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第1章　绪论 1

1.1　机器人的基本概念 1

1.2　工业机器人的形成和发展 1

1.3　工业机器人的组成与分类 2

1.3.1　工业机器人的组成 2

1.3.2　工业机器人的基本职能 3

1.3.3　工业机器人的分类 4

1.4　工业机器人的主要技术参数 5

1.5　工业机器人常用的图形符号及坐标形式 6

1.5.1　工业机器人常用的图形符号 6

1.5.2　工业机器人的坐标形式 6

1.6　工业机器人的应用范围 9

1.7　工业机器人的发展态势分析 10

思考题 11

第2章　工业机器人的手部 12

2.1　概述 12

2.2　钳爪式手部机构的选用要点 12

2.3　钳爪式手部机构的夹紧力分析与计算 13

2.3.1　钳爪式手部机构的夹紧力分析 13

2.3.2　钳爪式手部的传动结构及夹紧力的计算 18

2.4　钳爪式手部机构驱动力计算 20

2.4.1　拉紧装置原理 20

2.4.2　驱动力的计算 20

2.4.3　驱动力计算步骤 23

2.5　钳爪式手部机构定位误差分析 24

2.5.1　移动式钳爪的定位误差 24

2.5.2　回转式钳爪的定位误差 25

2.6　磁吸式手部简介 31

2.6.1　原理与应用 31

2.6.2　磁吸式手部机构的选用要点 31

2.7　气吸式手部简介 31

2.7.1　气吸式手部的工作原理 31

2.8　气动手爪简介 32

思考题 34

第3章　工业机器人的腕部 36

3.1　工业机器人腕部的特点 36

3.2　工业机器人腕部的典型结构 37

3.2.1　具有一个回转运动的腕部结构 37

3.2.2　具有两个回转运动的腕部结构 39

3.2.3　具有回转和横移运动的腕部结构 40

3.2.4　具有多个自由度的机械传动腕部结构 41

3.2.5　柔顺手腕 46

3.3　工业机器人腕部回转力矩的计算 48

思考题 49

第4章　工业机器人的臂部 50

4.1　工业机器人臂部的特点和要求 50

4.2　工业机器人臂部的结构形式 50

4.2.1　手臂的伸缩运动机构 52

4.2.2　手臂的回转及升降运动机构 55

4.2.3　臂部俯仰运动的结构 58

4.2.4　臂部复合运动机构 58

4.3　工业机器人臂部的导向装置 60

4.4　工业机器人臂部的驱动计算 60

思考题 63

第5章　工业机器人的定位与缓冲 64

5.1　工业机器人的定位精度及其影响因素 64

5.2　工业机器人的运动特性 65

5.3　工业机器人的定位方法 65

5.3.1　电气开关定位 65

5.3.2　机械挡块定位 66

5.3.3　伺服定位系统 66

5.4　工业机器人的定位缓冲装置 66

5.4.1　弹性缓冲元件 67

5.4.2　液压缓冲装置 67

思考题 73

第6章　工业机器人传感器及其应用 74

6.1　工业机器人传感器分类 74

6.1.1　工业机器人传感器分类 74

6.1.2　工业机器人对传感器的要求 74

6.2　内传感器 75

6.2.1　规定位置、规定角度的位置检测 75

6.2.2　可变位置和角度检测 75

6.2.3　速度和角速度检测 78

6.2.4　加速度检测 78

6.2.5　倾斜角检测 79

6.3　外传感器 80

6.3.1　视觉传感器及应用 80

6.3.2　接近觉传感器 84

6.3.3　触觉传感器及应用 86

6.3.4　力觉传感器 90

6.3.5　听觉传感器及语言识别 92

6.3.6　多传感器融合 94

思考题 97

第7章　工业机器人控制系统 98

7.1　工业机器人控制系统概述 98

7.1.1　工业机器人控制系统的基本原理和主要功能 98

7.1.2　工业机器人控制系统的发展过程及展望 99

7.2　工业机器人控制系统的结构及分类 101

7.2.1　工业机器人控制系统的分层结构 101

7.2.2　工业机器人控制系统的分类 102

7.2.3　工业机器人控制系统的硬件结构 104

7.3　工业机器人独立关节驱动控制 106

7.3.1　工业机器人电动伺服驱动系统要求 106

7.3.2　工业机器人电动伺服驱动系统特点 108

7.3.3　工业机器人伺服驱动系统设计举例 112

7.4　机器人的位置控制 120

7.4.1　轨迹插补算法 120

7.4.2　机器人作业示教控制 122

7.4.3　常用的位置控制算法 127

7.5　机器人的力控制 129

7.5.1　力控制的柔顺性 129

7.5.2　力控制系统的组成 130

7.6　工业机器人控制系统实例 131

7.6.1　五关节工业机器人简介 131

7.6.2　PUMA560机器人控制系统 134

7.6.3 PMAC板在硅片传输机器人控制器中的应用 136

7.6.4　仿人步行机器人控制系统设计 142

思考题 145

第8章　工业机器人的总体设计 147

8.1　工业机器人总体系统分析 147

8.2　工业机器人的技术设计 150

8.2.1　工业机器人基本参数的确定 150

8.2.2　工业机器人运动形式的选择 152

8.2.3　拟定检测传感系统框图 154

8.2.4　确定控制系统总体方案 154

8.2.5　工业机器人的机械结构设计 155

8.3　工业机器人的机械系统设计 158

8.3.1　工业机器人的驱动方式 158

8.3.2　工业机器人的关节驱动方式 158

8.3.3　工业机器人材料的选择 159

8.3.4　工业机器人平衡系统的设计 159

8.3.5　工业机器人的模块化结构设计 160

思考题 161

第9章　工业机器人的应用 162

9.1　典型工业机器人的应用 162

9.1.1　弧焊机器人 162

9.1.2　点焊机器人 165

9.1.3　装配机器人 168

9.1.4　喷涂机器人 169

9.1.5　搬运工业机器人 171

9.1.6　其他用途的工业机器人 174

9.2　在生产中引入机器人系统的方法 175

9.2.1　可行性分析 175

9.2.2　机器人工作站和生产线的详细设计 175

9.2.3　制造与试运行 176

9.2.4　交付使用 177

9.3　工业机器人工作站的构成及设计原则 177

9.3.1　机器人工作站的构成 177

9.3.2　机器人工作站的一般设计原则 177

9.4　工业机器人生产线的构成及设计原则 183

9.4.1　机器人生产线构成 183

9.4.2　机器人生产线的设计原则 184

思考题 190

参考文献 191