机器人数学基础

工业机器人常用坐标系介绍

工业机器人常用坐标系介绍 坐标系：为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行的位置指标 系统。 坐标系包含：1、基坐标系(Base Coordinate System) 2、大地坐标系(World Coordinate System) 3、工具坐标系(Tool Coordinate System) 4、工件坐标系(Work Object Coordinate System) 1、工具坐标系机器人工具座标系是由工具中心点TCP 与座标方位组成。 机器人联动运行时，TCP 是必需的。 1) Reorient 重定位运动(姿态运动)机器人TCP 位置不变，机器人工具沿座标轴转动，改变姿态。 2) Linear 线性运动机器人工具姿态不变，机器人TCP 沿座标轴线性移动。机器人程序支持多个TCP，可以根据当前工作状态进行变换。 机器人工具被更换，重新定义TCP 后，可以不更改程序，直接运行。 1.1.定义工具坐标系的方法：1、N(N=4)点法/TCP 法-机器人TCP 通过N 种不同姿态同某定点相碰，得出多组解，通过计算得出当前TCP 与机器人手腕中心点( tool0 ) 相应位置，座标系方向与tool0 一致。 2、TCPZ 法-在N 点法基础上，Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 3、TCPX，Z 法-在N 点法基础上，X 点与定点连线为座标系X 方向，Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 2. 工件坐标系机器人工件座标系是由工件原点与座标方位组成。 机器人程序支持多个Wobj，可以根据当前工作状态进行变换。 外部夹具被更换，重新定义Wobj 后，可以不更改程序，直接运行。

机器人机构学作业答案

机器人机构学作业 1.Point out the differences between the open chain robot mechanism and the closed chain robot mechanism in structure characteristics, movement characteristics and forward/inverse kinematics. 答：1）开链机器人的机构特点：各杆循序构成单链相邻连杆间通过转动副或移动副连接的开链机器人。开链机器人的自由度数等于该机器人的关节数。 运动特点：机器人的关节空间Q有机器人的变量的所有可能值构成，这也是机器人的位型空间，这是因为给定了关节转角也就给定了机器人所有连 秩，则此位型为奇异位型，机器人的在这一位型的运动不确定。 运动学正解：运动学把所有的关节变量都看作是转角，当给定彝族关节转角θ∈Q，希望确定工具坐标系相对与基础坐标系的位型。运动学正解可 开链机器人的运动学正解映射可以通过将有各关节引起的刚体运动加以 这是相邻连杆的坐标系的相对表示的开链操作器运动学正解的一般公式。用各关节的运动由位于关节轴线 的运动旋量产生。将各关节加以组合， 此式称为机器人运动学正解的支书积公式。 移动的实际循序无关。 运动学逆解：给定工具坐标系所期望的位型，找出该位型的关节转角。

获得θ∈Q。该问题可能有多解、唯一解或无解。求解运动学逆解问题时，首先要将问题细分为几个子问题。每个子问题可能无解、有一个解或多个解，这与末端执行器的给定位置有关。如果该位型超出机器人的工作空间，那么肯定无解，且至少有一个子问题无解。当位型空间处于工作空间内，且有多组关节转角对应与末端执行器的同一个位置映射，此时出现多解。如果某个子问题有多解，那么整个求解过程应考虑每个解的情况。 2）闭链机器人的机构特点：它是一种在末端执行器与机器人基座之间有两个或多个分支运动链连接的机器人。相对于开链机器人而言，闭链机器人具有刚性大和便于布置驱动装置等优点。 运动特点：对于并联机构，如果在某一位型其机构方程降秩，则在该位型机器人是运动奇异的。在这种情况下，执行器就会失去在某个方向上瞬时运动的能力。这一点与串联机构奇异位型的描叙。然而在该位型，尚不能确定机构中那些关节是主动的，那些关节是被动的。如果并联机构的关节都是主动的，则仅存在所能发生的奇异性。如果并联机器人中仅有部分关节都是主动的，这样就会导致额外的奇异性，称之为驱动奇异性。 运动学正解：可以通过令每个分支运动链所确定的末端执行器的位置相等来描叙。假设机器人的第一个分支运动链（包括末端执行器）有n1个关节，第二个分支运动链（包括末端执行器）有n2个关节，则运动学正解可 机器人关节转角之间的约束，正是由于这些约束的存在，从而仅须确定关节变量的子集就能控制末端执行器的位置，而其余关节转角的变量的取值必须满足上式。由于关节变量受到上式的限制，并联机器人的关节空间就不是简单地象开链机构那样为各关节空间的笛卡儿积。相反，它是满足上式的子集 关节数和构件数做仔细分析。 运动学逆解：并联机器人的运动学逆解问题可以通过对联基座和末端执行器的各开链机构运动学逆解的处理来解决。

