一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。 广义地说：工业机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器。它具有四个基本特征：①特定的机械机构 ②通用性 ③不同程度的智能④独立性 为何发展机器人 让机器人替人类干那些人不愿干、干不了、干不好的工作。 ABB 给出十大投资机器人的理：第一，降低运营成本；第二，提升产品质量与一致性；第三，改善员工的工作环境；第四，扩大产能；第五，增强生产的柔
工业机器人技术应用
2018年江苏省高等职业院校技能大赛 “工业机器人技术应用”赛项竞赛规程 一、赛项名称 工业机器人技术应用 二、竞赛目的 赛项以“中国制造2025”规划为背景，针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求，引导职业院校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用，促进工学结合人才培养模式和课程的改革与创新。通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能，检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养，提升高职院校专业教师的指导水平，以赛促教，为工业机器人及系统在企业中的应用提供人才保障。 三、竞赛方式 竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成，其中领队1人（可由指导教师兼任），参赛选手3人（其中队长1人），指导教师2人。 四、竞赛内容 参赛选手在规定时间（4小时30分钟）内，以现场操作的方式，根据赛场提供的有关资料和赛项任务书，完成基本赛项任务及综合赛项任务。 基本赛项任务： 1.生产线空间位置调整、传感器安装及基本功能调试。 2.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。 3.六关节机器人参数设定、标定、现场示教编程及复现；六关节机器人安全工作区间建立。 4.AGV机器人上部输送线安装与调试;工业以太网络连接等。
5.按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑，实现托盘流水线上的缺陷工件检测和工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。 6.完成满足控制要求的立库码垛机和主控系统的人机界面及PLC 控制程序编制。 7.主控PLC、触摸屏、六关节机器人、流水线、立体仓库的网络建立和程序联调测试。 综合赛项任务： 1.由裁判将放有工件的托盘随机摆放到立库各仓位中，由立库码垛机根据赛项任务书的要求，依次取出托盘并放置到磁导AGV小车上。 2.磁导AGV小车每次可以携带3个托盘，沿着磁导线运动并对接到托盘流水线，自动完成立库与托盘流水线之间的工件运输。 3.托盘流水线上设置了视觉检测系统，通过对托盘上的工件进行识别，区分出不同的工件；并将托盘中工件的坐标数据传送到主控PLC 中。 4.由主控PLC通过工业网络操控多关节机器人实现所有工件的抓取、摆放和装配。 1）选用合适的工具自动抓取托盘上不同类型的工件，对合格工件和缺陷工件进行分拣； 2）根据赛项任务书的要求，将抓取的合格工件摆放在装配流水线上的相应位置以完成装配。工件在装配流水线上的具体摆放方式以及装配要求在赛项任务书中有明确规定。 五、竞赛试题 （一）采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛，赛前一个月公布样题。 （二）备有10套以上竞赛用试题，每场次比赛试卷由赛点裁判组
机器人技术及其应用结课论文
大学 机 器 人 技 术 及 应 用 结 课 论 文
智能引领未来 摘要： 智能引领未来，机器人能力将远胜人类，这不是梦想；未来的机器人也能自主的学习和思考，工作能力将远远超过人类，能承担大量人类所不能及的工作，进一步推动智能科学的发展，促进社会的进步，促进经济的高速增长，而实现智能化必须依靠强有力的硬件系统，就机器人而言，其身上集成了多种处理器、存储器与大量的传感器，设想，当这些器件不断地走向高端化、微型化、进一步集成化，那么机器人的处理速度将进一步提高，质量与体积将大大减小，机器人将越来越”聪明“。 关键词： 机器人、智能、硬件系统、高端化、集成化、微型化、聪明。 引言： 现在的机器人与人类比较起来，机器人不能自主学习与自主思考，缺乏情感，必须需要接收人的命令才能执行相关命令，或者事先就把各种命令存储到机器人的大脑中，有需要的时候就执行命令。随着集成电路的飞速发展，处理器、存储器、传感器等电子元件的高端化、微型化、集成化，机器人的处理速度将大大提高，质量与体积将大大减轻，机器人会变得越来越”聪明“。 集成电路前景优越 芯片即集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业，在计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等几大领域起着关键作用，是全球主要国家或地区抢占的战略制高点，尤其是发达国家在这一领域投入了大量创新资源，竞争日趋激烈。 随着技术的不断进步，新的元件结构和材料上的变革都将对机器人的发展战略起到决定作用。在晶圆代工产业，14nm/16nm的FinFET器件已取得了一定的发展。拥有较低泄漏率和更高速度的低功率晶体管备受瞩目。3DNAND使平面NAND 降到20nm以下，创造出外形更小巧、位密度更高的产品。 为了改进3D设备的性能，未来的逻辑芯片和晶圆代工设备的解决方案需要采用选择性外延与高k金属栅电极材料加工工艺，以提高晶体管的速度，降低泄漏率。低功耗、高性能的晶体管则能丰富移动设备的功能，同时延长电池寿命, 3DNAND需要HAR蚀刻、阶梯绘图、多层堆叠沉积和高选择性硬模等技术的支持，从而在小巧的外形空间内实现高密度存储，这对智能化设备，如对机器人来说简直就是如虎添翼啊！ 随着LED产业发展越来越趋于健康和理性，LED领域设备需求也更多来自于新工艺、新技术的驱动，而非简单生产规模的扩张，比如倒装芯片与高压芯片被认为是目前最具有发展前景的LED芯片技术，而这两种技术也带动了深槽刻蚀设备和金属反射层镀膜设备等新设备、新工艺的需求。除此之外，还有AlN镀膜设备、高亮度红黄光芯片刻蚀设备等设备的需求。 集成电路引导未来生活 一张0.5毫米厚的世博会门票，其“真实面目”是个集成电路产品。门票里装了RFID芯片，当门票靠近读卡机时，门票上的线圈会感应出电流，电流便驱
