工业机器人说课材料
工业机器人讲座
在商业应用上，使用最多的是Bendix球型手腕。
1.6 机器人关节结构 1.6.1 回转关节的组成 原动件：伺服电机 传动系统：精密减速器，可为谐波齿轮传动，精密摆线传动，RV传动之一 关节轴承：十字交叉滚子轴承或深沟球轴承
图1.8 十字交叉滚子轴承
（1）回转关节的内部布局 同轴式： 电机轴与减速器输出轴共线，输出轴为实心轴，无需从内部穿引线缆。 偏置式： 电机轴与减速器输出轴不共线，输出轴为空心轴，便于从内部穿引线缆
工业机器人技术讲座
天津大学机械工程学院 报告人：王刚
1、工业机器人 1.1 工业机器人重要性 现代制造业的三大支柱:
• NC（数控）机床 • PLC（可编程逻辑控制器） • 工业机器人 1.2 工业机器人分类 （1）按机构形式分类
串联机器人
• 直角坐标机器人 • 水平多关节机器人（SCARA） • 垂直多关节机器人
（3）自动立体仓库
升降机
仓内小车
吊挂小车
图1.34 立体仓库
线性运动： 原动件：伺服电机2 传动系统：滚动花键滚动螺杆复合空心轴 支承系统：深沟轴承
方案2 中因线性运动与回转运动存在耦合。控制系统需作补偿运动。
图1.20 转移复合关节方案1
图1.21 复合关节实例一（双杆形式）
图1.22 转移复合关节方案2
图1.23 复合关节实例二（单杆形式）
1.6.4腕关节
《工业机器人》说课稿
优秀
设计遵循一定原则，思路清晰，方法合理，选择正确。
良好
在整体方案中出现 1～2 处的不合理设计。
评价标准 中等
在整体方案中出现 3～5 处的不合理设计。
及格
没有在规定的时间内完成工作任务。
不及格
无法独立完成设计任务。
四、教学资源
1.选用教材情况
本课程选用的教材是由西安电子科技大学出版社出版、郭洪宏主编的《工业 机器人技术》。书中以三菱装配机器人为例，系统地讲述了工业机器人各大组成 部分及其应用。本书是一本理论与实用技术兼顾的关于工业机器人技术的入门教 材，取材新颖，属 21 世纪高等学校规划教材。 2.教辅资源建设情况
6 学时
第四章
工业机器人的感觉系统
8 学时
第五章
工业机器人的控制
8 学时
第六章
工业机器人的编程
8 学时
第七章
工业机器人的应用
8 学时
实验
工业机器人认知与控制实验
8 学时
2.课程实践环节的设计
实验教学是人才培养的重要环节。课程组教师非常重视学生的思维能力、动
手能力和创新能力等综合素质的培养。工业机器人是一门学科的前沿课程，其基
2.手腕上的自由度设计和计算。
学生以小组为单位进行教学活动，并进行工作任务相关知识点和技能点的联系，使学生
教学活动
建立全面的知识体系。
教学安排 资讯→决策→计划→实施→检查→评估
宏 观 理实一体化、项目导入、任务驱动 教学方法
微 观 讲授、演示、小组讨论、头脑风暴
教学手段 多媒体、理实一体化
教学评价 根据现场各小组的讨论汇报情况、具体实施情况以及最后的结果给出客观评价并记录。
维修保养岗
工业机器操作与编程说课课件
针对常见的故障，采取预防措施， 减少故障发生的概率。
04
编程语言基础
编程语言概述
编程语言的定义
编程语言是用于编写计算机程序的工具，是人与计算机之间交流 的桥梁。
编程语言的发展历程
从机器语言到汇编语言，再到高级语言，编程语言不断进化，使得 编程更加便捷和高效。
编程语言的分类
根据语法和语义的不同，编程语言可分为命令式语言、函数式语言 、面向对象语言等。
3
调试技巧
通过断点、单步执行等调试技巧，快速定位和解 决问题。
06
课程总结与展望
课程总结回顾
课程内容
ห้องสมุดไป่ตู้
01
本课程主要介绍了工业机器人的基本概念、结构特点、操作方
法以及编程技术。
教学方法
02
采用理论讲解、案例分析和实践操作相结合的方式，使学生能
够全面掌握工业机器人的相关知识。
教学效果
03
通过课程学习，学生能够熟练掌握工业机器人的基本操作和编
课程安排
01
02
03
04
理论授课
通过PPT、视频、实物展示等 方式，讲解工业机器人的基本 概念、操作原理和应用案例
实践操作
学员在实验室或现场进行实际 操作，掌握工业机器人的基本
操作和编程技能
案例分析
分析实际应用案例，提高学员 的实践能力和创新思维
