MTALAB机器人工具箱
Robotic tool提供了一些如运动学，动力学和生成机器人轨迹的许多有用功能。用这个工具箱进行仿真以及分析与真正的机器人得到实验结果是非常有用。工具箱的优点是代码是一个相当成熟的算法，对于教学源代码是免费的。该工具箱提供了机器人动力学正解和逆解，其次坐标转换所必需的三维位置和方向。
该工具箱可以计算任意结构机器人的正反运动学（用数值积分的方法，不是给出解析解）、正反动力学（反运动学采用的是递归牛顿欧拉方法，效率很高）、路径规划等；里面还有Puma560和Stanford机器人的实例。
1. PUMA560的MATLAB仿真
要建立PUMA560的机器人对象，首先我们要了解PUMA560的D-H参数，之后我们可以利用Robotics Toolbox工具箱中的link和robot函数来建立PUMA560的机器人对象。
其中link函数的调用格式：
L = LINK([alpha A theta D])
L =LINK([alpha A theta D sigma])
L =LINK([alpha A theta D sigma offset])
L =LINK([alpha A theta D], CONVENTION)
L =LINK([alpha A theta D sigma], CONVENTION)
L =LINK([alpha A theta D sigma offset], CONVENTION)
参数CONVENTION可以取‘standard’和‘modified’，其中‘standard’代表采用标准的D-H参数，‘modified’代表采用改进的D-H参数。参数‘alpha’代表扭转角，参数‘A’代表杆件长度，参数‘theta’代表关节角，参数‘D’代表横距，参数‘sigma’代表关节类型：0代表旋转关节，非0代表移动关节。另外LINK还有一些数据域：LINK.alpha %返回扭转角
LINK.A %返回杆件长度
LINK.theta %返回关节角
LINK.D %返回横距
LINK.sigma %返回关节类型
LINK.RP %返回‘R’(旋转)或‘P’(移动)
LINK.mdh %若为标准D-H参数返回0，否则返回1
LINK.offset %返回关节变量偏移
LINK.qlim %返回关节变量的上下限[min max]
LINK.islimit(q) %如果关节变量超限，返回-1, 0, +1
LINK.I %返回一个3×3 对称惯性矩阵
LINK.m %返回关节质量
LINK.r %返回3×1的关节齿轮向量
LINK.G %返回齿轮的传动比
LINK.Jm %返回电机惯性
LINK.B %返回粘性摩擦
LINK.Tc %返回库仑摩擦
LINK.dh return legacy DH row
LINK.dyn return legacy DYN row
其中robot函数的调用格式：
ROBOT %创建一个空的机器人对象
ROBOT(robot) %创建robot的一个副本
ROBOT(robot, LINK) %用LINK来创建新机器人对象来代替robot
ROBOT(LINK, ...) %用LINK来创建一个机器人对象
ROBOT(DH, ...) %用D-H矩阵来创建一个机器人对象
ROBOT(DYN, ...) %用DYN矩阵来创建一个机器人对象
2．变换矩阵
利用MA TLAB中Robotics Toolbox工具箱中的transl、rotx、roty和rotz可以实现用齐次变换矩阵表示平移变换和旋转变换。下面举例来说明：
A 机器人在x轴方向平移了0.5米，那么我们可以用下面的方法来求取平移变换后的齐次矩阵：
>> transl(0.5,0,0)
ans =
1.0000 0 0 0.5000
0 1.0000 0 0
0 0 1.0000 0
0 0 0 1.0000
B 机器人绕x轴旋转45度，那么可以用rotx来求取旋转后的齐次矩阵：
>> rotx(pi/4)
ans =
1.0000 0 0 0
0 0.7071 -0.7071 0
0 0.7071 0.7071 0
0 0 0 1.0000
C 机器人绕y轴旋转90度，那么可以用roty来求取旋转后的齐次矩阵：
>> roty(pi/2)
ans =
0.0000 0 1.0000 0
0 1.0000 0 0
-1.0000 0 0.0000 0
0 0 0 1.0000
D 机器人绕z轴旋转-90度，那么可以用rotz来求取旋转后的齐次矩阵：
>> rotz(-pi/2)
ans =
0.0000 1.0000 0 0
-1.0000 0.0000 0 0
0 0 1.0000 0
0 0 0 1.0000
