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工业机器人 湖北工业大学 机械工程学院 主讲：张铮 第一章 概论 1.1 工业机器人定义及工作环境 1.2 工业机器人基本组成及技术参数 1.3 工业机器人的分类及应用 1.4 工业机器人的未来 1.1工业机器人的定义及工作环境 （ISO8373）对工业机器人给出了定更具体的解释：“机器人具备自动控制及可在编程、多用途功能，机器人操作机具有三个或三个以上的可编程轴，在工业自动化应用中，机器人的底座课固定也可移动。” 工业机器人最显著特点： （1）可编程 （2）拟人化 （3）通用性 （4）机电一体化 一个工业机器人所具有的功能在本质上是由其机械部分.传感部分.控制部分内部集成所决定的.但是,工业机器人 的作业能力还决定于与外部环境的联系和配合,即工业机器人与环境的交互能力. 工业机器人与外部环境的交互包括硬件环境和软件环境: (1)与硬件环境的交互主要是与外部设备的通信.工作域中障碍和自由空间的描述.操作对象物的描述. (2)与软件环境的交互主要是与生产单元监控计算机所提供的管理信息的通信. 1.2 工业机器人基本组成及技术参数 一、 工业机器人的基本组成 工业机器人系统由三大部分六个子系统组成。 机身 手臂 末端操作器 二、工业机器人技术参数 技术参数是各工业机器人制造商在产品供货时所提供的技术数据 。工业机器人的主要技术参数一般都应有：自由度。重复 定位精度、工作范围、最大工作速度、承载能力等。 工业机器人精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度只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与同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示，它是衡量一列误差值的密集 度，即重复度。 第2章 工业机器人的运动学 2.1 齐次坐标及对象物的描述 2.2 齐次变换及运算 2.3 工业机器人连杆参数及其齐次变换矩 2.4 工业机器人运动学方程 2.1 齐次坐标及对象物的描述 二、齐次坐标 如用四个数组成的(4×1)列阵 三、坐标轴方向的描述 如图所示,i、j、k分别是直角坐标系中X、Y、Z坐标轴的单位向量。若用齐次坐标来描述X 、Y 、Z 轴的方向,则 X=[1 0 0 0] T Y=[0 1 0 0] T Z=[0 0 1 0] T 从上可知,我们规定: (4×1)列阵[ a b c 0] T中第四 个元素为零,且 a2 + b 2+ c 2=1, 则表示某轴(某矢量)的方向; (4×1)列阵[ a b c w ] T 中第四个 元素不为零,则表示空间某点的位置。 图中矢量 v 的方向用(4×1)列阵可表达为v=[a b c 0] T a=cosα, b=cosβ, c=cosγ 图中矢量v所坐落的点O为坐标原点,可用(4×1)列 2.4 工业机器人运动学方程 二、正向运动学及实例 第三章 工业机器人静力计算及运动  学分析 3.1 工业机器人速度雅可比与速度分析 二、机器人静力计算的两类问题 3.3工业机器人动力学分析 二、旋转的齐次变换 首先我们介绍点在空间直角坐标系中的旋转,如图2-10所示,空间某一点A,坐标为(x,y,z ),当它绕 Z 轴旋转θ角后至 A ′点,坐标为( x ′, y ′, z ′)。 A ′点和 A 点的坐标关系为: x′=cosθx-sinθy y′=sinθx+cosθy z′=z 或用矩阵表示为 x′ cosθ -sinθ 0 x y ′ = sinθ cosθ 0 y z′ 0 0 1 z x′ cosθ -sinθ 0 0 x y