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目录

一、产品概述................................................................ 1

二、产品特色................................................................ 1

三、系统性能................................................................ 1

3.1. 六轴工业机器人....................................................... 2

3.2. 机器人快速原型控制系统............................................... 2

3.3. 机器人软件开发工具................................................... 4

3.4. 六维力传感器......................................................... 6

四、配套实验内容............................................................ 6

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一、产品概述

开放式机器人原理实验平台是以六自由度机械臂为被控对象的教学实验平台系

统。主要包括六轴工业机械臂、机器人快速原型控制系统、末端操作工具、开发

pc 机。能够实现正/逆运动学解算、轨迹的规划与插补、动力学解算与动力学参数

辨识等教学实验。

二、产品特色

1、Matlab/Simulink 下建立的动态系统数学模型应用于实时仿真、算法测试，便

于全流程控制和局部算法验证。

 2、高度集成的机器人编译环境保证了模型的可靠性、准确度及更小的仿真步长，

提高了模型运算速度和控制精度。

 3、涵盖机器人基础理论和高级控制算法库，集成多种总线通讯模块，建立运动

学、动力学模型，兼具视觉、力觉等处理能力。

4、提供多层次开发接口，针对开发的深度不同，满足不同层次的开发需求，深度

开放，满足定制化开发。

三、系统性能

开放式机器人原理实验平台包含六轴工业机器人、机器人快速原型控制系统、

机器人软件开发工具、机器人操作实验平台、六维力传感器等，能够向学生提供完

整的机器人教学实验环境，包括机器人系统认识、DH 建模、正逆运动学、关节空间

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规划、笛卡尔空间规划、雅克比矩阵、动力学辨识等实验课程。

3.1.六轴工业机器人

自由度： 6 本体质量： 约 50Kg 储藏温度： ﹣10°C/+55°C

手腕负载： 7Kg 防护等级： IP54（IP67 可选） 环境温度： 0°C/+40°C

最大工作半径： 707mm 噪音水平： ≤70dB（A）

运动参数

轴 运动范围 最大速度

轴 1 ±170° 440°/s

轴 2 ﹣135°/﹣90° 355°/s

轴 3 ﹢65°C/﹣195°C 440°/s

轴 4 ±170° 480°/s

轴 5 ±120° 450°/s

轴 6 ±360° 705°/s

3.2.机器人快速原型控制系统

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操作系统 Windows 7,Windows 10,Ubuntu,etc.

处理器 Intel®Celeron 3855U 1.6GHz, 2M Cache, TDP 10W

内存 Support DDR4 2133MHz Up to 16GB

存储 1 x 2.5” SATALL HDD&SSD+M.2 SSD

显示

Intel HD Graphics 520

DirectX12, Open GL 4.5

1 x HDML,4096*2304@60Hz

网络

LAN1 Intel 1219LM 10/100/1000Mbps,支持网络唤醒

LAN2〜4 Intel 1210 10/100/1000Mbps,支持网络唤醒

I/O 接口

6 x COM (COM1/2 3KV 光隔，可通过 BIOS 设置 RS-232/485)

10 x COM(可选)

4 x USB3.0,5 x USB2.0(内部 1 个)

8 路 GPIO

扩展槽口

1 x 全长 Mini PCle 插槽

Nano SIM 卡插槽，可自行安装拆卸 4G 卡

Audio 1 x Mic+1 X Line Out

供电

9-28VDC

220VAC 输入 12V/5A 输出电源适配器(可选)

后备 UPS 4000mAh 锂电池，断电后可持续工作 5 分钟(可选)

温度监测 CPU 温度和外部环境温度实时监测，温度越限报警

整机功耗 最高功耗 30W(i7 6500U CPU/8G Memory)

散热方式 无风扇，高性能铜管和压铸铝一体化散热

安装方式 嵌入式安装，墙面式安装，导轨式安装(可选)

外观尺寸 173(宽)x52(高)x121(深)mm

净重 1.2kg

电磁兼容 IEC60068-2-64

工作环境

-0℃〜40℃(2.5”笔记本硬盘)

-20℃〜+60℃(选配固态硬盘)