课程总结
总结课程内容，强调重点和难 点，为学员提供进一步的学习
THANKS
感谢观看
程技能，为未来的职业发展打下坚实的基础。
未来发展趋势展望
技术创新
随着人工智能、物联网等技术的不断发展，工业机器人将更加智能 化、自主化，能够更好地适应复杂多变的工作环境。
工业机器人公开课教案
工业公开课教案一、课程简介1. 课程目标：使学生了解工业的基本概念、分类、应用领域和发展趋势，掌握工业的基本组成和控制原理，提高学生在工业生产中的自动化素养。
2. 课程内容：本课程共十个章节，分别为工业的基本概念、分类与特点、主要组成部分、控制原理、应用领域、发展趋势等。
3. 适用对象：本课程适用于自动化、机电一体化及相关专业的学生和从业人员。
二、教学资源1. 教材：工业技术与应用2. 课件：工业公开课课件3. 实验设备：工业实验装置4. 网络资源：相关视频、论文和新闻报道三、教学方法1. 讲授法：讲解工业的基本概念、分类、特点、组成部分、控制原理等理论知识。
2. 案例分析法：分析工业在不同领域的应用实例，使学生了解工业的实际应用。
3. 实验操作法：让学生亲自动手操作工业实验装置，加深对工业的理解和掌握。
4. 小组讨论法：分组讨论工业的发展趋势和前景，培养学生的创新意识和团队协作能力。
四、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。
2. 教学进度安排：第1-4课时：工业的基本概念、分类与特点第5-8课时：工业的主要组成部分和控制原理第9-12课时：工业的应用领域和发展趋势第13-16课时：实验操作和案例分析五、教学评价1. 课堂参与度：考察学生课堂发言、提问和讨论的积极性。
2. 作业完成情况：评估学生作业的完成质量和速度。
3. 实验操作能力：评价学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力。
4. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现和创新思维。
5. 期末考试：测试学生对工业知识的掌握程度。
六、工业的编程与操作1. 教学目标：使学生掌握工业的基本编程指令，能够进行简单的操作，理解编程环境及其使用。
2. 教学内容：工业的编程语言基本指令与操作编程环境的熟悉编程实践操作3. 教学方法：讲授法：介绍编程语言的基本结构和语法。
演示法：展示编程操作的步骤和结果。
实践操作法：学生在模拟环境中进行编程实践。
工业机器人说课课件
7
二、教什么——教学内容
1、教学内容
绪论：工业机器人的定义、应用与发展；工业机器人的组成、分类；工业机器 人的主要技术参数；工业机器人运动系统设计方法。 工业机器人运动学：齐次坐标及齐次变换；工业机器人连杆参数及其齐次变换 矩阵；工业机器人运动学方程。 工业机器人静力计算及动力学分析：工业机器人速度雅可比与速度分析；工业 机器人力雅可比与静力计算；工业机器人动力学分析。
6
2.2 参考书
选用教材： 《工业机器人》 韩建海主编 华中科技大学出版社，2015年 主要参考书： 1.《机器人技术基础》熊有伦主编 华中理工大学出版社，1996 2.《工业机械手设计》李允文主编 机械工业出版社，1996 3.《机器人与控制技术》孙迪生，王炎主编 机械工业出版社，1997
2020/3/29
工业机器人说课
机电工程学院 刘静
2020/3/29
1
为什么教
说
课
教什么
环
节
怎么教
2020/3/29
2
一、为什么教？ ——课程性质
课程性质：《工业机器人技术》是机电电子专业的一门专业课。
工 业 机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、 机 传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。工业机器人 器 的大量应用改变着现代企业的生产模式，作为培养应用型人才的本科院校 人 此时更应该与时俱进，在教学和研究中加大机器人方面的知识和实际操作
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3