工业机器人技术的应用及未来发展
工业机器人技术的应用及未来发展 摘要:结合工业机器人的研究经验与相关文献，对工业机器人的含义、发展原因、组成结构及技术特点等方面展开探讨，阐述了工业机器人技术的应用与未来发展趋势，为进一步促进工业机器人技术应用领域的深层次发展奠定基础。[1] 关键词:工业机器人;机器人技术;应用发展 The application and future development of industrial robot technology Abstract:Combing with the research experience and related literature，the meaning，development reason，composinstructure and technical features of industrial robot were discussed，the application and future development of industrirobot were expounded，which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-appliefield. Key words:Industrial robot;Robot technology;Application development 工业机器人的设计与制造是一个非常复杂的过程,涉及的技术与领域很多,如机电、电气、计算机、工业设计等,其是多种先进技术的有机结合体,因此工业机器人的发展离不开所涉及的各项技术的支持。为了更好地满足人们对使用功能的要求,工业机器人不断地向标准化和网络化发展,以下对工业机器人的技术发展与应用进行浅析。[2] 1机器人的含义及发展原因 机器人就是一种自动化机器，而控制器就是机器人的核心部分，即机器人的“大脑”。机器人的“大脑”不仅具有感知、运作、规划、协同等诸多功能，还可以通过控制机器人的“大脑”定向模拟人类的某些行为与思想。近些年，机器人实现了飞速发展且具有良好的发展前景，主要原因是机器人可以完成许多人们无法完成、不愿意做的工作，特别是在一些恶劣的、危险的、特殊的、极限的工作环境中，都可以指派机器人完成施工作业，使人们远离危险作业环境。[3]在太空、海洋等领域，人类无法在其中工作，由机器人进行探索恰恰能实现预期目标，这也是现今大力发展工业机器人的重要理由。 2工业机器人的国内外发展史 2.1国内发展史 受核心技术的限制,我国在工业机器人领域起步较晚,直到20世纪70年代才有企业和高校开始进行工业机器人的研发,截止到目前,已经开展了近40年的研究,并取得了一定的成果。在早期的研究中,主要是解决国产化的问题,因为缺乏先进的技术和经验,导致在研发过程中出现各种各样的问题,致使进度相对缓慢,随着我国对工业机器人重视程度的提升,并将其列入国家计划当中,工业机器人的发展速度明显提升,尤其是在数个五年计划中均给予工业机器人足够的支持,为其发展提供了良好的契机。[4]近些年来,随着科技的发展和社会的进步,工业机器人被广泛应用于工业生产中,并为企业带来高额的利润,其需求量也在不断扩
《工业机器人技术与应用》试卷A
《工业机器人技术与应用》试卷（A ） 一、填空（每空1分，共30分） 1．按照机器人的技术发展水平，可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2．机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3．机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4 轴，________ 5．从结构形式上看，__________ 6__ __ 7．__ 和 。 8气瓶等组成。 9 二、判断（每题2分，共20（ ）1（ ）2．成。 （ ）3. 工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机。 （ ）4．工业机器人的腕部传动多采用 RV 减速器，臂部则采用谐波减速器。 （ ）5．在直角坐标系下，机器人各轴可实现单独正向或反向运动。 （ ）6．当机器人发生故障需要进入安全围栏进行维修时，需要在安全围栏外配备安全监督人员以便在机器人异常运转时能够迅速按下紧急停止按钮。 （ ）7．示教时，为爱护示教器，最好戴上手套。 （ ）8．机器人示教时，对于有规律的轨迹，原则上仅需示教几个关键点。 （ ）9．离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 （ ）10．根据车间场地面积，在有利于提高生产节拍的前提下，搬运机器人工作站可采用 L 型、环状、“品”字、“一”字等布局。 三、选择（每题2分，共20分） 1．通常所说的焊接机器人主要指的是（ ）。 ①点焊机器人；②弧焊机器人；③等离子焊接机器人；④激光焊接机器人 A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ ）。 ③不同程度的智能；④独立性；⑤通用性 B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ ）。 ②柱面坐标机器人；③球面坐标机器人；④关节型机①②③ C. ①③ D. ①②③④ ） C. ①③ D. ①②③④ ）。 C. ①③④ D. ①②③④ ）。 C. ①③ D. ①②③④ ）。 ②气流负压气吸附 ③挤压排气负压气吸附 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 8．搬运机器人作业编程主要是完成（ ）的示教。 ①运动轨迹 ②作业条件 ③作业顺序 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 9．涂装条件的设定一般包括（ ）。 ①涂装流量；②雾化气压；③喷幅（调扇幅）气压；④静电电压；⑤颜色设置表 A. ①②⑤ B. ①②③⑤ C. ①③ D. ①②③④⑤ 班级 姓名 学号 -- -- - - -- - - -- - -- ---- - -- --- - -- - - - --- - - -- - - -- - - - 密 - --- --- --- --- --- -- - -- - -- - -- - -- - - -- - - - 封--- --- -- - -- - -- - -- - -- - -- - --- - -- -- - 线- - - -- - -- - -- - -- - -- - - -- - -- - -- - -- - --- - - -- - -- -- - -- - - -- - - -- ---
机器人技术及应用
机器人技术及应用
机器人技术及应用 周贤涛 郑州大学机械学院 20150150444 一、机器人原理 机器人瓦力的原理是一种物理状态？具有一定的形态？机器人的外形究竟是什么样子？这取决于人们想让它做什么样的工作？其功能设定决定了机器人的大小、形状、材质和特征等等。 像大脑就是控制机器人的程序或指令组，当机器人接收到传感器的信息后，能够遵循人们编写的程序指令，自动执行并完成一系列的动作。控制程序主要取决于下面几种因素，使用传感器的类型和数量，传感器的安装位置，可能的外部激励以及需要达到的活动效果。动作就是机器人的活动，有时即使它根本不动，这也是它的一种动作表现，任何机器人在程序的指令下要执行某项工作必定是靠动作来完成的。 他是一个智能的机器人产，但是他的智能已经和我们人类没什么区别了。如果在现实生活中有这样的机器人的话，就完全可以代替人类来做
任何事情了。这是我的看法。下面是现在我们现实生活中智能机器人的五个组成部分，电子计算机是智能模拟的物质技术工具。它是一种自动、高速处理信息的电子机器。它采用五个与大脑功能相似的部件组成了电脑，来模拟人脑的相应功能。这五个部件是，(1) 输入设备模拟人的感受器(眼、耳、鼻等) 用以接受外来的信息。人通过输入设备将需要计算机完成的任务、课题、运算步骤和原始数据采用机器所能接受的形式告诉计算机，并经输入设备把这些存放到存贮器中。(2) 存贮器模拟人脑的记忆功能，将输入的信息存储起来，供随时提取使用，是电子计算机的记忆置。(3) 运算器模拟人脑的计算、判断和选择功能，能进行加减乘除等算术运算和逻辑运算。(4) 控制器人脑的分析综合活动以及通过思维活动对各个协调工作的控制功能，根据存贮器内的程序，控制计算机的各个部分协调工作。它是电脑的神经中枢。 (5)输出设备模拟人脑的思维结果和对外界刺激的反映，把计算的结果报告给操作人员或与外部设备联系，指挥别的机器动作。 人工智能的产生是人类科学技术进步的结
工业机器人常见五大应用领域及关键技术
工业机器人常见五大应用领域及关键技术 去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。 前瞻产业研究院《2016-2021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：2015年我国工业机器人产量为32996台，同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。 一、什么是工业机器人 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。 当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。 二、工业机器人的特点
自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 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（ＦＭＳ）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.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但是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，这些都和微电子技术的应用，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和水平。 三、工业机器人常见的五大应用领域 1.机械加工应用（2%）
工业机器人的技术发展及其应用
作者简介：骆敏舟（1973－）， 男，安徽肥东人，博士，研究员，博士生导师，主要研究领域：仿生与智能机器人、机电一体化。江苏省机器人与智能装备产业技术创新战略联盟理事长，《International Journal Of Information Acquisiton 》杂志编委，中国人工智能学会智能机器人专业委员会委员、中国自动化学会智能机器人专业委员会委员，国家自然基金委员会网评专家、国家发改委机器人领域评审专家；《ＲOBOTICA 》、《中国机械工程》、《机器人》、《北京化工大学学报》、《传感技术学报》、《中国激光》等期刊评审专家。获得全国五一劳动奖章、安徽省科技进步三等奖、中国产学研合作促进奖等。近五年主持参加多项国家科技计划、国家自然基金、中科院、省市各级项目；共发表论文128篇，其中SCI 收录14篇，EI 收录36篇；申请或获得发明专利37项；软件登记8项。在spring 出版社合作出版《Grasping in robotics 》英文专著等。 工业机器人的技术发展及其应用 骆敏舟1，方健2，赵江海 1 （1．