《机器人机构学》课

《机器人机构学》课程 一．教学内容 1． 机器人机构的组成，类型及特性参数。 2． 机器人机构研究的数学基础：齐次坐标，坐标变换，刚体运动的矩阵表示等。 3． 机器人机构运动学：末端执行器的描叙，D-H 变换矩阵，运动学正解，运动学逆解及其优化，微分运动，雅可比矩阵的建立等。 4． 机器人机构的工作空间分析。 5． 机器人机构轨迹规划：关节空间的轨迹规划和直角坐标空间的轨迹规划。 6． 机器人机构动力学：牛顿-欧拉方法，拉格朗日方程法。 二．参考书 1． 徐卫良，钱瑞明译。《机器人操作的数学导论》，机械工业出版社，1998 三．要求 1． 阅读上叙教学内容。 2． 在国内外刊物上查阅两篇与上叙内容相关的研究论文，精读后加以介绍。 3． 完成以下指定作业。 四．作业 1．简叙开链机器人机构与闭链机器人机构在机构特点，运动特点及运动正逆解方面的差异。 2． 若开链机器人的雅可比矩阵J 为方阵，其行列式∣J ∣=0的机构位姿。试分析奇异位姿的种类及对应的机构机构几何特性与运动特 性。 3． 3.运动参数关系及对应的机构位置设 T a a a a ] ,,[321=为三维矢量， ∧ a 是其对应的反对称矩阵，即 ∧ a = ???? ? 001 2 1323a a a a a a ----???? ? 。试证明 = ∧ ∧ ) +(I ) -(I 1 -αα??? ? ????? ? +--+---+-++---++2 3 2 22 1132211312 3 2 22 1321231312 322212 1) (2) (2)(21)(2)(2)(21113a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 5.空间绕两轴线旋转至给定距离：如图所示，已知是表示1ξ、2ξ交两轴位置的单位矢量，P 、q 为表示空间两点的单位矢量 P 、1q 、2q 为表示空间三个点的矢量。现将点P 先绕轴2ξ旋转，再绕轴1ξ旋转，使得P 点的最后位置q 至1q 的距离 为1ξ，至2q 点的距离为2ξ。试求1θ和2θ及有解的条件。 7． 对于图示4种三自由度开链机器人机构，若描叙K 点线速度与关节角速度关系的雅可比矩阵的行列式值为1，试分析此时的几何 运动参数关系及对应的机构位置。 五．解题 1． 解 1）开链机器人的机构特点：各杆循序构成单链相邻连杆间通过转动副或移动副连接的开链机器人。开链机器人的自由度数等 于该机器人的关节数 运动特点：机器人的关节空间Q 有机器人的变量的所有可能值构成，这也是机器人的位型空间，这是因为给定了关 节转角也就给定了机器人所有连杆的位置。对于转动副，关节变量用转角[)πθ2,0∈i 给出，对于移动副，用轴

第19届中国青少年机器人竞赛机器人综合技能比赛主题与规则

第19届中国青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题与规则 1 机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的比赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我国青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2 比赛主题 本届机器人综合技能比赛的主题为“华夏文明”。 华夏文明是世界上最古老的文明之一，也是世界上持续时间最长的文明。在浩瀚的历史长河中，中华民族五千年文明，书写着永不停息、对完美幸福的追求，展示着永不磨灭、对民主富强的探寻。 站在时代的今天，让我们暮然回首：一个民族，要独立、要生存、要发展，不仅仅需要强大的民族经济、需要坚实的物质基础，还需要强烈的民族自信心与自尊心，更需要一种博大深沉的民族精神。这是支撑一个民族存在与发展的强大精神动力与精神支柱。 千百年来，中华民族之所以能够历经磨难而不衰，饱尝艰辛而不屈，千锤百炼而愈加坚强，一个重要原因就是在历史的长河中，有众多伟大的人塑造了中华民族精神。忆古思今，传承了五千年的民族精神正等待我们去发扬光大。 本届比赛通过用机器人模拟古代文明典故，加深青少年对华夏文明了解，培养青少年的创新科技探索能力，激发青少年的民族精神和文化自信。 3 比赛场地与环境 3.1 场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置将在赛前发的赛题中确定。

图1 比赛场地示意图 3.2 赛场规格与要求 3.2.1 机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高200mm，厚15～20mm。为提高参赛队应变能力，正式比赛的场地会有变化，场地长度为3000～6000mm，宽度2000～4000mm；基础拼装块为用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板，有可能进行100%-200%的等比例放大，场地道具尺寸不变。淡蓝色的8块拼装块可换。第4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的固定拼装块上。 3.2.2 两种拼装块刷白色亚光漆；用黑色亚光漆画出（或用黑色胶纸粘贴）宽度为20～25mm 的引导线；以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3 每个固定拼装块被黑色引导线分为东北、东南、西南、西北四个分区。 3.2.4 场上有一块长500mm、宽500mm刷白色亚光漆的锥台，是机器人的待命区，如图2所示。机器人要从待命区启动，完成任务后还要回到待命区。锥台上虽画有黑色引导线，但机器人可以从任何一边上下。 图2 锥台尺寸（mm）

