机器人技术基础实验报告

实验一

一、实验目的

掌握RoboCup仿真机器人足球比赛相关知识点，具体内容如下： （1） Linux操作系统的熟悉及了解其基本操作。 （2） 掌握Linux下如何进行C++编程，了解gcc编译器以及一些简单编辑工具，如：vi、

emacs、gedit、Anjuta、Kdevelope等。 （3） 启动RoboCup仿真（2D）足球队的比赛。

二、实验设备

硬件环境：PC机

软件环境：操作系统linux

三、实验内容

(1)掌握 Linux 一些常用的命令

a)如何找到用户主目录的绝对路径名?在自己的系统上,用户主目录的绝对路径名是 什么?

pwd /home/student

(2)将当前工作目录从/home/UVA 转到/home/Tsinghua 需要使用什么命令? 如何显示当前目录? cd /home/Tsinghua

(3)如何在当前目录下建立子目录 RoboCup? mkdir Robcup

(4)如何删除子目录 RoboCup? rmdir Robcup

(5)如何查看当前目录下的内容? ls

(6)如何将文件 start.sh 的权限设定为:start.sh 属于可读、可写、可执行? chmod 777 start

实验一 教你的机器人“走路”

一、要求与目的

熟悉机器人用于走路的“脚”，要教你的机器人学会走路，同时你要掌握控制机器人走路的基本方法。

二、内容 1、机器人为什么会“走”

要想让机器人移动，就要控制电机的转动。控制机器人“行走”的基本指令是motor(x,y)函数和drive(x,y)函数。 2、驱动电机的函数

通过JC程序控制电机转动，使机器人行走的指令有两个，它们是motor（x,y）函数和drive（x,y）函数，介绍： 一、motor（x,y）函数

此函数是“启动”电机，x取值1、2，分别表示左右两个电机；y表示电机转速 两个电机同时以相同速度启动，意味着什么？机器人将怎样运动？ 答：机器人将直走。

进一步讨论：如果将一侧电机速度改为0，机器人将会怎样运动？（顺时针、逆时针旋转）

答：左侧电机速度为零，则逆时针旋转；反之，则顺时针旋转。 实验题一：让机器人顺时针、逆时针旋转

(1)用vjc语言或者流程图让能力风暴顺时针走直径约1米的圆形路径； 程序：

void main() {

while(1) {

六轴工业机器人模块

实验报告

姓名：张兆伟 班级：13 班 学号：2015042130 日期：2016年8月25日

六轴工业机器人模块实验报告

一、实验背景

六自由度工业机器人具有高度的灵活性和通用性，用途十分广泛。本实验是在开放的六自由度机器人系统上，采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台，实现机器人的运动控制。通过示教程序完成机器人的系统标定。学习采用C++编程设计语言编写机器人的基本控制程序，学习实现六自由度机器人的运动控制的基本方法。了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中的应用。

在当今高度竞争的全球市场，工业实体必须快速增长才能满足其市场需求。这意味着，制造企业所承受的压力日益增大，既要应付低成本国家的对手，还要面临发达国家的劲敌，二后者为增强竞争力，往往不惜重金改良制造技术，扩大生产能力。

机器人是开源节流的得利助手，能有效降低单位制造成本。只要给定输入成值，机器人就可确保生产工艺和产品质量的恒定一致，显著提高产量。自动化将人类从枯燥繁重的重复性劳动中解放出来，让人类的聪明才智和应变能力得以释放，从而生产更大的经济回报。 二

“机器人控制”课程总结报告

机器人控制

仿真实验一

——流水灯设计

姓名：李铃 年级：2011级 系别：信息工程学院 计科（师） 学号：1111000048

同组人姓名：杨晨 年级：2011级 系别：信息工程学院 计科（师） 同组人学号：1111000054

2013年5月14日

第 1 页

【实验目的】

熟悉keil仿真软件、proteus仿真软件的使用。了解并熟悉单片机I/O口和LED灯的电路结构，学会构建简单的流水灯电路。掌握C51中单片机I/O口的编程方法和使用I/O口进行输入输出的注意事项。

【实验要求】

利用proteus仿真软件和keil仿真软件实现8个LED灯从最高位依次点亮每次只亮一盏灯并依此循环。

【实验环境】

Proteus与keil联合，语言环境为汇编语言。

【实验用品】

proteus仿真软件，keil仿真软件，个人计算机一台。

【实验内容】

一、利用proteus软件画出电路图 1、打开proteus软件

，点击P选择电器元件（见图1.1），在keywords中搜索要用到

的电器元件（见图1.2和图1.3），在本次试验中选择型号为AT89C51单片机。找到后双击

元件名称，这样元件就显示在DEVICES

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

一. 简答题

1. 机器人内部传感器与外部传感器的作用是什么，它们都包括哪些？

答：内部传感器主要用于检测机器人自身状态；包括位移传感器角数字编码器、角速度传感器；

外部传感器主要用于检测机器人所处的外部环境和对象状况等；包括：力或力矩传感器触觉传感器、接近绝传感器、滑觉传感器、视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器。