教学手段
教学手段
多媒体 虚拟仿真软件
2020/3/29
技能竞赛
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3
教学手段
精品课程网站，提供多元化的教学资源供学生使用， 并以相关企业的网站为补充，以智能制造和机械类网站 为拓展。教师与学生课下利用QQ群和学习论坛进行在线 答疑，加强了师生间的互动与交流，缩短了距离。
《工业机器人》说课稿
《工业机器人技术》说课稿一、课程设置1.课程基本信息课程名称：《工业机器人技术》课程学时：64授课对象：机电一体化技术专业课程类型：专业技术课前修课程：机械设计基础、电工学、传感技术、C语言等后续课程：机器人运动学、机器人控制学等2.课程性质与定位《工业机器人技术》是机电一体化技术专业的一门专业核心课。
机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术，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种学科的内容。
工业机器人的大量应用改变着现代企业的生产模式，作为培养合格技术和操作人员的高职高专院校此时更应该与时俱进，在教学和研究中加大机器人方面的知识和实际操作培训。
3.课程的培养目标1.课程总体目标通过本课程学习，使学生能够系统的掌握工业机器人的基本原理和基础知识，能够对工业机器人进行系统分析与设计、部件选配与调试、控制程序编制、操作使用、维护维修等生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。
2.具体目标1）具有正确的设计思想、设计理念，勇于创新探索、团结协作的精神。
2）通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人基本概念和基础知识。
3）通过本课程的学习，使学生对工业机器人进行运动学和动力学分析分析。
4）了解工业机器人操作机执行系统、驱动系统及系统设计等。
二、课程教学设计1.课程教学设计的总体思路：在教学设计上，突出职业岗位的基本能力，以职业岗位技能标准为依据，以学生为主体，以就业为导向，深化课程体系和教学内容改革。
本课程所对应的岗位工种主要有：工业机器人操作应用岗位、工业机器人设计研发岗位、工业机器人维修保养岗位。
工业机器人典型岗位的对应职业技能要求2．教学内容的选取本书共有七章，第1、2、3章介绍了工业机器人的基本原理，机械结构和运动学和动力学等基础知识；第4、5章比较全面地介绍了工业机器人的控制技术，包括传感检测技术和伺服控制技术；第6、7章从实用角度介绍了工业机器人的编程方法。
3.教学安排2.课程实践环节的设计实验教学是人才培养的重要环节。
工业机器人的发展历史说课讲解
工业机器人的发展历史1.1.工业机器人发展史1.1.1.1959-1978 机器人技术发展阶段1956年，美国发明家乔治•德沃尔（George Devol）和物理学家约瑟•英格柏格（Joe Engelberger）成立了一家名为Unimation的公司。
公司名字来自于两个单词“Universal”和“Animation”的缩写。
1959年，乔治·德沃尔和约瑟·英格柏格发明了世界上第一台工业机器人，命名为Unimate（尤尼梅特），意思是“万能自动”。
英格伯格负责设计机器人的“手”、“脚”、“身体”，即机器人的机械部分和完成操作部分；由德沃尔设计机器人的“头脑”、“神经系统”、“肌肉系统”，即机器人的控制装置和驱动装置。
Unimate重达两吨，通过磁鼓上的一个程序来控制。
它采用液压执行机构驱动，基座上有一个大机械臂，大臂可绕轴在基座上转动，大臂上又伸出一个小机械臂，它相对大臂可以伸出或缩回。
小臂顶有一个腕子，可绕小臂转动，进行俯仰和侧摇。
腕子前头是手，即操作器。
这个机器人的功能和人手臂功能相似。
Unimate的精确率达1/10000英寸。
次，由美国、欧洲或亚洲的某个国家机器人协会主办。
1973年，第一台机电驱动的6轴机器人面世。
德国库卡公司（KUKA）将其使用的Unimate机器人研发改造成其第一台产业机器人，命名为Famulus，这是世界上第一台机电驱动的6轴机器人。
