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目錄

一、產(chǎn)品概述................................................................ 1

二、產(chǎn)品特色................................................................ 1

三、系統(tǒng)性能................................................................ 1

3.1. 六軸工業(yè)機(jī)器人....................................................... 2

3.2. 機(jī)器人快速原型控制系統(tǒng)............................................... 2

3.3. 機(jī)器人軟件開發(fā)工具................................................... 4

3.4. 六維力傳感器......................................................... 6

四、配套實驗內(nèi)容............................................................ 6

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一、產(chǎn)品概述

開放式機(jī)器人原理實驗平臺是以六自由度機(jī)械臂為被控對象的教學(xué)實驗平臺系

統(tǒng)。主要包括六軸工業(yè)機(jī)械臂、機(jī)器人快速原型控制系統(tǒng)、末端操作工具、開發(fā)

pc 機(jī)。能夠?qū)崿F(xiàn)正/逆運(yùn)動學(xué)解算、軌跡的規(guī)劃與插補(bǔ)、動力學(xué)解算與動力學(xué)參數(shù)

辨識等教學(xué)實驗。

二、產(chǎn)品特色

1、Matlab/Simulink 下建立的動態(tài)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于實時仿真、算法測試，便

于全流程控制和局部算法驗證。

? 2、高度集成的機(jī)器人編譯環(huán)境保證了模型的可靠性、準(zhǔn)確度及更小的仿真步長，

提高了模型運(yùn)算速度和控制精度。

? 3、涵蓋機(jī)器人基礎(chǔ)理論和高級控制算法庫，集成多種總線通訊模塊，建立運(yùn)動

學(xué)、動力學(xué)模型，兼具視覺、力覺等處理能力。

4、提供多層次開發(fā)接口，針對開發(fā)的深度不同，滿足不同層次的開發(fā)需求，深度

開放，滿足定制化開發(fā)。

三、系統(tǒng)性能

開放式機(jī)器人原理實驗平臺包含六軸工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人快速原型控制系統(tǒng)、

機(jī)器人軟件開發(fā)工具、機(jī)器人操作實驗平臺、六維力傳感器等，能夠向?qū)W生提供完

整的機(jī)器人教學(xué)實驗環(huán)境，包括機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)識、DH 建模、正逆運(yùn)動學(xué)、關(guān)節(jié)空間

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規(guī)劃、笛卡爾空間規(guī)劃、雅克比矩陣、動力學(xué)辨識等實驗課程。

3.1.六軸工業(yè)機(jī)器人

自由度： 6 本體質(zhì)量： 約 50Kg 儲藏溫度： ﹣10°C/+55°C

手腕負(fù)載： 7Kg 防護(hù)等級： IP54（IP67 可選） 環(huán)境溫度： 0°C/+40°C

最大工作半徑： 707mm 噪音水平： ≤70dB（A）

運(yùn)動參數(shù)

軸 運(yùn)動范圍 最大速度

軸 1 ±170° 440°/s

軸 2 ﹣135°/﹣90° 355°/s

軸 3 ﹢65°C/﹣195°C 440°/s

軸 4 ±170° 480°/s

軸 5 ±120° 450°/s

軸 6 ±360° 705°/s

3.2.機(jī)器人快速原型控制系統(tǒng)

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操作系統(tǒng) Windows 7,Windows 10,Ubuntu,etc.

處理器 Intel?Celeron 3855U 1.6GHz, 2M Cache, TDP 10W

內(nèi)存 Support DDR4 2133MHz Up to 16GB

存儲 1 x 2.5” SATALL HDD&SSD+M.2 SSD

顯示

Intel HD Graphics 520

DirectX12, Open GL 4.5

1 x HDML,4096*2304@60Hz

網(wǎng)絡(luò)

LAN1 Intel 1219LM 10/100/1000Mbps,支持網(wǎng)絡(luò)喚醒

LAN2?4 Intel 1210 10/100/1000Mbps,支持網(wǎng)絡(luò)喚醒

I/O 接口

6 x COM (COM1/2 3KV 光隔，可通過 BIOS 設(shè)置 RS-232/485)

10 x COM(可選)