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存储温度 -30℃〜70℃

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

认证 CE, FCC, BIS

机器人控制器可以实现多种构型机器人控制。支持用户快速搭建机器人研究或

应用平台，支持机器人控制算法验证及机器人应用的快速开发。

特征优势

 统一的操作接口、仅需要简单的配置即可实现快速适配；

 支持多机器人协同作业；

 运动控制支持 CIA402 协议，支持通用构型的运动控制；

 安全模块包括支持分布式时钟、支持冗余、支持热插拔和支持运动状态检测等。

机器人模型库

 机器人单轴控制库

 机器人接口库

 机器人基础控制库

 机器人 3D 显示库

 传感器接口库

 末端执行器接口库

被控对象示例

 实现自主控制的多种被控对象，包括工业机器人、无人机、倒立摆系统。

 多种不同构型机器人的控制，协作 7 轴机器人、双臂机器人、并联机器人等。

 支持 c、c++、Matlab 等多种语言开发，兼容通信、视觉、力觉等传感器处理功

能。

3.3.机器人软件开发工具

机器人应用开发工具(CPS Builder)实现机器人控制系统的模型搭建，快速仿

真测试。

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开发流程

1. 数字仿真。在 Simulink 中建立机器人控制模型，初步验证模型及算法；

2. 半实物模型准备。对数字仿真模型进行修改，建立半实物仿真模型；

3. 目标代码自动生成。将 Simulink 模型转化为 C 代码，并最终编译为可执行

程序；

4. 仿真配置管理。配置仿真目标机属性；

5. 实时仿真。连接目标机成功后，启动实时仿真。可执行文件自动运行，与实

际机器人系统或 HIL 交互；开发工具支持在线调参，启停控制，实时数据存

储等功能；

6. 仿真数据分析处理。

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3.4.六维力传感器

力觉传感器 HEX-E / HEX-H

特征优势

 灵活的传感器将自动化的可能性扩展到以前无法实现的过程。

 开箱即用的集成将用于精确插入任务的部署时间从几个月缩短到几天。

 高精度传感器技术可在插入和组装任务中提供 95％的更高质量。

 基于传感器的应用程序可将循环时间缩短多达 60％，以在相同数量的员工下生

产更多产品。

 轻松编程即可在不到一天的时间内启动甚至运行复杂的抛光任务。

IP 防护 IP67

四、配套实验内容

基础实验：

序号 实验名称 课程内容

1 机器人系统认识 了解机器人系统的基本组成，培养学生理论联系实际的能力。

2 机器人空间位姿描述

认识机器人位置与姿态的描述方式，了解多种姿态的描述方

法

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建立连杆坐标系及 D-H

参数

学习机器人连杆坐标系的建立，学习修正 D-H 参数的建立方

法

4 机器人正运动学 学习连杆变换，学习建立机器人的正运动学方程

5 机器人逆运动学

解逆解相关的基本概念，如：多解性，奇异问题等，学习建

立机器人的逆运动学模型。

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6 机器人关节空间规划

了解多种规划方法，了解关节空间规划特点，学习在关节空

间实现机器人运动轨迹的规划

7 机器人笛卡尔空间规划 了解笛卡尔空间规划特点，学习笛卡尔空间直线规划方法

8 机器人雅可比矩阵 了解雅可比矩阵及作用，学习雅可比矩阵的推导方法

9 机器人动力学

了解动力学模型的描述形式及作用，学习动力学模型的推导

方法

10 机器人动力学参数辨识 了解动力辨识的目的，学习动力学辨识方法

11 机器人的拖动示教

学习拖动示教算法，学习利用拖动示教算法实现机器人的控

制

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基于末端力矩传感器的

拖动示教实验

学习基于末端力矩传感器的拖动示教算法，学习基于末端力

矩传感器的拖动示教算法实现

高级实验：

序号 实验名称 课程内容

1 机器人的 PID 控制 学习 PID 控制方法，学习利用 PID 实现机器人的控制

2

机器人的动力学前馈控

制

学习动力学前馈控制算法，学习利用动力学前馈控制算法

实现机器人的控制

3 机器人的拖动示教

学习拖动示教算法，学习利用拖动示教算法实现机器人的

控制

4

基于末端力矩传感器的

拖动示教实验

学习基于末端力矩传感器的拖动示教算法，学习基于末端

力矩传感器的拖动示教算法实现

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基于末端力矩传感器的

导纳控制实验

学习基于末端力矩传感器的阻抗控制方法，学习基于末端

力矩传感器的阻抗控制方法方法实现。

说明：1、工业机械人可根据用户实际需求进行调整更换；

2、可根据用户实际需求定制化搭建应用场景；