工业机器人基础_程涛,李媛媛,叶仁虎_9787568072625

本书以工业机器人为研究对象，不仅系统介绍机器人学基本理论，还图文并茂地讲解工业机器人结构、传感器和应用等内容，部分章节附有习题。全书共7章，分别为绪论，工业机器人的结构、驱动及传动，工业机器人的运动学，工业机器人的力学特性，工业机器人传感器，工业机器人的轨迹规划与控制，工业机器人系统集成与典型应用。本书可作为地方普通工科院校的机械工程等机械类专业的教材，也适合作为广大自学者的自学用书及工程技术人员的培训用书。

机器人是中国制造2025重点推进的十大领域之一，是智能制造关键设备。为了推动制造业转型升级，各高校积极响应教育部的新工科建设，主要包括两个方面：一是办新工科专业机器人工程智能制造工程等；二是传统专业升级改造，在传统机械类专业中更加注重工业机器人课程，在专业课程教学内容中增加机器人的应用案例。工业机器人是机械类专业的必修专业课，其教材建设十分重要。本书共分为7章：第1章绪论，介绍了机器人的起源、定义、发展历史，机器人的分类，技术指标等；第2章工业机器人的结构、驱动及传动，介绍了工业机器人的常见构型及其简图表达方法，机器人的驱动方式和传动机构，串联机器人和并联机器人的典型结构形式，机器人工具，机器人的行走机构等；第3章工业机器人的运动学，介绍了齐次坐标变换，运动学方程的建立，逆运动学问题的求解；第4章工业机器人的力学特性，介绍了机器人的雅可比矩阵、静力学特性等；第5章工业机器人传感器，介绍了光电编码器、视觉传感器、触觉传感器等传感器的相关知识；第6章工业机器人的轨迹规划与控制，介绍了机器人运动规划、运动控制、力控制等；第7章工业机器人系统集成与典型应用，介绍了焊接机器人、搬运机器人、工业机器人的离线编程、AGV（自动导引车）等。本书由湖北工业大学工程技术学院程涛全面负责编写安排和统稿。具体编写分工如下：第1章由黑龙江东方学院李媛媛编写，第2章由武汉华夏理工学院的叶仁虎和湖北工业大学工程技术学院程涛编写；第3章由黑龙江东方学院陈明颖和湖北工业大学工程技术学院路媛媛编写、第4章由湖北工业大学工程技术学院潘玉荣编写；第5章由华夏理工学院张玉平编写；第6章由黑龙江东方学院李媛媛编写；第7章由湖北工业大学工程技术学院程涛编写。在编写本书过程中参阅了同行专家学者的教材、资料和文献，在此谨致谢意。由于编者水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。

第1章绪论(1)

1.1机器人的起源及定义(1)

1.1.1机器人的起源(1)

1.1.2机器人的定义(1)

1.2机器人的发展历程(2)

1.3机器人的分类(3)

1.4机器人系统的构成及技术参数(6)

1.4.1机器人系统的构成(6)

1.4.2机器人主要技术参数(7)

1.5本章小结(11)

习题(11)

第2章工业机器人的结构、驱动及传动(12)

2.1工业机器人的结构形式(12)

2.1.1连杆与关节(12)

2.1.2机构简图(13)

2.1.3结构形式及特点(15)

2.2工业机器人驱动与传动部件(18)

2.2.1驱动方式与驱动器件(18)

2.2.2常见传动部件(24)

2.3串联机器人(30)

2.3.1垂直串联机器人(30)

2.3.2水平串联机器人(36)

2.4并联机器人(37)

2.5机器人末端执行器(39)

2.5.1夹持式取料手(39)

2.5.2吸附式取料手(41)

2.5.3专用工具(43)

2.6行走机构(44)

2.6.1轮式行走机构(44)

2.6.2履带式行走机构(46)

2.6.3足式行走机构(47)

2.7本章小结(47)

习题(48)

第3章工业机器人的运动学(49)

3.1机器人的数学基础(49)

3.1.1直角坐标变换(49)

3.1.2齐次坐标变换(52)

3.2连杆的变换矩阵(56)

3.2.1机器人的位姿描述(56)

3.2.2连杆坐标系及DH参数(57)

3.2.3连杆坐标系间的坐标变换(58)

3.3机器人正运动学方程的建立及求解(59)

3.3.1机器人正运动学方程的建立步骤(59)

3.3.2机器人正运动学方程的典型案例(61)

3.4机器人逆运动学的求解(63)

3.4.1逆运动学求解的问题(63)

3.4.2逆运动学典型案例(67)

3.5本章小结(69)

习题(69)

目录工业机器人基础第4章工业机器人的力学特性(71)

4.1机器人的雅可比矩阵(71)

4.1.1微分运动(71)

4.1.2雅可比矩阵的定义(73)

4.1.3关节速度的传递(75)

4.2机器人的静力学特性(77)

4.2.1静力的传递(77)

4.2.2机器人力雅可比矩阵(78)

4.2.3关节力矩的计算(79)

4.3机器人动力学方程(80)

4.3.1拉格朗日方程(80)

4.3.2机器人动力学方程的建立步骤(80)

4.3.3二连杆机器人动力学方程(80)

4.4本章小结(83)

习题(83)

第5章工业机器人传感器(85)

5.1机器人的传感与感知(85)

5.1.1机器人传感器的定义和组成(85)

5.1.2机器人传感器的分类(85)

5.1.3传感器的性能指标(87)

5.1.4传感器的发展动向(89)

5.2内部传感器(90)

5.2.1位置（位移）传感器(90)

5.2.2速度和加速度传感器(95)

5.2.3姿态传感器(97)

5.3外部传感器(100)

5.3.1触觉传感器(100)

5.3.2工业机器人的听觉(114)

5.3.3工业机器人的嗅觉(115)

5.3.4工业机器人的味觉(116)

5.4工业机器人视觉系统(117)

5.4.1视觉系统的组成(118)

5.4.2机器人视觉技术的应用(119)

5.5传感器融合(122)

5.6本章小结(124)

习题(124)

第6章工业机器人的轨迹规划与控制(126)

6.1轨迹规划(126)

6.1.1轨迹规划的概念及目标(126)

6.1.2关节轨迹的插值计算(127)

6.1.3笛卡儿轨迹规划(133)

6.1.4规划轨迹的实时生成(138)

6.2运动控制(140)

6.2.1关节空间与操作空间控制(140)

6.2.2单关节的控制(141)

6.2.3PID控制(146)

6.3力控制(147)

6.3.1柔顺运动与柔顺控制(148)

6.3.2主动阻力控制(151)

6.3.3力和位置混合控制(154)

6.4本章小结(156)

习题(156)

第7章工业机器人系统集成与典型应用(158)

7.1焊接机器人(158)

7.1.1点焊机器人集成工作站(158)

7.1.2弧焊机器人集成工作站(163)

7.2搬运机器人(167)

7.2.1搬运机器人的结构与分类(167)

7.2.2搬运机器人集成工作站的系统组成(169)

7.2.3搬运机器人应用实例(172)

7.3工业机器人的离线编程(172)

7.3.1离线编程的优点(172)

7.3.2离线编程系统的要求及组成(173)

7.3.3工业机器人离线编程软件介绍(174)

7.4工业AGV(177)

7.4.1AGV的结构组成(177)

7.4.2AGV的导引方式(180)

参考文献(183)

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