机器人技术第5讲
机器人技术 第一章 概论
分析：完成电路板插件的机器人最少要几个自由度？
• 机器人的关节
滑动关节（Prismatic）－气缸、液压缸、电机； 转动关节（Rotate）－电机（伺服、步进、直流）
第一章 概论
机器人的自由度和关节
实例
算自由度只算到 腕关节；
转动自由度的转 角范围各不相同；
日本三菱公司产MOVEMASTER-EX 五自由度机器人
…
机器人结构
机器人的结构 ( The Structure of Robot )
简单地说，机器人主要由执行机构、驱动和传动装臵、 传感器和控制器四大部分构成（如图）。
记忆、示 教装置
控制 装置
驱动 装置
传感 器
工业机器人系统结构
关节－舵机原理
第一章 概论
机器人的组成
工业机器人是机电一体化的系统，它由 以下几个部分组成： 1、执行机构 2、机械本体 3、控制系统 4、检测系统
确定必经点
处理器
根据函数，求解逆运动学方程
(t ) (t ) i (t ) i i
关节
确定位置、速度等已知条件 推导位移、速度、加速度等函数
S S (t )
末端操作器
V V (t )
a a(t )
PID关节 控制器
驱动器及 机械本体
传感器
第一章 概论
机器人的自由度和关节
剧中的人造劳动者取名为 Robota ，捷克语的意思 是“苦力”、“奴隶”。英语的Robot一词就是由此而 来的，以后世界各国都用Robot作为机器人的代名词。
机器人的发展历史
( The Developing History of Robots )
•古代“机器人”——现代机器人的雏形
机器人发展史描述ppt课件2024新版
随着技术的不断进步，机器人的应用领域也在不断扩展。除了传统的工业领域外，机器人 还被应用于医疗、教育、娱乐、军事等领域。
未来发展趋势
未来机器人技术将继续向着智能化、自主化、协同化等方向发展。同时，随着人工智能技 术的不断进步和应用需求的不断增长，机器人将在更多领域发挥重要作用。
02
早期机器人探索与尝试
应对复杂环境。
自主导航与定位技术的发展
02
解决机器人在复杂环境中的自主导航和定位问题，提高其行动
的自由度和准确性。
多机器人协同技术的突破
03
实现多个机器人之间的协同作业，提高整体工作效率和应对能
力。
伦理、法律和社会问题思考
机器人伦理准则的制定
制定机器人设计和使用的伦理准则，确保机器人的行为符合社会 道德和伦理标准。
03
服务机器人兴起
20世纪90年代至今，随着人工智能和计算机视觉等技术的快速发展，
服务机器人开始逐渐兴起。它们被应用于家庭、医疗、教育等领域，为
人们提供更加便捷的生活服务。
当代机器人技术现状
技术创新
当代机器人技术不断创新，涉及机械、电子、计算机、人工智能等多个领域。机器人变得 更加智能化、自主化和多样化。
THANKS
机器人应用场景的拓展
从工业制造到医疗、教育、服务等领域，机器人 的应用场景将不断拓展，为人类生活带来更多便 利。
人机协作模式的深化
未来机器人将更多地与人类共同工作，形成紧密 的人机协作关系，提高生产效率和工作质量。
技术挑战与解决方案探讨
感知与认知能力的提升
01
提高机器人的感知精度和认知能力，使其能够更准确地理解和
古代自动机械装置
01
《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。
情感智能机器人引论
英文简介
Strong artificial intelligence is one of the long-cherished dream of human being, while intelligent robots are its ideal physical sustenance, which have been presented in various forms in a number of science fiction literatures and films. Intelligent robots can understand the human language, understand the human voice; can look at people's eyes, cognize around the environment; can feel, react and think; and can also gain experience and grow through learning. The ability of handling affect is critical to intelligent robots. When lack of understanding and express affect, it will be difficult for intelligent robots to do natural interaction with human beings, difficult to take the initiative to identify people's negative emotions and make a positive response.