机构学与机器人学报告

学生姓名、专业曹中臣火炮自动武器与弹药工程 资料整合、制作PPT 学生姓名、专业吕佼珂火炮自动武器与弹药工程 组织协调，搜集资料 学生姓名、专业程阳机械工程 搜集资料及整理 学生姓名、专业孙俊荣机械制造及自动化 PPT演讲 学生姓名、专业韩如锋火炮自动武器与弹药工程 研究问题，处理课堂提问，撰写报告

军用机器人 1. 国内外研究状况和应用情况 历史上，高新技术大多首先出现在战场上，军用机器人更不例外。早在第二次世界大战期间，德国人就研制并使用了扫雷及反坦克用的遥控爆破车，美国则研制出了遥控飞行器，这些都是最早的机器人武器。随着科学技术的飞速发展，军用机器人的研制也倍受重视。二战以后，现代军用机器人的研究首先从美国开始，1966年，美国海军使用机器人“科沃”，潜至750m深的海底，成功地打捞起一枚失落的氢弹。之后，美、前苏联等国又先后研制出“军用航天机器人”、“危险环境工作机器人”、“无人驾驶侦察机”等。 机器人的战场应用也取得突破性进展。1969年，美国在越南战争中，首次使用机器人驾驶的列车，为运输纵队排险除障，获得巨大成功。自此以后，世界各军事大国开始竞相“征召”这种不畏危险恶劣环境、可连续工作、不避枪林弹雨、不食人间烟火的“超级战士”服役。 据外刊透露，前苏联、美、日、英等国，都制订了发展军用机器人的宏伟计划，仅美国列入研制计划的各类军用机器人就达100多种，前苏联也有30多种，有的已获得可喜成果。上世纪90年代，在接连不断的局部战争的推动下，军用机器人的发展产生了质的飞跃。在海湾、波黑及科索沃战场上，无人机大显身手；在海洋，机器人帮助人们清除水雷、探索海底的秘密；在地面，机器人为联合国维和部队排除爆炸物、扫除地雷；在宇宙空间，机器人成了考察火星的明星。 总之，随着新一代军用机器人自主化、智能化水平的提高并陆续走上战场，“机器人战争”时代已经不太遥远。美国《未来学家》杂志预测，到2020年，战场上的机器人数量将超过士兵的数量。一种高智能、多功能、反应快、灵活性好、效率高的机器人群体，将逐步接管某些军人的战斗岗位。机器人成建制、有组织地走上战斗第一线已不是什么神话，可以肯定，在未来军队的编制中，将会有“机器人部队”。尸横遍野、血流成河的战斗恐怖景象很可能随着机器人兵团的出现而成为历史。机器人大规模走上战争舞台，将带来军事科学的真正革命。

18届中国青少年机器人综合技能比赛规则

第十八届中国青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题与规则 1 机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的竞赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我国青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2 比赛主题 本届机器人综合技能比赛的主题为“海洋开发”。 海洋是地球上最广阔的水体，自古以来人类就与海洋有着密切的联系，海洋能源、资源的开发与利用，是人类维持自身的生存与发展，拓展生存空间的可行途径。人类的海洋经济活动以及建立的海洋经济关系，经历了一个漫长的历史发展过程，如今向海洋进军，开发利用海洋资源，成为现今扩大人类生存空间、增加资源储备的重要出路。世界各国对海洋资源和开发高度关注，不断强化海洋发展战略，运用高科技进行海洋的开发与管理。中国正是这样一个海洋国家，而且是世界上最早开发、利用海洋，发展海洋经济的国家之一。 海洋开发可分为海洋油气资源、生物资源、海洋能源、海水综合利用和海洋环境保护等专项开发技术。现代海洋开发活动中，海洋石油、天然气的开发、海洋捕捞属于已成熟的产业，正在进行技术改造和进一步扩大生产。海水淡化、潮汐发电、海底隧道等正在迅速发展，因此海洋开发具有极大的发展前景。 本届比赛就是用机器人模拟海洋资源开发，加深青少年对海洋这个大宝库的了解，培养青少年的海洋、海权意识和科技探索能力。 3 比赛场地与环境 3.1 场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。

T-01-O-O-工业机器人运动学的数学基础-教案

授课章节 工业机器人运动学的数学基础 授课形式 讲授 授课时间 第 周 周 （ 月 日） 第 至 节 教学目标 知识目标：了解空间点、向量、坐标系及刚体的表示。 能力目标：能用数学模型表示空间点、向量、坐标系及刚体。 素质目标：提高自学意识 教学重点 空间点、向量、坐标系及刚体的表示 教学难点 空间点、向量、坐标系及刚体的数学模型 教 学 过 程 方法手段 时间分配 导入 为了描述机器人末端执行器位置和姿态与关节变量空间之间的关系，通常需要以数学形式来对机器人的运动进行分析研究，其中矩阵常用来表示空间点、 空间向量、坐标系平移、旋转以及变换，还可以表示 坐标系中的物体和其他运动元件。 3分钟 介绍 重点讲解及任务分析 一、 空间点的表示 如图所示，空间点P 在空间中的位置，可以用它的相对于参考坐标系的三个坐标来表示： x y z P a i b j c k =++ 二、空间向量的表示 向量可以由三个起始和终止的坐标来表示。如果一个向量起始于点A ，终止于点B ，那么它可以表示为()()()AB x x y y z z P B A i B A j B A k =-+-+-。特殊情况下，如果一个向量起始于原点（如图4-1-2所示），则有： x y z P a i b j c k =++ 42分钟（视频、PPT 、动 画）

