机器人技术实验指导(新工科建设之路机器人技术与应用规划教材)

“机器人技术基础实验”是高等学校机器人工程专业本科生必修的一门重要的专业基础实践课程。本书是根据高等学校机器人工程专业本科生“机器人技术基础”课程大纲规定的实验项目，结合工业机器人教学设备和现行机器人技术理论教材编写而成的。本书分为两部分：基础篇（实验1～实验10）和进阶篇（实验11～实验20）。基础篇介绍机器人技术的基础知识，主要包括机器人系统认知、机器人空间位姿描述、建立连杆坐标系及D-H参数、机器人正运动学、机器人逆运动学、机器人关节空间规划、机器人笛卡儿空间规划、机器人雅可比矩阵、机器人动力学、机器人动力学参数辨识。进阶篇介绍机器人技术的进阶内容，主要包括机器人PID控制、机器人动力学前馈控制、机器人的拖动示教、基于末端力矩传感器的拖动示教、基于末端力矩传感器的导纳控制、基于末端力矩传感器的力位混合控制、机器人离线编程、机器人视觉、机器人相机标定及坐标系统、机器人视觉引导抓取。本书附录主要包括Simulink常用模块介绍、仿真机器人配置说明、真机输入/输出模块说明、通过MATLAB进行真机操作的步骤、实验须知和安全标志。本书配有源代码、实验报告模板等资源，读者可登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）下载。本书可作为高等学校机器人工程专业的实验教材，也可作为相关工程技术人员的参考书。

王帅，女，工程师。2017.4-至今任东北大学机器人科学与工程学院实验老师，有多年机器人实验教学经验，曾任东北大学信息学院实验老师。

目 录 基 础 篇 实验1 机器人系统认知 3 1.1 实验原理 3 1.2 实验内容 12 1.3 注意事项 13 实验2 机器人空间位姿描述 14 2.1 实验原理 14 2.2 仿真实验内容 21 2.3 真机实验内容 24 2.4 注意事项 25 实验3 建立连杆坐标系及D-H参数 26 3.1 实验原理 26 3.2 仿真实验内容 29 3.3 思考题 31 3.4 注意事项 31 实验4 机器人正运动学 32 4.1 实验原理 32 4.2 仿真实验内容 33 4.3 真机实验内容 37 4.4 注意事项 39 实验5 机器人逆运动学 40 5.1 实验原理 40 5.2 仿真实验内容 44 5.3 真机实验内容 45 5.4 注意事项 47 实验6 机器人关节空间规划 48 6.1 实验原理 48 6.2 仿真实验内容 51 6.3 真机实验内容 53 6.4 注意事项 55 实验7 机器人笛卡儿空间规划 56 7.1 实验原理 56 7.2 仿真实验内容 59 7.3 真机实验内容 61 7.4 注意事项 62 实验8 机器人雅可比矩阵 63 8.1 实验原理 63 8.2 仿真实验内容 66 8.3 真机实验内容 68 8.4 注意事项 70 实验9 机器人动力学 71 9.1 实验原理 71 9.2 仿真实验内容 74 9.3 真机实验内容 77 9.4 注意事项 78 实验10 机器人动力学参数辨识 79 10.1 实验原理 79 10.2 仿真实验内容 83 10.3 真机实验内容 84 10.4 注意事项 86 进 阶 篇 实验11 机器人PID控制 90 11.1 实验原理 90 11.2 仿真实验内容 95 11.3 真机实验内容 98 11.4 注意事项 100 实验12 机器人动力学前馈控制 101 12.1 实验原理 101 12.2 仿真实验内容 103 12.3 真机实验内容 106 12.4 注意事项 108 实验13 机器人的拖动示教 109 13.1 实验原理 109 13.2 仿真实验内容 111 13.3 真机实验内容 112 13.4 注意事项 114 实验14 基于末端力矩传感器的拖动示教 115 14.1 实验原理 115 14.2 仿真实验内容 116 14.3 真机实验内容 119 14.4 注意事项 121 实验15 基于末端力矩传感器的导纳控制 122 15.1 实验原理 122 15.2 仿真实验内容 124 15.3 真机实验内容 126 15.4 注意事项 128 实验16 基于末端力矩传感器的力位混合控制 129 16.1 实验原理 129 16.2 仿真实验内容 133 16.3 真机实验内容 134 16.4 注意事项 136 实验17 机器人离线编程 137 17.1 实验原理 137 17.2 实验内容 139 17.3 注意事项 143 实验18 机器人视觉 144 18.1 实验原理 144 18.2 实验内容 149 实验19 机器人相机标定及坐标系统 151 19.1 实验原理 151 19.2 实验内容 154 19.3 编程作业 159 实验20 机器人视觉引导抓取 160 20.1 课程设计 160 20.2 系统调试的过程 161 20.3 代码实现 161 附录A Simulink常用模块介绍 165 附录B 仿真机器人配置说明 174 附录C 真机输入/输出模块说明 176 附录D 通过MATLAB进行真机操作的步骤 178 附录E 实验须知 181 附录F 安全标志 182