当然，如果有多次旋转和平移变换，我们只需要多次调用函数在组合就可以了。另外，可以和我们学习的平移矩阵和旋转矩阵做个对比，相信是一致的。
3 轨迹规划
利用Robotics Toolbox提供的ctraj、jtraj和trinterp函数可以实现笛卡尔规划、关节空间规划和变换插值。
其中ctraj函数的调用格式：
TC = CTRAJ(T0, T1, N)
TC = CTRAJ(T0, T1, R)
参数TC为从T0到T1的笛卡尔规划轨迹，N为点的数量，R为给定路径距离向量，R的每个值必须在0到1之间。
其中jtraj函数的调用格式：
[Q QD QDD] = JTRAJ(Q0, Q1, N)
[Q QD QDD] = JTRAJ(Q0, Q1, N, QD0, QD1)
[Q QD QDD] = JTRAJ(Q0, Q1, T)
[Q QD QDD] = JTRAJ(Q0, Q1, T, QD0, QD1)
参数Q为从状态Q0到Q1的关节空间规划轨迹，N为规划的点数，T为给定的时间向量的长度，速度非零边界可以用QD0和QD1来指定。QD和QDD为返回的规划轨迹的速度和加速度。
其中trinterp函数的调用格式：
TR = TRINTERP(T0, T1, R)
参数TR为在T0和T1之间的坐标变化插值，R需在0和1之间。
要实现轨迹规划，首先我们要创建一个时间向量，假设在两秒内完成某个动作，采样间隔是56ms，那么可以用如下的命令来实现多项式轨迹规划：t=0:0.056:2; [q,qd,qdd]=jtraj(qz,qr,t); 其中t为时间向量，qz为机器人的初始位姿，qr为机器人的最终位姿，q为经过的路径点，qd为运动的速度，qdd为运动的加速度。其中q、qd、qdd都是六列的矩阵，每列代表每个关节的位置、速度和加速度。如q(:,3)代表关节3的位置，qd(:,3)代表关节3的速度，qdd(:,3)代表关节3的加速度。
4 运动学的正问题
利用Robotics Toolbox中的fkine函数可以实现机器人运动学正问题的求解。
其中fkine函数的调用格式：
TR = FKINE(ROBOT, Q)
参数ROBOT为一个机器人对象，TR为由Q定义的每个前向运动学的正解。
以PUMA560为例，定义关节坐标系的零点qz=[0 0 0 0 0 0]，那么fkine(p560,qz)将返回最后一个关节的平移的齐次变换矩阵。如果有了关节的轨迹规划之后，我们也可以用fkine来进行运动学的正解。比如：
t=0:0.056:2; q=jtraj(qz,qr,t); T=fkine(p560,q);
返回的矩阵T是一个三维的矩阵，前两维是4×4的矩阵代表坐标变化，第三维是时间。
5 运动学的逆问题
利用Robotics Toolbox中的ikine函数可以实现机器人运动学逆问题的求解。
其中ikine函数的调用格式：
Q = IKINE(ROBOT, T)
Q = IKINE(ROBOT, T, Q)
Q = IKINE(ROBOT, T, Q, M)
参数ROBOT为一个机器人对象，Q为初始猜测点（默认为0），T为要反解的变换矩阵。当反解的机器人对象的自由度少于6时，要用M进行忽略某个关节自由度。
有了关节的轨迹规划之后，我们也可以用ikine函数来进行运动学逆问题的求解。比如：
t=0:0.056:2; T1=transl(0.6,-0.5,0); T2=transl(0.4,0.5,0.2); T=ctraj(T1,T2,length(t)); q=ikine(p560,T);
我们也可以尝试先进行正解，再进行逆解，看看能否还原。
Q=[0 –pi/4 –pi/4 0 pi/8 0]; T=fkine(p560,q); qi=ikine(p560,T);
6 动画演示
有了机器人的轨迹规划之后，我们就可以利用Robotics Toolbox中的plot函数来实现对规划
路径的仿真。
puma560;T=0:0.056:2; q=jtraj(qz,qr,T); plot(p560,q);
当然，我们也可以来调节PUMA560的六个旋转角，来实现动画演示。drivebot(p560)
阿尔法智能机器人讲解