三、坐标系的表示 一个中心位于参考坐标系原点的坐标系由三个向量表示，通常 着三个向量相互垂直。 四、刚体的表示 在外力作用下,物体的形状和大小（尺寸）保持不变，而且内部各部分相对位置保持恒定(没有形变)，这种理想物理模 型称之为刚体。增加刚体的定义： 体上任意两点的连线在平动中是平行且相等的。 刚体上任意质元的位置矢量不同，相差一恒矢量，但各质元的位移、速度和加速度却相同。因此，常用“刚体的质心” 来研究刚体的平动。 一个物体在空间的表示可以这样实现：通过在它上面固连一个坐标系，再将该固连的坐标系在空间表示出来。由于这个 坐标系一直固连在该物体上，所以该物体相对于坐标系的位姿 是已知的。因此，只要这个坐标系可以在空间表示出来，那么 这个物体相对于固定坐标系的位姿也就已知了 练 习 作 业

第十三章 工业机器人机构学

第十三章工业机器人机构学 提要 介绍了工业机器人的组成原理、分类与工作性能特点。 研究了坐标变换与空间物体的位姿与位移的齐次坐标表达;研究了已知各个关节的相对运动时,如何确定工业机器人末端操作器的位姿；研究了已知目标对象的位姿时,如何确定工业机器人各个关节的相对运动量。 １3．1 概述 工业机器人是用来搬运材料、零件与工具,进行焊接与喷涂的可再编程的多功能机械手，通过调用不同的程序来完成预设的多种工作任务。

1３.2 工业机器人的组成 工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个系统是驱动系统、机构与结构系统、感觉系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统和控制系统。 １.机器人的机构与结构系统 工业机器人的机械部分由三部分组成,即机身、手臂和末端操作器。机身可以是固定的,也可以是移动的。手臂进一步划分为上臂和下臂,上臂与机身形成肩关节，上臂与下臂形成肘关节,下臂与末端操作器形成碗关节，如图1３.3所示。

2. 机器人手部的机构与结构系统 1) 具有一个相对自由度的末端操作器 2) 具有多个自由度的末端操作器

1３．3工业机器人的分类与性能 1）直角坐标型 直角坐标型操作机如图1３．6所示，它有三个移动关节(PPP),可使末端操作器作三个方向的独立位移。 该种型式的工业机器人，定位精度较高,空间轨迹规划与求解相对较容易，计算机控制相对较简单。它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对较差，运动的速度相对较低。

２)圆柱坐标型 圆柱坐标型操作机如图１３.７所示,它有两个移动关节和一个转动关节(PPＲ)，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r,θ)坐标予以表示。该种型式的工业机器人，空间尺寸较小,工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点是末端操作器离z轴愈远,其切向线位移的分辨精度就愈低。 3) 球坐标型 球坐标型操作机如图1３.８所示,它有两个转动关节和一个移动关节(RＲP),末端操作器的安装轴线之位姿由(θ,φ, r)坐标予以表示。该种型式的工业机器人,空间尺寸较小,工作范围较大。

机器人综合技能比赛补充说明【模板】

机器人综合技能比赛补充说明 本届宁夏赛区机器人综合技能比赛的场地与竞赛规则遵从国赛规则。裁判组按国赛规则标准执裁，时间安排、比赛过程尽力追随国赛比赛的过程，以锻炼我区参赛队员的竞技能力。缘于国赛官方网站的机器人综合技能比赛的规则答疑（https://www.360docs.net/doc/1e17430541.html,/MatchItem/matchin dex-1.aspx）到目前还没有开放，使得我们裁判组失去了更深入一步学习的依据，为更公平、公证、顺利地裁判带来困难，但请大家放心：我们就以本届国赛规则为裁判的依据，尽全力公平、公正执裁。 本届比赛与往年相比，在时间安排与比赛流程上做了一些调整： 1、参赛队所有组别（小学、初中、高中）同时进行比赛；30日上午8:20开始检录，要求所有参赛队提前作好准备。 2、参赛队员将机器人以散件的方式接受检录，因继续拆散部件所耽误的时间，责任完全由自己承担，也可能会消耗自己赛前的准备时间。 3、用于编程的电脑与插线板，自备。队员不得携带U盘、光盘、无线路由器、手机、相机等存储和通信器材。参赛队员在未经裁判长允许的情况下私自与教练员或家长联系，将被取消比赛资格。 4、比赛期间非特殊情况，参赛队不能擅自离开赛场。 5、比赛时间8:30－17:00。参赛队需要在赛场进行午餐，午餐各队自己解决，请各参赛队老师告知学生提前做好准备，由于持续时间长、比赛任务重，各队一定要自己保证能量的补充。 6、本届比赛提供一个调试区赛台，两个比赛赛台，比赛3轮。 7、参赛队需要在现场搭建和调试机器人，时间为2小时，时间到后快速导入机器人程序并按编号将机器人统一封存，等待第一轮比赛。 8、每队第一轮比赛结束后，参赛队方可带回机器人在调试区继续调试机器人；还没有进行第