中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所，江苏常州213164； 2．中国科学技术大学，精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027） 摘 要：介绍了工业机器人的发展史，指出了机器人产业将是未来十年国内装备制造业中成长 性最快的行业。同时介绍了工业机器人的分类和主要的应用领域，分析了工业机器人未来市场巨大需求的深层次原因，论述了工业机器人处于爆发式增长的必然性。在机器人研究方面，对我国工业机器人发展中亟待解决的问题进行了探讨，重点是工业机器人关键技术和基础零部件制造工艺。提出了工业机器人的发展方向和下一代工业机器人的基本构想，预测了下一代工业机器人的发展途径和发展的关键。 关键词：工业机器人；市场需求；关键技术；存在问题；下一代工业机器人 中图分类号：TP242文献标志码：A 文章编号：1671- 5276（2014）06-0001-04The Development and the Application of the Industrial Ｒobot Technology LUO Min-zhou 1，FANG Jian 2，ZHAO Jiang-hai 1 （1．Institute of Advanced Manufacturing Technology ，Changzhou 213164，China ； 2．University of Science and Technology of China ，Hefei 230027，China ） Abstract ：We first present the development history of the industrial robot simply．Based on the developing trends of the industrial ro-bot in the next decade ，we also indicate that the robot industry will become the fastest growing industry in the equipment manufactur-ing industry．In addition ，the reason of the huge demand of the robot in the industrial market is also analyzed．Besides ，the deeply reason that the industrial robot will inevitably become an explosive growth is discussed directly．Based on these descriptions ，the classification and its application of the industrial robot are also introduced clearly．Subsequently ，the serious problems which restrict our country ’s robot development are depicted from the view of the robot key technology and basic components．Conclusively ，the trends of the industrial robot development and thestructure of the next generation of robotsare also proposed at the end of this paper and the development path and the development core are also predicted at the end of this paper． Keywords ：industrial robot ；demand of the market ；key technology ；existence problem ；next generation of industrial robot 0引言 工业机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。因此它的发展与上述学科发展密 切相关。工业机器人在制造业的应用范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展 ［1-2］ 。 1机器人发展状况 1）国外发展概况 日本具有国际上最先进的机器人技术，就全世界范围 来看，全球工业机器人约有4成在日本。不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大 国”。日本在2004年5月发布的“新产业发展战略”中所 指出的7个产业领域，机器人产业也是其中之一，同时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上，并在近两年开始重新审视机器人产业政策 ［3］ 。 美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五、六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。据统计，截止到2009年底，美国运行工业机器人大约有19．4万台。目
2018 高职 工业机器人技术应用 试题7