4 x USB3.0,5 x USB2.0(內(nèi)部 1 個)

8 路 GPIO

擴(kuò)展槽口

1 x 全長 Mini PCle 插槽

Nano SIM 卡插槽，可自行安裝拆卸 4G 卡

Audio 1 x Mic+1 X Line Out

供電

9-28VDC

220VAC 輸入 12V/5A 輸出電源適配器(可選)

后備 UPS 4000mAh 鋰電池，斷電后可持續(xù)工作 5 分鐘(可選)

溫度監(jiān)測 CPU 溫度和外部環(huán)境溫度實時監(jiān)測，溫度越限報警

整機(jī)功耗 最高功耗 30W(i7 6500U CPU/8G Memory)

散熱方式 無風(fēng)扇，高性能銅管和壓鑄鋁一體化散熱

安裝方式 嵌入式安裝，墻面式安裝，導(dǎo)軌式安裝(可選)

外觀尺寸 173(寬)x52(高)x121(深)mm

凈重 1.2kg

電磁兼容 IEC60068-2-64

工作環(huán)境

-0℃?40℃(2.5”筆記本硬盤)

-20℃?+60℃(選配固態(tài)硬盤)

4

存儲溫度 -30℃?70℃

震動 Half sine wave 3g, 11ms, 3 shock per axis

認(rèn)證 CE, FCC, BIS

機(jī)器人控制器可以實現(xiàn)多種構(gòu)型機(jī)器人控制。支持用戶快速搭建機(jī)器人研究或

應(yīng)用平臺，支持機(jī)器人控制算法驗證及機(jī)器人應(yīng)用的快速開發(fā)。

特征優(yōu)勢

? 統(tǒng)一的操作接口、僅需要簡單的配置即可實現(xiàn)快速適配；

? 支持多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)；

? 運(yùn)動控制支持 CIA402 協(xié)議，支持通用構(gòu)型的運(yùn)動控制；

? 安全模塊包括支持分布式時鐘、支持冗余、支持熱插拔和支持運(yùn)動狀態(tài)檢測等。

機(jī)器人模型庫

? 機(jī)器人單軸控制庫

? 機(jī)器人接口庫

? 機(jī)器人基礎(chǔ)控制庫

? 機(jī)器人 3D 顯示庫

? 傳感器接口庫

? 末端執(zhí)行器接口庫

被控對象示例

? 實現(xiàn)自主控制的多種被控對象，包括工業(yè)機(jī)器人、無人機(jī)、倒立擺系統(tǒng)。

? 多種不同構(gòu)型機(jī)器人的控制，協(xié)作 7 軸機(jī)器人、雙臂機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人等。

? 支持 c、c++、Matlab 等多種語言開發(fā)，兼容通信、視覺、力覺等傳感器處理功

能。

3.3.機(jī)器人軟件開發(fā)工具

機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)工具(CPS Builder)實現(xiàn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的模型搭建，快速仿