第20届中国青少年机器人竞赛机器人创意比赛主题与规则

第二十届中国青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题与规则 1机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的比赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我国青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2比赛主题 本届机器人综合技能比赛的主题为“垃圾分类助力环保”。 实行垃圾分类，关系广大人民群众生活环境，关系节约使用资源，也是社会文明水平的一个重要体现。将生活垃圾分为四类：可回收物、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾，对应的垃圾桶以蓝、红、绿、灰四种颜色表示。我们应以生活垃圾分类为载体，培养一代人良好的文明习惯、公共意识和公民意识；开展青年志愿活动，鼓励和引导青少年积极参与生活垃圾分类；动员家庭积极参与，大力传播生态文明思想和理念，引导家庭成员从自身做起，自觉成为生活垃圾分类的参与者、践行者、推动者。 本届比赛通过用机器人模拟垃圾分类，加深青少年对生活垃圾分类的了解，培养青少年的创新科技探索能力，为改善生活环境作努力，为绿色发展、可持续发展作贡献。 3比赛场地与环境 3.1场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置将在赛前发的赛题中确定。 图1 比赛场地示意

3.2赛场规格与要求 3.2.1 机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高200mm，厚15～20mm。为提高参赛队应变能力，正式比赛的场地会有变化，场地长度为3000～6000mm，宽度2000～4000mm；基础拼装块为用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板，有可能进行100%-200%的等比例放大，场地道具尺寸不变，淡蓝色的8块拼装块可换。第4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的固定拼装块上。 3.2.2 两种拼装块刷白色亚光漆，用黑色亚光漆画出（或用黑色胶纸粘贴）宽度为20～25mm的引导线；以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3 每个固定拼装块被黑色引导线分为东北、东南、西南、西北四个分区。 3.2.4 场上有一块长500mm、宽500mm刷白色亚光漆的锥台，是机器人的待命区，如图2所示。机器人要从待命区启动，完成任务后还要回到待命区。锥台上虽画有黑色引导线，但机器人可以从任何一边上下。 图2 锥台尺寸（mm） 3.2.5 在黑色引导线的十字或丁字交叉处，可能会出现50mm×50mm的深蓝色转弯标志。机器人在遇到转弯标志时的正确动作方式如图3所示。 图3 转弯标志及允许的出路口行驶方向 3.2.6 往届机器人竞赛中所用的部分可换拼装块的图形可能沿用，但也会有一些新的图形。有些可换拼装块上可能有6mm高的突起、坡度约12°的坡道、宽320mm高320mm的涵洞，也可能会出现没有引导线的空白或者有彩色图案的拼装块，等等。 3.2.7 比赛场地尺寸的允许误差是±5mm，拼装块尺寸的允许误差是–3mm，对此，参赛队设计机器人时必须充分考虑。 3.2.8 拼装的场地尽可能平整，但接缝处可能有2mm的高低差和2mm的间隙。 3.2.9 待命区、转弯标志的位置、非十字引导线拼装块的图形以及位置和方向，等等，在赛前

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.

南京理工大学2016《机构学与机器人学》考试安排

南京理工大学2016《机构学与机器人学》考试安排 考试时间：2016年7月1日星期五下午：14：30—16：30 考试地点：第三教学楼 教室安排：见下表 序号学号姓名教室1115101000002周怡帆Ⅲ-102 2115101000004张鹤词Ⅲ-102 3115101000005卓兴成Ⅲ-102 4115101000006徐志伟Ⅲ-102 5115101000009曹月明Ⅲ-102 6115101000010慎庸熙Ⅲ-102 7115101000011曹石Ⅲ-102 8115101000014周连成Ⅲ-102 9115101000016邵城Ⅲ-102 10115101000017强旭辉Ⅲ-102 11115101000018程超Ⅲ-102 12115101000019张亚辉Ⅲ-102 13115101000020盛玉龙Ⅲ-102 14115101000027陆金虎Ⅲ-102 15115101000031张雅Ⅲ-102 16115101000032周光东Ⅲ-102 17115101000033卞正军Ⅲ-102 18115101000034尚宇晴Ⅲ-102