机器人技术基础(课后习题答案)讲课稿
0.1 简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。
答：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具、或专用装置，通过可编程动作来执行种种任务并具有编程能力的多功能机械手。
1.机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。
2.机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。
3.机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。
4.机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。
0.2工业机器人与数控机床有什么区别？答：1.机器人的运动为开式运动链而数控机床为闭式运动链；2.工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统；3.工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。
4.机器人灵活性好，数控机床灵活性差。
0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。
答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动的数目，不包括手爪（末端执行器）的开合自由度。
重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率，是重复同一位置的范围，可以用各次不同位置平均值的偏差来表示。
工作范围是指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。
工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
0.6什么叫冗余自由度机器人？答：从运动学的观点看，完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人称为冗余自由度机器人。
0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0゜≤θ1≤180゜,-90゜≤θ2≤180゜,画出该机械手的工作范围（画图时可以设L2=3cm）。
1.1 点矢量v 为]00.3000.2000.10[T ，相对参考系作如下齐次坐标变换：A=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡--10000.9000.1000.0000.00.3000.0866.0500.00.11000.0500.0866.0 写出变换后点矢量v 的表达式，并说明是什么性质的变换，写出旋转算子Rot 及平移算子Trans 。
机器人自主导航中的SLAM技术教程
机器人自主导航中的SLAM技术教程在机器人领域，SLAM技术（Simultaneous Localization and Mapping，即同时定位与建图）是实现机器人自主导航的关键技术之一。
SLAM技术通过机器人同时进行自身定位和环境建图，实现在未知环境中的自主导航。
本文将介绍SLAM技术的原理、方法和应用，并结合实际案例进行详细讲解。
一、SLAM技术原理SLAM技术的核心原理是通过机器人在未知环境中的感知和运动控制，实现对机器人自身位姿和环境地图的同步估计。
具体而言，SLAM技术包含以下三个主要步骤：1. 数据获取：机器人通过搭载各种传感器，如激光雷达、摄像头、惯性测量单元等，获取环境的感知数据。
激光雷达可以提供准确的环境几何信息，摄像头可以获取环境的视觉信息，而惯性测量单元则可以测量机器人的加速度和角速度等运动信息。
2. 自身定位：机器人利用感知数据进行自身定位，即确定自己在环境中的位置和姿态。
常用的自身定位方法包括扩展卡尔曼滤波（EKF）、粒子滤波（PF）等。
这些方法通过将感知数据与机器人的运动模型相结合，实现对机器人位置的估计和更新。
3. 环境建图：机器人通过感知数据和自身定位结果，对环境进行三维建模或二维地图构建。
常用的环境建图方法包括栅格地图法、占据网格法等。
这些方法可以将感知数据转化为对环境的表示，为机器人的导航和路径规划提供基础。
二、SLAM技术方法SLAM技术有多种方法和算法，包括基于特征的方法、图优化方法、滤波方法等。
下面介绍其中两种常用且典型的方法：1. 基于特征的方法：在基于特征的SLAM方法中，机器人通过提取环境中的特征点，如角点、直线等，进行定位和建图。
常用的特征提取算法有Harris角点检测、SIFT、SURF等。
通过匹配特征点，可以实现机器人的定位和环境地图的生成。
这种方法适用于较为结构化的环境。
2. 图优化方法：图优化是一种基于图论的SLAM方法，通过构建一个图模型，将机器人的位姿和环境特征作为节点，感知数据的约束关系作为边。
养老机器人的原理和应用
养老机器人的原理和应用一、养老机器人的原理养老机器人是一种结合人工智能和机器人技术的智能设备，旨在为老年人提供日常生活的帮助和关怀。
它基于复杂的算法和传感器技术，可以感知和理解环境，为用户提供各种服务。
下面是养老机器人的工作原理和主要技术：1.感知技术：养老机器人配备了各种传感器，如摄像头、声音传感器、触摸传感器等，用于感知周围环境和用户的需求。
通过这些传感器，机器人可以识别人脸、声音、动作等，并进行相应的反应。
2.语音识别与理解：养老机器人可以通过语音识别技术，将用户的语音指令转化为机器可理解的指令。
同时，基于自然语言处理技术，机器人可以理解用户的意图，并做出相应的回应和反馈。
3.运动控制技术：养老机器人通过搭载的电机和运动控制系统实现移动和操作。
它可以根据用户的指令，在室内环境中进行导航和移动，为用户提供各种服务。
4.智能决策：养老机器人还具备智能决策能力，它可以通过学习和自适应算法，根据用户的偏好和日常行为，自动调整自己的服务和行为模式，提供更符合用户需求的服务。