1973年，日本日立公司（Hitachi）开发出为混凝土桩行业使用的自动螺栓连接机器人。
这是第一台安装有动态视觉传感器的工业机器人。
它在移动的同时能够认识浇铸模具上螺栓的位置，并且和浇铸模具的移动同步，完成螺栓拧紧和拧松工作。
1974年，第一台小型计算机控制的工业机器人走向市场。
1974年，美国辛辛那提米拉克龙（Cincinnati Milacron）公司的理查德·霍恩（Richard Hohn）开发出第一台由小型计算机控制的工业机器人，命名为T3，即“The Tomorrow Tool”。
工业机器操作与编程说课课件
04
工业机器人操作技能
工业机器人操作流程
启动与关闭机器人
按照规定的顺序打开和关闭机器人及其周边设备， 确保机器人处于安全的工作状态。
示教编程
通过示教器对机器人进行编程，使其按照预设的 路径和动作执行任务。
ABCD
手动操作
通过手动控制机器人，熟悉机器人的运动轨迹和 操作界面。
详细描述
工业机器人广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等领域。在汽车制造中，工业机器人可以完成焊接、涂胶、 装配等任务；在电子制造中，工业机器人可以用于贴片、检测、包装等环节；在食品加工中，工业机器人可以协 助完成分拣、包装、码垛等作业。
03
工业机器人编程语言
工业机器人编程语言概述
工业机器人编程语言是专门为工业机器人设计的编程语言，用于控制机器人的运动、 操作和逻辑控制。
调试与优化
根据实际需求对机器人程序进行调试和优化，提 高工作效率和精度。
工业机器人操作安全规范
防护措施
确保机器人工作区域周 围设置安全围栏或防护 装置，防止人员进入危
险区域。
安全警示标识
在机器人工作区域周围 设置明显的安全警示标 识，提醒人员注意安全。
操作人员培训
紧急停止按钮
操作人员必须经过专业 培训，熟悉机器人的操
工业机器操作与 编 程说课课 件
目 录
• 课程介绍 • 工业机器人的基础知识 • 工业机器人编程语言 • 工业机器人操作技能 • 课程实践环节
01
课程介绍
课程目标
掌握工业机器人的基 本操作与编程技能
提高学生解决实际问 题的能力
培养学生对机器人技 术的兴趣和创新能力
课程内容
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3、工作范围：机器人手臂末端或手腕中心所 能到达的所有点的集合，也叫工作区域；
4、最大工作速度 1）工业机器人主要自由度上最大的稳定
速度；
2）工业机器人手臂末端最大的合成速度。 5、承载能力：机器人在工作范围内的任何位
姿上所能承受的最大质量。其大小取决于：
1）负载的质量； 2）机器人运行的速度、加速度的大小、 方向。
第三节 直流电机驱动
一、直流电机工作原理(视频） 二、对直流伺服电机的要求
1、直流伺服电机定义： 直流电机的转动是平滑且连器 人的运动要过到一定的速度要求，还要加入速度 反馈。这样，一个直流电机和位置反馈、速度反 馈形成一个整体，即直流伺服电机。 2、要求：
值得注意的是，电机的选择不仅取决于 功率，还取决于系统的动态性能要求、稳 定精度、低速平稳性、电源是直流还是交 流等因素。
（二）电机的转矩特性
四、总传动比的选择
（一）负载力矩特性 要考虑两种情况： 1、峰值力矩：经常在机器人关节处电机起动时出现，
也是电机最严重的工作情况；
2、均方根力矩：电机在长期连续变载荷工作 下的情况。
电磁式：输出转矩大，输入脉冲电流小，低频工作时稳定可靠， 高频工作时矩频特性好； 3）永磁反应式：兼具反应式步进电机与永磁式步进电机的特点。
第二节 气压驱动
一、气动执行元件 1、直线气缸 2、旋转气动马达
二、工作介质：高压空气 三、应用场合：完成挡块间运动 四、气压驱动优、缺点
优点： 1、易达到高速； 2、无环境污染； 3、工作压力低，因而制造精度要求低。 缺点： 1、压缩空气常用压力在0.4~0.6MPa，要想获得较大的出力，其结构 也要增大； 2、空气压缩性大，工作平稳性差，难以实现精确的位置控制； 3、除水问题：处理不好易引起钢类零件生锈； 4、排气问题：噪声污染。
