巡检机器人

2021年7月30日

机器人教学课程解决方案　一、课程介绍:工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机械装置。它能自动执行工作，是靠自身的动力和控制能力实现各种功能的机器。机器人技术与应用是一门综合性学科，主要讲授机器人技术与应用的基础知识、理论和方法。机器人学是一门综合性的新技术，它集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程、电子工程、人工智能、社会学于一体。本课程的任务是使学生主要了解机器人的分类和应用，机器人应用和动力学的基本概念，3D打印机技术在机器人领域的应用，机器人本体的基本结构，机器人轨迹规划，机器人控制系统的组成及编程语言，典型工业机器人自动线的基本组成及特点等。，对机器人及其控制系统有完整的了解。培养学生分析和解决机器人技术问题的能力，培养学生在机器人技术方面的实践能力，为学生毕业后从事“工业机器人”和“服务机器人”系列的仿真、编程、调试、操作和销售奠定必要的机器人技术基础。二、课程的性质和定位:工业机器人课程旨在为企业培养能够完成工业机器人编程和操作的应用型人才。其先修课程包括高等数学、线性代数、电子电路原理、数字电路原理、模拟电路原理、信号与系统、机械设计基础、C/C++编程基础，基础等。三、课程设计思路:本课程一般采用模块化教学，包括:基础训练、综合应用训练和拓展应用。三部分相互区别又相互联系，由浅入深，从单片机到系统，技术是连续的。从实验平台模拟到实际工业现场应用，学生可以逐步掌握机器人技术、工业机器人现场应用与操作、工业控制与运动控制等实用机器人技术。基础训练:3D印刷技术的学习、设计与印刷，机器人技术的理论知识学习，机械臂本体结构的组装。综合应用实训:机械臂整体结构应用调试，完成机械臂的喷漆、涂胶、焊接、抓取、吸盘等工业机器人典型应用。拓展应用:在熟悉机械臂操作的前提下，集成多种机械电子相关设备，如AGV+机械臂，机械臂+视觉等。在掌握先进机器人技术应用的同时，培养学生的动手能力、操作能力和故障检测维修能力。同时，通过创新型教育娱乐机器人的演示和操作，提高学生的学习兴趣，拓宽知识面，为更高领域的研究打下坚实基础。系统提供了一个开放的平台，可以根据教学需要和专业建设要求进行多层次、全方位的二次开发和研究，也可以开展基于机器人技术和地方产业背景的应用研究。所有课程都安排在机器人实验室，每个项目都有实践环节。每一个学习过程都是一个工作过程，要在实际操作中培养学生的安全生产意识、规范操作意识和团队合作意识。每一项考核都有相关的内容，这是任何一个企业都应该具备的专业素质。采用行为导向教学法，根据项目任务，通过视频、图像、实训设备，让学生了解工业机器人在各种场合的应用。可以根据教学需要和专业建设要求进行多层次、全方位的二次开发研究，也可以开展基于机器人技术和地方产业背景的应用研究。机器人实验室套件主要分为3D。打印机套装、机械臂3D打印套装、机械臂零件套装、机械臂模组套装、桌面六轴机械臂成品。对于机器人的工业应用，着重说明其各种结构形式和应用场合。通过这个项目，学生可以对机器人学有一个全面的了解，提高学习兴趣。四、课程培养目标一个，知识目标:1.了解机器人的起源和发展、组成和技术参数，掌握机器人的分类和应用。对各类机器人有系统完整的了解；2.学习和掌握3D印刷技术在机器人技术中的应用:3。了解机器人身体的基本结构，包括身体和臀部结构、手腕和手部结构等。4.应用程序3D利用打印技术制作机械臂典型零件，掌握3D打印技术的工艺分析；5.掌握装配机械手本体的结构；6.熟悉机械手的运动规划；7.