2. 机器人的速度与加速度测量都常用哪些传感器？

答：速度：测速发电机、增量式码盘；

加速度：压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器。

3. 机器人的力觉传感器有哪几种，机器人中哪些方面会用到力觉传感器？

答：种类：电阻应变片式、压电式、电容式、电感式、各种外力式传感器。 有三方面：

1.装在关节驱动器上的力传感器。

2.装在末端执行器和机器人最后一个关节之间的力传感器。 3.装在机器人手抓指关节上的力传感器。

4. 机器人的视觉传感器常用哪些方法，图像如何获取和处理？

答：图像的获取：1.照明2.图像聚焦成像3.图形处理形成输出信号。处理：1.图像的增强2.图像的平滑3.图像的数据编码和传输4.边缘锐化5.图像的分割。 5. 能否设想一下，一个高智能类人机器人大约会用到哪些传感器技术？

答：位置传感器，速度传感器，触觉传感器，接近觉

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

第四章，机器人足球策略系统的设计

机器人足球策略系统是整个机器人足球系统的大脑。它实现对传感器信息的预处理，进行动态推理和规划，从而进行决策，控制机器人的运动以执行任务。本章主要介绍足球机器人的动作设计、路径规划、角色设计、阵形设计和总体决策的设计流程。

4 . 1 动作设计

机器人足球策略系统最终是通过机器人执行动作来实现的，所以在很大程度上来说，策略系统的效果是依赖于动作执行的效率。有一个再好的上层策略，如果最终的动作执行不到位，也会导致策略系统的效率低下。动作实现是整过策略系统的基础。

足球机器人的动作设计首先需要建立足球机器人的运动学模型，所有动作的实现都是建立在其运动学和动力学模型上，离开了对这些物理模型的认识是不可能实现足球机器人动作的。

通常将机器人的动作设计进行分层，分为基本运动控制与技术动作控制。前者是面向仿真平台的，后者是面向策略的，它们之间存在着调用与被调用的关系。技术动作是基本动作的一个组合。

人们进行这样的分层是可行的并且符合软件工程要求的，它能够方便系统的集体开发和升级。一方面，在技术动作控制中不进行最基本轮速的设定，使得程序结构很简洁、清晰；另一方面，如果仿真平台有任何的变化，只需要改变底层的运动函数而保持调用接

实验（5）机器人控制实验

一、实验目的：

1） 理解机器人控制的相关概念；

2） 对构建的机器人进行动力学控制分析； 3） 能够使用simulink构建机器人控制仿真模型。

二、机器人动力学方程

状态空间方程

? 当用牛顿-欧拉方程对操作臂进行分析时，动力学方程可以写成

?)是离心力和哥氏力矢量，G(q)为重力矢量。 ? 其中M(q)为质量矩阵，C(q,q? 前向动力学

三、机器人关节控制

Puma560机器人肩关节的参数

图1基于速度反馈的机器人关节控制的simulink模型 图2速度控制环 说明： 图2的速度控制环是图1中Vloop模块的对应内部构造。也就是图2mask后成为Vloop模块。创建方法见实验4。 仿真参数如下：

Vloop参数设置

signal generation 参数设置

四、机器人前馈控制

其中，Kp和Kv是位置增益和速度增益。

如果对非线性动力学进行线性化，而且线性化是理想的，那么可得，

e?q*?q

图3 前馈动力学的控制结构

五、机器人基于计算力矩控制

图4 计算动力学的控制结构

六、实验内容

（1）用simulink建立如下图所示的机器人仿真模型，机器人模型为puma560，可以直接使用机器人库提供

机器人和机器人传感器 介绍

工业机器人以及它的运行是本文的主题。工业机器人是应用于制造环境下 以提高生产率的一种工具。 它可用于承担常规的、 冗长乏味的装配线工作, 或执 行那些对工人也许有危害的工作。 例如, 在第一代工业机器人中, 曾有一台被用 于更换核电厂的核燃料棒。从事这项工作的工人可能会暴露在有害量的放射线 下。 工业机器人也能够在装配线上操作——安装小型元件, 例如将电子元件安装 在线路板上。 为此, 工人可以从这种冗长乏味任务的常规操作中解放出来。 通过 编程的机器人还能去掉炸弹的雷管、 为残疾者服务以及在我们社会的众多应用中 发挥作用。

机器人可被看作将臂端执行工具、传感器以及 /或夹爪移动到某个预定位 置的一台机器。当机器人到达该位置,它将执行某个任务。该任务可能是焊接、 密封、机械装载、机械卸载,或许多装配工作。除了编程以及打开和关闭系统之 外,一般情况下,均不需要人们的参与就能完成这类工作。

机器人专业术语

机器人是一台可再编程的多功能机械手,它可通过可编程运动移动零件、 物料、 工具或特殊装置以执行某种不同任务。 由这项定义可导致下面段落中被阐 述的其他定义,它们为机器人系统提供了完整的写照。

预编程位置是机器人为了完