19115101000035韩飞Ⅲ-102 20115101000038赵森森Ⅲ-102 21115101000039李明川Ⅲ-102 22115101000041李猛Ⅲ-102 23115101000042孟鹏Ⅲ-102 24115101000048管理Ⅲ-102 25115101000053王心怡Ⅲ-102 26115101000055余乃文Ⅲ-102 27115101000057马文瑞Ⅲ-102 28115101000058徐洋洋Ⅲ-102 29115101000062韩戴如Ⅲ-102 30115101000063王振Ⅲ-102 31115101000064曹康Ⅲ-102 32115101000066王陶蓉Ⅲ-102 33115101000068赵宇豪Ⅲ-102 34115101000071卢彬Ⅲ-102 35115101000072王志荣Ⅲ-102 36115101000073王江华Ⅲ-102 37115101000074包俊Ⅲ-102 38115101000076雷超Ⅲ-102 39115101000077董伟Ⅲ-102 40115101000078李斌丰Ⅲ-102 41115101000079朱朔Ⅲ-102 42115101000081汪远远Ⅲ-102 43115101000083杜烨Ⅲ-102

机器人基础教学大纲A

《机器人基础》教学大纲A 1 课程的基本描述 课程名称：机器人基础The Basic of Robot Technology 课程编号：0102E07W 课程性质：专业方向课适用专业：机械电子工程、机械设计制造及其自动化教材选用：机器人技术基础，柳洪义编著，冶金工业出版社，2002 总学时：30 理论学时：24 实验学时： 6 课程设计：无 学分： 2 开课学期：7 前导课程：高等数学、电工技术、电子技术、C语言程序设计、工程测试与信息处理、计算机控制技术 后续课程：计算机集成制造技术 2 教学定位 2.1 能力培养目标 《机器人基础》是机械、控制、电气和电子工程、计算机科学等领域相互交叉渗透的一门学科。主要内容包括：机器人相关主要部件及子系统简介；物体空间位置的表示；机器人的运动学正、逆解；机器人及作业的静力学分析及力控制技术；机器人作业路径规划及驱动控制系统的规划设计等。 本课程的教学目的是使学生对机器人技术有一个明确的概念。掌握机器人运动学、静力学、动力学计算及运动规划设计方法，对工业机器人的机械结构及驱动系统的运动控制设计有一般性的了解。了解机器人传感器、机器人控制、机器人编程、机器人的应用等，建立机器人系统的完整概念。 本课程注重理论联系实际，在讲清基本概念的同时，以适当的机器人系统实例，结合在工程应用中的实际，通过学生自己动手编制程序、操作和实验，掌握必要的知识，为学生将来运用机器人技术的理论和知识解决工程实际问题打下坚实的基础。 2.2 课程的主要特点 本课程是机械设计制造及其自动化专业的选修课。机器人技术融合了机械、电子技术、计算机及控制技术等多门学科，但由于教学对象是机械设计制造及自动化专业的学生，学时较少，教学内容的取舍上应尽可能结合机电控制的特点。

某学校机器人实验室筹建与发展方案

***市实验高中 机 器 人 实 验 室 筹 建 与 发 展 方 案 2015年3月

目录 一、意义 (2) 二、指导思想 (3) 三、目标规划 (3) 四、初期重点工作 (4) (一)组织机构建设 (4) (二)组织教师培训 (5) (三)加强队组活动，开展相关活动 (5) (四)校本机器人教材开发 (6) (五)监测评价 (6) 五、保障措施 (6) 附件1： (8) 附件2： (13) 附件3： (16) 一、意义 中小学机器人教育与实践活动，是落实新课标要求，开展素质教育的一项崭新的内容。教育部从二○○三年起，把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动，同时普通高中新课程已将人工智能技术及简易机器人制作列入选修内容。目前，发达国家已把机器人教学实践活动作为中小学信息技术的必修课。在我国

的上海、广东等发达地区，已开展了中小学机器人教育教学的试点工作，并取得了一定的实践经验。鉴于此,我校也应当开展中小学机器人教育教学工作。为此，我们仍有很多大量的工作要做。 二、指导思想 丰富中小学学生生活；激发创新精神；培养实践能力，大力推进学生素质教育。 三、目标规划 1、总体建设目标 通过开展机器人搭建、编程、创意等实践活动，开发学生的创新思维，培养和提高学生的动手实践能力；探索中小学机器人课程建设的规律和方法；加快我校中小学校机器人实验室建设；提高我校中小学机器人硬件开发水平和软件研发能力。 提高学校信息化教育水平，普及机器人基础知识，培养学生的信息素养、创新精神及实践能力，培养机器人后备人才，为实施“科教兴国、人才强国”战略奠定扎实基础。利用一至三年时间，建设健全的我校机器人实验室。 2、具体实施目标 （1）筹措资金，利用3-4个月的时间，分步骤有计划地建设符合学校发展实际的多功能机器人技术实验室（建设方案详见附件1）。