了解机器人轨迹规划和关节插补的基本概念和特点；8.掌握工业机器人控制系统的基本结构和操作方法；9.掌握机器人语言的基本程序命令和编程方法；10.熟悉工业机器人的典型应用，如喷漆、涂胶、焊接、抓取和吸盘；2，能力目标:1.能准确理解机器人本体的基本组成和应用科学、动力学的基本原理；2.学会正确操作工业机器人，能够独立或分组完成规定的实验和训练；3.具备基本的读图和使用仪器的能力；4.会观察分析实验和训练的现象，会编译、调试和运行程序，熟练掌握编程软件的使用；5.会查阅相关手册和产品说明书，正确阅读和分析实际应用；三，质量目标:1.有能力收集相关技术资料，尽快熟悉新的接触设备和新的工作场景；2.具备刻苦学习的敬业精神和必要的创新能力；3.具备独立学习能力，并能灵活运用所学知识独立分析和解决问题；4.具有安全生产意识和自我保护能力；5.能自觉遵守单位的规章制度和职业道德，责任心强。动词 （verb的缩写）课程内容和教学要求:序列号教学大纲教学内容和教学要求相关参考书参考小时数一个机器人学导论机器人的起源和发展，机器人的定义， 机器人学的研究领域和学科；机器人的主要应用领域和特点；机器人的组成及主要技术参数。机器人的主要分类形式；机器人学导论机器人基础  23D印刷和机器人什么是3D？3D打印技术印刷技术的起源和发展历史几种典型的三维模型打印机3D印刷技术在机器人领域的应用《3D》打印建模”三维设计和3D打印3台式六自由度机械手开源桌面六轴机械手简介台式六轴机械手的组成机器人手册 四机械臂3D的典型零件印刷方法机械臂3D的典型零件印刷工艺流程机械臂的典型3D印刷零件后处理流程《3D》印刷成型技术与工艺》5机械臂零件的装配技术机械臂部件的预装配；模块化组装；机械臂组件；机械臂电缆安装工业机器人零件的结构设计 六机器人常用传感器介绍位移传感器、速度传感器、加速度传感器、触觉传感器、力传感器、接近和距离传感器。机器人手册机器人学  七机械臂控制电路介绍机械臂的电路控制原理单片机主控结构分析 八机械手控制方法主机器人机械机构自由度和工作空间；对机器人位姿分析有初步了解；掌握机器人传感器的分类等基本概念；掌握机器人的控制系统和系统的主要组成；机器人手册《机构机器人动力学研究 9D-H参数表的建立根据机械手的平面尺寸参数，设计了五轴和六轴机械手的D-H参数 机器人学，机器视觉和控制-算法基础” 机械手运动学 机器人学  10FK该算法在仿真软件上进行了验证。根据机械手的平面尺寸参数，设计了五轴和六轴机械手的D-H参数11FK该算法在仿真软件上进行了验证。建立齐次矩阵，FK。算法的理论计算按照接口规范写代码，在仿真软件上验证。 12IK该算法在仿真软件上进行了验证。建立齐次矩阵，进行IK。算法的理论计算按照接口规范写代码，在仿真软件上验证。 13线性轨迹规划，通过仿真软件验证。线性轨迹规划的理论计算按照接口规范写代码，在仿真软件上验证。 14通过仿真软件验证了差动和速度。对差动和速度进行了理论计算。按照接口规范写代码，在仿真软件上验证。 15综合练习1-在物理机械手上完成仿真软件实现的全过程动作。在仿真软件上实现一个完整的机械臂动作流程。获取相关数据，在物理机械手上编码实现动作流程。  16综合练习2-结合机器视觉，利用立体机械手完成九点标定和物体抓取。计算机视觉编程学习完成九点校准利用实体机械手实现物体定位和抓取  17机械臂应用案例熟悉工业机器人的典型应用，如喷漆、涂胶、焊接、抓取和吸盘。工业机器人典型应用案例清晰。 18机械臂的扩展应用AGV+机械手机械臂+视力机器人学，机器视觉和控制-算法基础”19培训项目项目1:机械臂抓住货物进行搬运。项目2:机械臂喷漆设备项目3:机械臂点焊电路板。