2018年全国职业院校技能大赛 工业机器人技术应用赛项（高职组） 竞赛任务书 选手须知： 1.任务书共 23 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判申请 更换任务书。 2.竞赛过程配有两台编程计算机，参考资料放置在“D:\参考资料”文件夹下。 3.参赛团队应在4小时内完成任务书规定内容；选手在竞赛过程中创建的程 序文件必须存储到“D:\技能竞赛\竞赛编号”文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。 4.选手提交的试卷不得出现学校、姓名等与身份有关的信息，否则成绩无效。 5.由于错误接线、操作不当等原因引起机器人控制器及I/O组件、智能相机、 PLC、变频器、AGV的损坏以及发生机械碰撞等情况，将依据扣分表进行处理。 6.每一个任务具体测试要求根据评判要求现场给定或者试题给定。 7.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。 场次：工位号：日期：
竞赛设备描述： “工业机器人技术应用”竞赛在“工业机器人技术应用实训平台”上进行，该设备由工业机器人、AGV机器人、托盘流水线、装配流水线、视觉系统和码垛机立体仓库等六大系统组成，如图1所示。 机器人控制柜 主控柜 码垛机器人控制柜 立体仓库 码垛机器人 AGV小车 磁条托盘流水线装配流水线 防护栏 托盘回收仓 工业机器人 智能相机 图1 竞赛平台结构图 系统的主要工作目标是码垛机从立体仓库中取出工件放置于AGV机器人上部输送线，通过AGV机器人输送至托盘流水线上，通过视觉系统对工件进行识别，然后由工业机器人进行装配，装配完成后，再反向入库。图2为需要识别抓取和装配的工件，分别为机器人关节底座、电机模块、谐波减速器和输出法兰，默认的工件编号从左至右为1-4号。 图2 需要识别抓取和装配的工件 任务中3号和4号工件存在缺陷工件，类型编号分别为3A、4A，并且缺陷工件编号如图3所示。
机器人技术及其应用-谢存禧测试试卷答案
机器人技术测试试卷 班级：学号：姓名：分数： 一、填空题（1分*10=10分） 1、世界上第一台机器人于1954年诞生于美国，被称为世界第一的“机器人王国”是日本国。 2、大多数的机器人有四个共同的主要部件：1）机械部分，2）一个或多个传感器，3）控制器，4）驱动源。 3、要使机器人拥有智能，对环境变化做出反应，首先，必须使机器人具有感知环境的能力，用传感器采集信息是机器人智能化的第一步；其次，如何采取适当的方法，将多个传感器获取的环境信息加以综合处理，控制机器人进行智能作业，则是提高机器人智能程度的重要体现。 4、机器人的的视觉应用可以大致分为3类：视觉检验，视觉导引和过程控制，以及近年来迅速发展的移动机器人视觉导航。其应用领域包括电子工业、汽车工业、航空工业，以及食品和制药等各个工业领域。 二、选择题（2分*5=10分） 1．当代机器人大军中最主要的机器人为：(1) 1)．工业机器人2)．军用机器人3)．服务机器人4)．特种机器人 2．一个刚体在空间运动具有几个自由度(4) 1)．3个2)．4个3)．5个4)．6个 3．手部的位姿是由哪两部分变量构成的(2) 1)．位置与速度2)．姿态与位置 3)．位置与运行状态4)．姿态与速度 4．传感器在整个测量范围内所能辨别的被测量的最小变化量，或者所能辨别的不同被测量的个数，被称之为传感器的_____3____。 1)．精度2)．重复性3)．分辨率4)．灵敏度 5．测速发电机的输出信号为(1) 1)．模拟量2)．数字量3)．开关量4)．脉冲量 三、名词解释题：（3分*5=15分） 1.自由度：指描述物体运动所需要的独立坐标数。 2.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。 3.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
工业机器人应用技术课程标准
工业机器人应用技术课 程标准 文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
工业机器人应用技术课程标准一、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、电气控制与PLC、机电设备故障诊断与维修 后续课程：工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型：专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术，包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课，课程理论和应用技术紧密结合，使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体，设计课程结构；以职业岗位能力要求为基础，改革课程内容；以职业素质培养为主线，提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体，让学生了解工业机器人基本原理和应用技能为目标，选取基本工业机器人的机械机构和运动控
制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容，采用任务驱动的方式组织教学内容，以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识，培养学生了解和掌握工业机器人应用能力。教学的过程是：案例导入→相关知识→案例讲解→知识拓展。 五、课程的目标 （一）总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的使用的一般方法与流程，具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1、知识： 通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的结构，工业机器人的环境感觉技术，工业机器人控制，工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 （1）了解如何操作工业机器人，完成简单的动作。 （2）掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 （3）能分析出简单的故障所在。 （4）能设计出简单的末端操作器。