如果要求电机在峰值下以峰值转速驱动 负载，则电机功率可按下式估算：
如果电机长期连续地工作在变载荷之下 时，比较合理的是按负载均方根功率估算 电机功率：
（发热校核、转矩过载校核略）
初选电机后，一系列的技术数据，如额 定转矩、额定转速、额定电压、额定电流、 转子转动惯量，均可由产品目录直接查得 或经过计算求得。
2、三相六拍运行方式
二、步进电机的选择
1、类型
1）反应式步进电机 定义：转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行。 特点：步距角小，运行频率高,
结构简单 2）激磁式步进电机 定义：定、转子均有激磁绕组（或转子采用永久磁钢），由电磁力矩 实
现步进运行。 特点：永磁式：控制功率小，电磁阻尼大，断电时具有定位转矩；
第三节 机器人的组成及运动
一、机器人的基本组成
三大部分： 机械部分—执行机构 传感部分—信息交互 控制部分—处理中心
二、工业机器人技术参数（制造 商在供货时提供的技术数据）
1、自由度：机器人所具有的独立坐标轴运动 的数目；
• 2、精度：定位精度和重复定位精度。定位 精度是指机器人手部实际到达位置与目标 位置之间的差异。重复定位精度是指机器 人重复定位其手部于同一目标位置的能力。
4、按功能分类
按功能分类
顺序控制型机器人
示教再现型机器人
可控轨迹机器人
自适应机器人
智能机器人
五、应用领域
1、恶劣、危险的工作场合 如：爬壁机器人 冲床上、下料 采矿 水下作业
2、特殊作业场合：对人来说力所不能及的地点 如：外太空航天飞机
3、自动化生产领域 如：焊接机器人--汽车制造厂承重大梁、车身结构的焊接； 材料搬运—码垛、卸货； 检测机器人—零件制造过程中的检测 装配机器人—较复杂的作业过程，即要检测装配作业过程中的误 差，又要试图纠正这种误差 喷漆、喷涂机器人
（二）折算最佳总传动比 1、折算峰值力矩最小的最佳总传动比
2、折算均方根力矩最小的最佳总传动比
第四节 步进电机驱动
一、工作原理
步进电机是将电脉冲信号变 换成角位移（或线位移）的一种 机电式数模转换器。
下面以三相步进电机来说明 其工作原理。 1、三相三拍运行方式
由于每次只有一相绕组通电 ，在绕组电流切换的瞬间，电机 将失去自锁力矩，容易造成失步 。此外，因为只有一相绕组吸引 转子，易在平衡位置附近发生振 荡，稳定性不佳，故单三拍运行 方式很少采用。
通常指高速运行时的承载能力。
第二章 机器人驱动系统设计
驱动装置是带动臂部到达指定 位置的动力源，目前常用的主要有 四种驱动方式：液压驱动、气压驱 动、直流电机驱动和步进电机驱动
第一节 液压驱动
液压驱动是以高压油作为工作介质。驱 动机构可以是闭环的，也可以是开环的； 可以是直线的，也可以是旋转的。其工作 原理都是基于高压油对活塞或叶片的作用。
工业机器人
• 机器人运动功能常用图形符号
四、分类 1、按结构分类
按结构分类
直角坐标式
圆柱坐标式
球坐标式
关节坐标式
2、按发展进程分类
按发展进程分类
第一代可编程机器人 第二代感知机器人 第三代智能型机器人
3、按控制方法分类
按控制方法分类
点位控制机器人 连续轨迹控制机器人 可控轨迹机器人
伺服型与非伺服型 机器人
1）调速范围要宽； 2）负载特性要硬（抗干扰性强）； 3）反应速度要快（动态响应特性好）。
3、直流伺服电机的种类：
三、直流伺服电机的选择
（一）初选电机
选择电机，首先要考虑电机必须能够
提供负载所需要的瞬间转矩和转速，就是 能够提供克服峰值所需要的功率。其次， 当电机的工作周期可以与其发热时间常数 相比较时，必须考虑电机的热定额问题， 通常以负载的均方根功率作为确定电机发 热功率的基础。
一、直线液压缸
二、旋转执行元件
三、电液伺服阀
四、采用液压驱动的优、缺点
优点：
1、易达到较高的单位面积压力（通常2.5~6.3MPa）， 可获得较大的推力或转矩；
2、压力油可压缩性小，可得到较高的位置精度； 3、液压传动中，力、速度和方向易实现自动控制； 4、具有防锈性和自润滑的性能。 缺点： 1、油液粘度随温度变化而变化，影响工作性能； 2、液体的泄露难以克服，这就要求液压元件有较高的 精度和质量，从而提高了造价； 3、要提供滤油装置。