智能制造机器人综合技能比赛主题与规则

（智能制造）机器人综合技能比赛主题与规则

第十二届中国青少年机器人竞赛机器人综合技能比赛主题与规则 1机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的竞赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我国青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。 2竞赛任务 本届机器人综合技能比赛的主题为“机器人嘉年华”。 比赛中，参赛队要在三个有不同任务的场地上运行自己的机器人，机器人从待命区出发，在尽可能短的时间内展示自己的各种技能，完成那些任务，获取尽可能高的得分。 经过比赛，学生们不仅完成自己的比赛机器人，也提升了对科技和利用科技来积极影响周围世界的认识。 3比赛场地与环境 3.1场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。 图1比赛场地示意图 3.2赛场规格与要求 3.2.1机器人比赛场地的内部尺寸为长3000mm、宽2000mm。用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板制成的拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高150mm，厚15～20mm。场地中央有放置8块可换拼装块的位置。可换拼装块的数量和具体位置在赛前公布。如果可换拼装块不足8块，由带黑色十字引导线的固定拼装块补足。第4节中所述的

机器人要完成的任务一般分布在场地周围的16块带黑色十字引导线的固定拼装块中。 3.2.2两种拼装块刷白色亚光漆，用黑色亚光漆画出宽度为20～25mm的引导线（或用黑色胶纸粘贴）。以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3场上有一块长500mm、宽500mm的锥台，是机器人的待命区，如图2所示。机器人要从待命区启动，完成任务后还要回到待命区。 图2锥台尺寸（mm） 3.2.4在黑色引导线的十字或丁字交叉处，可能会出现50mm×50mm的深蓝色转弯标志。机器人在遇到转弯标志时的正确动作方式如图3所示。 图3转弯标志及允许的出路口行驶方向 3.2.5往届机器人竞赛中所用的部分可换拼装块的图形可能沿用，但也会有一些新的图形。有些可换拼装块上可能有6mm高的突起、坡度约12°的坡道、宽320mm高320mm的涵洞。 3.2.6比赛场地尺寸的允许误差是±3mm，拼装块尺寸的允许误差是–2mm，对此，参赛队设计机器人时必须充分考虑。 3.2.7拼装的场地尽可能平整，但接缝处可能有2mm的高低差和2mm的间隙。 3.2.8待命区、转弯标志的位置、非十字引导线拼装块的图形以及位置和方向，等等，在赛前准备时公布。场地一经公布，在该组别的整个比赛过程中不再变化。 3.3赛场环境 机器人比赛场地环境为冷光源、低照度、无磁场干扰。但由于一般赛场环境的不确定因素较多，例如，场地表面可能有纹路和不平整，边框上有裂缝，光照条件有变化等等。参赛队在设计机器人时应考虑各种应对措施。 4可能的机器人任务及得分

综合技能竞赛主题及规则-福建青少年科技活动中心

第十六届福建省青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题与规则 1 机器人综合技能比赛简介 机器人综合技能比赛是福建省青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的，可以在赛前公布的竞赛场地上，按照本规则进行比赛活动。 在福建省青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度，激发我省青少年对机器人技术的兴趣，培养动手、动脑的能力。为参加全国青少年机器人竞赛选拔参赛队。 2 比赛主题 本届机器人综合技能比赛的主题为“海洋开发”。 海洋是地球上最广阔的水体，自古以来人类就与海洋有着密切的联系，海洋能源、资源的开发与利用，是人类维持自身的生存与发展，拓展生存空间的可行途径。人类的海洋经济活动以及建立的海洋经济关系，经历了一个漫长的历史发展过程，如今向海洋进军，开发利用海洋资源，成为现今扩大人类生存空间、增加资源储备的重要出路。世界各国对海洋资源和开发高度关注，不断强化海洋发展战略，运用高科技进行海洋的开发与管理。中国正是这样一个海洋国家，而且是世界上最早开发、利用海洋，发展海洋经济的国家之一。 海洋开发可分为海洋油气资源、生物资源、海洋能源、海水综合利用和海洋环境保护等专项开发技术。现代海洋开发活动中，海洋石油、天然气的开发、海洋捕捞属于已成熟的产业，正在进行技术改造和进一步扩大生产。海水淡化、潮汐发电、海底隧道等正在迅速发展，因此海洋开发具有极大的发展前景。 本届比赛就是用机器人模拟海洋资源开发，加深青少年对海洋这个大宝库的了解，培养青少年的海洋、海权意识和科技探索能力。 3 比赛场地与环境 3.1 场地 图1是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。