项目4:机械臂涂胶工业机器人的实际操作和应用技能工业机器人典型应用案例清晰。 五、机器人实验室:机器人实验室的相关实验套件主要涵盖机械、电子和软件3个方面。分为51种标准件、11种非标定制件和30种3D打印件(不含电子)，科学的结构设计、灵活的控制方案和多样的功能搭配，大大节省了开设机器人实验室的费用。精心的产品制造，配备丰富的软资源，完整的组装指令，旨在让每一位学生体验科技的神奇，感受机器人的魅力，打造低成本高效率的机器人实验室。机器人实验室采用分组分配制，互相合作，互相学习，提高了学生的学习效率和合作能力。可以根据教学需要和专业建设要求进行多层次、全方位的二次开发研究，也可以开展基于机器人技术和地方产业背景的应用研究。机器人实验室的相关实验设备主要有3D。打印机套装、机械臂3D打印零件套装、机械臂金属零件套装、机械臂周边传感器模组套装、桌面六轴机械臂成品机。三维（three dimension的缩写）打印机:概念图:机器人实验室效果图:六、教学条件和设施要求:1.多媒体教学设施本课程的教学在机器人实验室进行。多媒体教学可以将抽象、陌生的知识形象化、形象化，激发学生的学习兴趣，调动他们主动学习的积极性，增加教学信息量，有效扩大课堂容量，提高教学质量。运用多种形式的课件教学，可以活跃课堂气氛，深化和巩固教学内容，使学生感受到学习的乐趣，享受学习。2.教学条件教师应采用实物教学，让学生在实训或生产环境中学习。要重视现代教育技术与课程的整合，充分发挥计算机、互联网等现代媒体的优势，提高教学质量和效果。建立机器人综合实验室，充分利用实验和实践教学，提高学生学习兴趣和课堂教学质量。3.实施建议1.教学中要加强基本操作技术和技能的训练，掌握组织教学、讲解、示范、讲评等各个教学环节。实行讲解与正规教育相结合、集体指导与个别指导相结合的教学方法。2.在基本功的操作训练中，教师要注意激发学生的学习热情和客服困难的信心，认真学习，扎扎实实练好基本功。3.在技能训练的整个教学过程中，要注意培养学生爱护工具设备的习惯。4.在技能培训过程中，必须加强安全教育，严格执行机器人安全操作规程。4.编写教材的建议教材的编写要以此课程标准为依据，合理安排必修和选修内容。教材内容应体现以就业为导向、以学生为中心的原则，将知识与生产中的实际应用相结合。 1.以项目(课题)为中心，强调实践能力，可将课程分成若干个项目(课题)，按项目(课题)编写教材。 2.不按某一教材组织教学，鼓励根据人才培养目标重新设计教学内容。3.教材应充分体现任务驱动、实践导向的教学思想，以典型任务的完成为驱动，通过实际案例、情景模拟、信息表、实施表、检查表、评价表等多种手段，按照工业机器人的工作顺序和所需相应知识的深度和广度进行组织编写，让学生在教学活动中感受到各知识点之间的连贯性和完整性。4.教材应强调实践性、开放性和专业定位，避免将职业能力理解为单纯的技能操作，注重理论和实用技术并重，具有前瞻性，把握本专业领域的发展趋势，及时将工业机器人领域的新技术、新方法、新理论补充到教材中。 5.教材要以学生为本，简明扼要，内容要图文并茂，突出重点，注重提高学生学习的主动性和积极性。 6.教材编排要求材料新颖，充分考虑学生特点，内容表达深入。5.常用术语解释:1.自由度:描述物体运动所需的独立坐标的数量。一般不包括手指的开合和手指关节的自由度。 2.工作空间:机器人手腕参考点或末端机械手安装点所能到达的所有空间区域，一般不包括末端机械手本身所能到达的区域。3.工作速度:指机器人在各个方向上的移动速度或旋转速度。 4.承载能力:机器人在工作范围内任何位置所能承受的最大质量。5.重复性:机器人重复到达某一目标位置的差异程度。 6.