学人走路身体灵活 在17日召开的美国科学促进协会会议上，研究人员展示了他们的最新发明成果——新型步行机器人。相关研究报告将刊登在本周出版的《科学》杂志上。 新型机器人运用自己能弯曲的双脚和电动化脚踝带动双腿迈步，其双臂也会随着脚步的移动来回摆动保持身体平衡。 康奈尔大学研究人员安迪·鲁伊纳说新型步行机器人走路时一起一伏，使身体灵活运动，跟人没什么两样。鲁伊纳说“我们让它更多地注意动作。”而其动作就是孩子学走路时必须掌握的。因此，科学家们把此类机器人形象地称为“初学走路的孩子”。 任何路面行走自如 麻省理工学院科学家泰德拉克说，这种机器人内置多个传感器，使其“在20分钟内学会像人一样走路”。传感器能以每秒200次的速度测量机器人每个动作的倾斜度和速度，然而向其他电动机下达新指令来调节身体姿势。传感器还指示制动器控制机器人脚踝上弹簧的压力，使其整体平稳向前。 “每走一步，制动参数都会有所改变，”泰德拉克说，“机器人可以在任何路面上走路，并调节走路的姿势。” 实际上，新型机器人在沙滩、草地和人行道等不同路面上走路时，能像人一样改变步伐的大小。新型机器人还学会了在水车上走路，它配合水车倾斜度和速度的改变不断调节姿势。它可以自动启动，并会向后倒着走。 动力设计节省能量 众所周知，不换新电池的情况下，机器人用的能量越少，其操作时间越长。新型机器人最大的优点莫过于它非常节能。 科学家在发明新型机器人时，运用了“被动动力设计”的原理和装置，使机器人依靠重心的改变和类似肌肉的弹簧和电动机带动其走路。因此，此类机器人维持走路所需的能量仅仅相当于其他步行机器人的很小一部分。为此，鲁伊纳对学步机器人颇为自得。他说：“机
《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准
《工业机器人工程应用虚拟仿真》课程标准 制定人：高亮制定时间：2016年10月 批准人：批准时间： 适用专业：工业机器人技术专业课程类型： 建议学时：102 学分：8 本课程旨在提高学生在机器人方面的综合素质，着重使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能，初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力；在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育，使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风，为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。一、课程分析 （一）教学计划的制定和教学内容的选取 根据培养应用技能型人才总目标，制订本专业教学计划，课程的教材配套，教学、实验、实训、课程设计大纲和指导书等教学文件齐全，近几年来引入了现代教学技术手段，已初步建设、形成了具有特色的全套课堂教学和实验教学课件。 根据该课程的基本教学要求和特点，结合学时的安排，从教材的整体内容出发，有侧重地进行取舍，筛选出学生必须掌握的基本教学内容，较好地解决了教学中质量与数量的矛盾。 通过本课程的学习，使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理；掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带轨道或变位机的机器人系统创建于应用，以及RobotStudio的在线功能，具备使用RobotStudio仿真软件的能力和针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力，为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。 （二）教学方法分析 1、本课程适宜采用理论、实践一体化的教学方法。坚持理论联系实际，突出实际上机训练，切实保证技能训练教学的时间和质量。
虚拟机器人仿真软件使用使用说明
热博机器人3D仿真系统 用 户 手 册
杭州热博科技有限公司 1.软件介绍 RB-3DRSS是热博科技有限公司新近推出的一款以.NET平台为基础，在Microsoft Windows平台上使用3D技术开发的3D机器人仿真软件。用户通过构建虚拟机器人、虚拟环境，编写虚拟机器人的驱动程序，模拟现实情况下机器人在特定环境中的运行情况。 RB-3DRSS与市面上的同类产品相比，它具有如下的特点： 1．全3D场景。用户可自由控制视角的位置，角度。 2．先进的物理引擎技术，引入真实世界的重力、作用力、反作用力、速度、加速度、摩擦力等概念，是一款真正意义上的仿真软件。 3．逼真的仿真效果。采用虚拟现实技术，高度接近实际环境下的机器人运动状态，大大简化实际机器人调试过程。
4．实时运行调试。运行时，依据实际运行情况，调整机器人参数，帮助用户快速实现理想中的效果。 5．自由灵活的机器人搭建与场地搭建。用户可自由选择机器人及其配件，进行机器人搭建，可自行编辑3D训练比赛场地，所想即所得。 6．单人或多人的对抗过程。用户可添加多个机器人，自由组队进行队伍间对抗。7．与机器人图形化开发平台无缝连接。其生成的控制程序代码可在虚拟仿真系统中直接调用，大大节省编程时间。