二、养老机器人的应用养老机器人的应用范围非常广泛，可以在各种养老场景中发挥作用。
以下是养老机器人的主要应用：1.日常生活助手：养老机器人可以帮助老年人完成一些日常生活的任务，如照料植物、定时提醒吃药、清洁房间等。
它们还可以帮助老年人购物、预订出行等，提供各种便利服务。
2.健康护理监测：养老机器人可以监测老年人的健康状况，如测量血压、心率、体温等，提醒老年人按时服药，并在出现异常情况时及时报警，以确保老年人的健康安全。
3.陪伴与娱乐：养老机器人可以陪伴老年人，进行交流和互动。
它们可以与老年人进行对话，讲故事、唱歌、播放音乐等，为老年人带来欢乐和娱乐。
4.社交与远程关怀：养老机器人可以连接互联网，并与亲友、医生等建立远程联系。
老年人可以通过养老机器人与家人进行语音、视频通话，获得远程关怀和支持。
5.安全监测与防护：养老机器人可以通过摄像头和传感器监测老年人的安全状况，如检测是否摔倒、是否离开居住区域等，并在出现问题时及时通知家人或医护人员。
第一节KUKA机器人系统的结构和功能(技术讲解)
KUKA smartPAD概览
1 、用于拔下 smartPAD 的按钮。 2、 用于调出连接管 理器的钥匙开关。 只 有当钥匙插入时，方 可转动开关。可以通 过连接管理器切换运 行模式。 3 、紧急停止键。 用 于在危险情况下关停 机器人。 紧急停止键 在被按下时将自行闭 锁。 4 、3D 鼠标。 用于手 动移动机器人
培训资料
• 名称： KUKA机器人系统的结构和功能(技术讲解) • 所属班组：xx • 汇报人：xx
机器人系统的结构和功能
一、机器人技术入门 二、KUKA机器人的机械系统 三、机器人控制系统KR C4 四、KUKA smartPAD 五、机器人编程 六、机器人安全性
一、机器人技术入门
什么是机器人？
图 2-3: 库卡机器人自由度
三、机器人控制系统KR C4
机器人机械系统由伺服电机控制运动， 而该电机则由 KR C4 控制系统控制轴 以及最多两个附加 的外部轴。 2、 流程控制系统： 符合 IEC61131 标准 的集成式 Soft PLC。 3、安全控制系统
图 2-1: 机器人本体（机械手）
各根轴的运动通过伺服电机有针对性的 调控而实现。 这些伺服电机通过减速器 与机械手的各部件相连。
1 底座 4 连杆臂 2 转盘 5 手臂 3 平衡配重 6 手
机器人机械系统的部 件主要由铸铝和铸钢 制成。 在个别情况下 也使用碳纤维部 件。
图 2-2: 机器人的机械零部件概览
定义：“机器人是一种可自由编程并受程序控制 的操作机”。控制系统、操作设备以及连接电缆 和软件也同样属于机器人的范畴。
1 控制系统（控制柜 KR C4） 2 机械手（机器人机械系统） 3 手持操作和编程器（库卡 smartPAD）
机器人技术参数
３．工作速度
工作速度是指机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接 口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。
确定机器人手臂的最大行程后，根据循环时间安排每个动作的时间， 并确定各动作同时进行或顺序进行，就可确定各动作的运动速度。
如图所示为球（极）坐标机器人，具有5个自由度。
R3 P
R4 R2 R1
图球（极）坐标机器人自由度
特点：灵活性好，工作空间大。
4） 关节机器人
（1）SCARA型关节机器人 SCARA型关节机器人有4个自由度，如图所示。
R
2
R
1
P
R
3
SCARA型关节机器人自由度
特点：适用于平面定位，在垂直方向进行装配作业。
机器人所具有的自由度数目及其组合不同，则其运动图形不同；而自由 度的变化量(即直线运动的距离和回转角度的大小)则决定着运动图形的 大小。如表2-1。
a) 垂直串联多关节机器人 MOTOMAN MH3F
b) 水平串联多关节机器人 MOTOMAN MPP3S
特别注意：装上末端执行器以后，需要同时保证工具的姿态，实际可达 空间会比厂家给出的要小一层。
机器人臂部位置 在xO1y面内有三个独立运动 • 升降(L1)、伸缩(L2)、和转动
(Φ1)，腕部在xO1y面内有一个 独立的运动 • 转动(Φ2)。 机器人手部位置 需要一个独立变量 • 手部绕自身轴线O3C的旋转Φ3。
目前，焊接和涂装作业机器人多为 6 或 7 自由度，而搬运、码垛和装 配机器人多为 4~6 自由度。
分配动作时间除考虑工艺动作要求外，还要考虑惯性和行程大小、 驱动和控制方式、定位和精度要求。
1.1初识机器人(教学设计)六年级下册信息技术川教版
（1）教师讲解机器人的基本结构，包括传感器、执行器、控制器等。
（2）介绍机器人的基本功能，如感知、决策、执行等。
（3）引导学生了解机器人编程的基本方法，如图形化编程、代码编程等。
3. 互动环节
（1）教师邀请学生上台演示简单的机器人编程操作。
（2）学生互相交流编程心得，讨论如何让机器人完成特定任务。
if (到达(x, y)) {
x = 随机数(0, maxX);
y = 随机数(0, maxY);
}
移动到(x, y)；
}
```
3. 教学内容的安排上，我注意到要注重理论与实践相结合。通过让学生动手实践，他们更能体会到编程的乐趣，同时也加深了对理论知识的理解。
4. 学生们在项目设计与实施过程中，展现了很高的创新能力。但我发现，部分学生在项目规划上还存在不足，对任务分解和进度把控不够到位。在今后的教学中，我会加强这方面的指导，提高学生项目规划与管理能力。
- 掌握项目实施的基本步骤，如需求分析、方案设计、编程调试等。
6. 信息意识与计算思维
- 培养学生关注信息技术发展，提高信息敏感性。
- 通过编程实践，锻炼学生的问题解决能力和计算思维。
7. 数字化学习与创新
- 学会运用数字化工具，如编程软件、机器人套件等，进行自主学习。
- 鼓励学生创新思考，设计具有实际应用价值的机器人项目。
var y = 0; // 当前位置纵坐标
var maxX = 100; // 区域最大横坐标
var maxY = 100; // 区域最大纵坐标
function setup() {
初始化机器人硬件；
x = 随机数(0, maxX);
y = 随机数(0, maxY);