定位精度:机器人末端参考点的实际位置与其需要达到的理想位置之差。 7.讲师:用于手动操作、编程、参数设置和监控机器人的手持设备。 8.机器人的直线运动:安装在机器人第六轴法兰上的刀具在空间做直线运动。动起来。 9.人机交互系统:使操作员能够参与机器人控制并与机器人交流的设备。七、主要技术规格和参数配置要求:序列号项目名技术参数功能性使用量单位13D打印机成型技术:熔融沉积技术(FDM)包装:40*40*75CM成型体积:底部直径 高度产品尺寸:35*35*70米印刷精度:0.05-0.4毫米产品重量:10KG定位精度:X，y X，Y，Z0.05MM毫米包装重量:12KG耗材规格:1.75毫米PLA喷嘴直径:0.4毫米工作温度:15℃-35℃储存温度:0℃-35℃控制软件:CURA 14.12电压:-240伏50-60赫兹文件格式:STLOBJ AMF电流:5A操作系统:7 MAC OS X。打印时:20-/秒移动时:/S结构:铝合金零件外壳:亚克力板热床:3毫米6系列铝合金热床步进电机:1.8步距角的1/16细分导轨:工业直线导轨采用铝合金机身，更加稳定可靠。印刷尺寸大，最大直径200。身高。该型号配备了自动调平传感器，使调平变得非常简单。打印速度更快，大大节省你的时间。整机各部件均采用优质零件，保证设备长期的可靠性和稳定性。10平台2台式六轴机器人轴运动范围内的最大单轴速度第一轴线180度/秒第二轴115°/秒第三轴130°/秒第四轴线180度/秒第五轴线165度/秒第六轴线180度/秒水平笔划:  重量(千克): 15垂直行程:886.3毫米 结构形式:串联轴数:6轴电源电压:220V/110V。 电源:360W 额定负载(千克): 1最大工作半径为482.3毫米 控制器:单片机重复精度(毫米): 0.5电机:步进电机减速装置:同步带减速 车身外壳材料:工程塑料安装方法:桌面 提供3D图纸，方便学生建模仿真。 应用领域:★教育行业:机械装配教学、机器人知识普及、机器学习教学、创客教育、机器人二次开发、机器人职业教育课程。★基础训练:机器人理论知识学习，3D印刷工艺的学习、设计与印刷，机械臂的本体结构组装，机器人控制算法与编程。CCD图像处理培训★综合训练的应用:应用并调试了机械手的整体结构，完成了机械手的抓取、搬运、焊接等工业机器人的典型应用。扩展应用程序:在熟悉机械臂操作的前提下，集成多种机械电子相关设备。如:AGV+机械臂，机械臂+视觉等。标准配置:机械臂体+控制器可选端:1.吸盘组，可以实现吸盘的吸取和搬运。2.仿真焊接可以实现工业机器人焊接的仿真演示。3.气动手爪可以实现工件的夹持和搬运。4.机器人喷涂可以实现工业机器人喷涂演示。5.大头笔夹具，可以实现写字画画。15平台三吸盘套装吸盘组，由微型气泵、气管、真空吸嘴等组成。，可以实现吸盘的吸取和运输。负压负荷:700克五设置四模拟焊接机仿真焊接可以实现工业机器人焊接的仿真演示。电压:5V现象:模拟工业焊接场景时出现火花和噪音。五个人五气动夹具气动抓取器末端可以抓取物体。运动类型:平行开启和关闭夹紧宽度:20毫米夹紧质量:500克五设置五喷枪设备机器人喷涂可以实现工业机器人喷涂演示。喷枪型号:101喷枪(台湾省)压力桶容量:10L夹具:带101喷枪匹配空气压缩机型号:-50L匹配电磁阀支持8毫米气管8毫米气管转向8毫米气管适配器2设置六大头笔筒大头笔夹具，可以实现写字画画。大头笔2分支；端部夹具:与大头笔配套。五设置七工作台尺寸:80cm长的宽度和高度框架材料:6061铝合金挤压型材工作台材料:防静电橡胶 20平台八凳子尺寸:30cm长的宽度和高度框架材料:冷轧钢工作台材料:防静电橡胶 20张（姓氏）