系统配置要求 操作系统:win98,win2000全系列,winXp,win2003 server 运行环境:.Net Framework v2.0,DirectX 9.0c 最低硬件配置： 2.0GHz以上主频的CPU,512M内存,64M显存以上的3D显卡.支持1024×768分辨率,16bit颜色的监视器，声卡 推荐配置： 3.0G以上主频的CPU,1G内存,128M显存的3D显卡，支持1024×768分辨率,16bit 颜色监视器，声卡
优必选机器人公司调研分析报告
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目录 第一节优必选：国内唯一的人形机器人独角兽公司 (6) 一、技术深耕、资本助力、高曝光度，塑造服务机器人明星企业 (6) 二、优必选主要产品：Alpha1S、Alpha2、JIMU、机器人舵机Alpha1S (8) 1、Alpha2 (9) 2、JIMU机器人 (10) 3、机器人舵机 (12) 第二节服务机器人风口已至，行业或将迎来爆发式增长 (13) 一、服务机器人市场兴起，幼教和娱乐/陪护有望成为突破点 (13) 二、关注杀手级应用诞生和高曝光度事件两类催化剂 (15) 1、机器人产品的大规模销售依赖杀手级应用 (15) 2、案例一：儿童教育领域案例 (15) 2、案例二：家庭陪护/娱乐领域案例 (16) 3、高曝光度事件将有力推动服务机器人产业的发展 (18) 三、国内服务机器人厂商2016年有望迎来突破性机遇 (18) 1、产业技术到达临界点 (18) 2、无人机和扫地机器人示范效应引发资本竞逐服务机器人市场 (19) 3、国内服务机器人厂商的优势 (22) 第三节掌握核心技术+巨头深度合作+产品推广能力，构筑护城河 (23) 一、掌握机器人舵机关节核心技术 (23) 二、与产业巨头深入合作，站在巨人的肩膀上 (23) 三、出色的产品推广能力塑造“中国制造”新形象 (24) 第四节单一产品到多元布局，从硬件销售到软件/生态/IP多维出击 (26) 一、产品线延伸：Alpha1S持续放量，Alpha2和JIMU于2016年问世 (26) 1、Alpha1S月出货量已超万台，亮相春晚后有望进一步畅销 (26) 2、Alpha2将于2016年登陆市场，产品应用场景广泛 (28) 3、JIMU机器人对标乐高Mindstorms，价位具备很强竞争力 (30) 二、从硬件销售到“硬件+软件+生态” (32) 三、IP战略有望成为优必选公司新的发力点 (33)
机器人操作指南
第七章工业机器人应用 一机器人示教单元使用 1.示教单元的认识 2.使用示教单元调整机器人姿势 2.1在机器人控制器上电后使用钥匙将MODE开关打到“MANUAL”位置，双手拿起，先将示教单元背部的“TB ENABLE”按键按下。再用手将“enable”开关扳向一侧，直到听到一声“卡嗒”为止。然后按下面板上的“SERVO”键使机器人伺服电机开启，此时“F3”按键上方对应的指示灯点亮。
2.2按下面板上的“JOG”键，进入关节调整界面，此时按动J1--J6关节对应的按键可使机器人以关节为运行。按动“OVRD↑”和“OVRD↓”能分别升高和降低运行机器人速度。各轴对应动作方向好下图所示。当运行超出各轴活动范围时发出持续的“嘀嘀”报警声。 2.3按“F1”、“F2”、“F3”、“F4”键可分别进行“直交调整”、“TOOL调整”、“三轴直交调整”和“圆桶调整”模式，对应活动关系如下各图所示：
直交调整模式TOOL调整模式
三轴直交调整模式
圆桶调整模式 2.4在手动运行模式下按“HAND”进入手爪控制界面。在机器人本体内部设计有四组双作用电磁阀控制电路，由八路输出信号OUT-900――OUT-907进行控制，与之相应的还有八路输入信号IN-900――IN-907，以上各I/O信号可在程序中进行调用。 按键“+C”和“－C”对应“OUT-900”和“OUT-901” 按键“+B”和“－B”对应“OUT-902”和“OUT-903” 按键“+A”和“－A”对应“OUT-904”和“OUT-905” 按键“+Z”和“－Z”对应“OUT-906”和“OUT-907” 在气源接通后按下“－C”键，对应“OUT-901”输出信号，控制电磁阀动作使手爪夹紧，对应的手爪夹紧磁性传感器点亮，输入信号到“IN-900”；按下“+C”键，对应“OUT-900”输出信号，控制电磁阀动作使手爪张开。对应的手爪张开磁性传感器点亮，输入信号到“IN-901”。 3.使用示教单元设置坐标点 3.1先按照实训2的内容将机器人以关节调整模式将各关节调整到如下所列： J1:0.00 J5:0.00 J2: -90.00 J6:0.00 J3:170.00 J4:0.00 3.2先按“FUNCTION”功能键，再按“F4”键退出调整界面。然后按下“F1”键进入