真測試。

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開發(fā)流程

1. 數(shù)字仿真。在 Simulink 中建立機(jī)器人控制模型，初步驗證模型及算法；

2. 半實物模型準(zhǔn)備。對數(shù)字仿真模型進(jìn)行修改，建立半實物仿真模型；

3. 目標(biāo)代碼自動生成。將 Simulink 模型轉(zhuǎn)化為 C 代碼，并最終編譯為可執(zhí)行

程序；

4. 仿真配置管理。配置仿真目標(biāo)機(jī)屬性；

5. 實時仿真。連接目標(biāo)機(jī)成功后，啟動實時仿真?？蓤?zhí)行文件自動運(yùn)行，與實

際機(jī)器人系統(tǒng)或 HIL 交互；開發(fā)工具支持在線調(diào)參，啟?？刂?，實時數(shù)據(jù)存

儲等功能；

6. 仿真數(shù)據(jù)分析處理。

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3.4.六維力傳感器

力覺傳感器 HEX-E / HEX-H

特征優(yōu)勢

? 靈活的傳感器將自動化的可能性擴(kuò)展到以前無法實現(xiàn)的過程。

? 開箱即用的集成將用于精確插入任務(wù)的部署時間從幾個月縮短到幾天。

? 高精度傳感器技術(shù)可在插入和組裝任務(wù)中提供 95％的更高質(zhì)量。

? 基于傳感器的應(yīng)用程序可將循環(huán)時間縮短多達(dá) 60％，以在相同數(shù)量的員工下生

產(chǎn)更多產(chǎn)品。

? 輕松編程即可在不到一天的時間內(nèi)啟動甚至運(yùn)行復(fù)雜的拋光任務(wù)。

IP 防護(hù) IP67

四、配套實驗內(nèi)容

基礎(chǔ)實驗：

序號 實驗名稱 課程內(nèi)容

1 機(jī)器人系統(tǒng)認(rèn)識 了解機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

2 機(jī)器人空間位姿描述

認(rèn)識機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述方式，了解多種姿態(tài)的描述方

法

3

建立連桿坐標(biāo)系及 D-H

參數(shù)

學(xué)習(xí)機(jī)器人連桿坐標(biāo)系的建立，學(xué)習(xí)修正 D-H 參數(shù)的建立方

法

4 機(jī)器人正運(yùn)動學(xué) 學(xué)習(xí)連桿變換，學(xué)習(xí)建立機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)方程

5 機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)

解逆解相關(guān)的基本概念，如：多解性，奇異問題等，學(xué)習(xí)建

立機(jī)器人的逆運(yùn)動學(xué)模型。

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6 機(jī)器人關(guān)節(jié)空間規(guī)劃

了解多種規(guī)劃方法，了解關(guān)節(jié)空間規(guī)劃特點，學(xué)習(xí)在關(guān)節(jié)空

間實現(xiàn)機(jī)器人運(yùn)動軌跡的規(guī)劃

7 機(jī)器人笛卡爾空間規(guī)劃 了解笛卡爾空間規(guī)劃特點，學(xué)習(xí)笛卡爾空間直線規(guī)劃方法

8 機(jī)器人雅可比矩陣 了解雅可比矩陣及作用，學(xué)習(xí)雅可比矩陣的推導(dǎo)方法

9 機(jī)器人動力學(xué)

了解動力學(xué)模型的描述形式及作用，學(xué)習(xí)動力學(xué)模型的推導(dǎo)

方法

10 機(jī)器人動力學(xué)參數(shù)辨識 了解動力辨識的目的，學(xué)習(xí)動力學(xué)辨識方法

11 機(jī)器人的拖動示教

學(xué)習(xí)拖動示教算法，學(xué)習(xí)利用拖動示教算法實現(xiàn)機(jī)器人的控

制

12

基于末端力矩傳感器的

拖動示教實驗

學(xué)習(xí)基于末端力矩傳感器的拖動示教算法，學(xué)習(xí)基于末端力

矩傳感器的拖動示教算法實現(xiàn)

高級實驗：

序號 實驗名稱 課程內(nèi)容

1 機(jī)器人的 PID 控制 學(xué)習(xí) PID 控制方法，學(xué)習(xí)利用 PID 實現(xiàn)機(jī)器人的控制

2

機(jī)器人的動力學(xué)前饋控

制

學(xué)習(xí)動力學(xué)前饋控制算法，學(xué)習(xí)利用動力學(xué)前饋控制算法

實現(xiàn)機(jī)器人的控制

3 機(jī)器人的拖動示教

學(xué)習(xí)拖動示教算法，學(xué)習(xí)利用拖動示教算法實現(xiàn)機(jī)器人的

控制

4

基于末端力矩傳感器的

拖動示教實驗

學(xué)習(xí)基于末端力矩傳感器的拖動示教算法，學(xué)習(xí)基于末端

力矩傳感器的拖動示教算法實現(xiàn)

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基于末端力矩傳感器的

導(dǎo)納控制實驗

學(xué)習(xí)基于末端力矩傳感器的阻抗控制方法，學(xué)習(xí)基于末端

力矩傳感器的阻抗控制方法方法實現(xiàn)。

說明：1、工業(yè)機(jī)械人可根據(jù)用戶實際需求進(jìn)行調(diào)整更換；

2、可根據(jù)用戶實際需求定制化搭建應(yīng)用場景；