机器人研究著名机构

机器人研究著名机构 1卡内基·梅隆大学 卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University简称CMU）坐落在宾夕法尼亚州的匹兹堡(Pittsburgh)，是一所享誉世界的私立顶级研究型大学，该校拥有全美顶级计算机学院和戏剧学院，该校的艺术学院，商学院，工学院以及公共管理学院也都在全美名列前茅。该校由工业家兼慈善家安德鲁·卡内基于1900年创建，当时名为卡内基技术学校，建立之初的教育目标是“为匹兹堡的工人阶级子女提供良好的职业培训”。1912年改名为卡内基技术学院，开始向以研究为主的美国重点大学转变。2012年在国内与中山大学合作建立中山大学—卡内基梅隆大学联合工程学院（SYSU- CMU Joint Institute of Engineering，简称JIE）。实现强强联合和优势互补，为国内外学生提供世界一流的工程教育。 卡内基梅隆大学还是NASA航空航天科研任务的主要承制单位之一,该校的机器人研究所从事过自动驶车、月球探测步行机器人,单轮陀螺式滚动探测机器人的研究。 2加州大学伯克利分校 加利福尼亚大学伯克利分校(University of California-Berkeley,简称UCB)是一所美国公立研究型大学，也是世界上最负盛名且是最顶尖的公立大学。位于旧金山东湾伯克利市的山丘上。1873年迁至圣弗朗西斯科（旧金山）附近的伯克利市。伯克利加大是加利福尼亚大学中最老的一所。它也是美国大学协会（Association of American Universities）创始会员之一。其吉祥物蜕变自加

州徽号，故其学生亦常自称“金色小熊”。加州大学伯克利分校与斯坦福大学、麻省理工学院等一同被誉为美国工程科技界的学术领袖，其常年位居泰晤士报全球大学排行前十名。 该校的机器人和智能机器实验室，致力于用机器人复制动物的行为。该校的自动化科学和工程实验室从事更广泛的机器人功能的研究，如机器人辅助外科手术和自动化制造。还有计算机可视化小组，学生可以学到如何帮助机器人能“看的见”。 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室机器人技术与系统国家重点实验室成立于2007年，是我国最早开展机器人技术研究的单位之一，其前身主体是1986年成立的哈尔滨工业大学机器人研究所。早在上个世纪80年代，即研制出我国第一台弧焊机器人和第一台点焊机器人。目前重点实验室设有国家“863计划”智能机器人机构网点开放实验室、国家“863计划”成果产业化基地、黑龙江省机器人技术重点实验室、黑龙江省机器人技术工程中心、中德空间机器人技术联合实验室、宇航空间机构及控制技术国防科工委重点学科实验室等机构。 研究方向 1先进机器人构型的创新及优化设计 机器人机构型综合的原理与数学描述理论与方法； 机器人机构多尺度效应和跨尺度运动的设计理论； 极端环境(真空、高低温、粒子辐射、微重力、高压强等环境)下机器人机构的设计理论、失效理论以及可靠性分析和全生命周期设计；

工业机器人技术专业教学标准

工业机器人技术专业教学标准 专业名称工业机器人技术专业 专业代码 560309 招生对象普通高中毕业生/中等职业学校毕业生 学制与学历三年 专科 就业面向 本校工业机器人技术专业面向汽车制造业、机械装备制造业、电工电子及其它制造业的从事工业机器人安装、调试与维护、工业机器人销售等工作的人才。 初始岗位：工业机器人销售员、工业机器人维修工、工业机器人机械安装员、工业机器人电气安装员、工业机器人机械调试员、工业机器人电气调试员。 发展岗位：工业机器人编程工程师、工业机器人机械安装工程师、工业机器人电气安装工程师、工业机器人市场营销策划师。 培养目标与规格 一、培养目标 本专业主要面向智能制造装备、汽车、机械加工、食品、新能源等行业，以及工业机器人制造企业、系统集成企业，主要从事自动化成套装备中工业机器人工作站的现场编程、调试维护、人机界面编程、系统集成等生产技术岗位，以及工业机器人销售和售后服务岗位，掌握工业机器人编程操作、维护管理、调试维修等专业知识与技能，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力，服务于生产一线的高素质技术技能型人才。

二、培养规格 （一）素质结构 1. 思想政治素质 具有科学的世界观、人生观和价值观，践行社会主义荣辱观；具有爱国主义精神：具有责任心和社会责任感；具有法律意识。 2. 文化科技素质 具有合理的知识结构和一定的知识储备；具有不断更新知识和自我完善的能力；具有持续学习和终身学习的能力；具有一定的创新意识、创新精神及创新能力；具有一定的人文和艺术修养：具有良好的人际沟通能力。 3. 专业素质 掌握工业机器人编程操作、维护管理、调试维修等专业知识与技能，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力；具有一定的数理与逻辑思维；具有一定的工程意识和效益意识。 4. 职业素质 具有良好的职业道德与职业操守；具有较强的组织观念和集体意识。 5. 身心素质 具有健康的体魄和良好的身体素质；拥有较积极的人生态度；具有良好的心理调适能力。 （二）知识结构 1. 工具性知识 工具性知识包括英语、计算机基础等。 2. 人文社会科学知识 人文社会科学知识包括政治学、社会学、法学、经济学、管理学、思想道德、职业道德、沟通与演讲等。 3. 自然科学知识