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第1章 工业机器人概论 1

1.1 工业机器人的定义及发展 1

1.1.1 工业机器人的定义 1

1.1.2 工业机器人的发展 2

1.2 工业机器人的基本组成及技术参数 2

1.2.1 工业机器人的基本组成 2

1.2.2 工业机器人的技术参数 4

1.3 工业机器人的分类及应用 5

1.3.1 工业机器人的分类 5

1.3.2 工业机器人的应用 7

习题 11

第2章 工业机器人运动学和动力学 12

2.1 工业机器人运动学 12

2.1.1 工业机器人位姿描述 12

2.1.2 齐次变换和运算 16

2.1.3 工业机器人的连杆参数和齐次变换矩阵 19

2.1.4 工业机器人的运动学方程 20

2.2 工业机器人动力学 25

2.2.1 工业机器人速度雅可比及速度分析 25

2.2.2 工业机器人力雅可比及静力分析 28

2.2.3 工业机器人动力学分析 32

2.3 工业机器人运动轨迹规划 33

2.3.1 路径和轨迹 33

2.3.2 轨迹规划 34

2.3.3 关节空间的轨迹规划 35

习题 37

第3章 工业机器人机械系统 38

3.1 工业机器人的底座 39

3.1.1 工业机器人底座的结构和放置形式 39

3.1.2 工业机器人底座的材料和技术要求 41

3.2 工业机器人的机座 41

3.2.1 工业机器人的行走机构 41

3.2.2 轮式行走机构 42

3.2.3 履带式行走机构 43

3.2.4 足式行走机构 44

3.3 工业机器人的机身和臂部 46

3.3.1 工业机器人的机身 46

3.3.2 工业机器人的臂部 49

3.4 工业机器人的腕部 55

3.4.1 工业机器人腕部的运动 55

3.4.2 工业机器人腕部的分类 57

3.4.3 工业机器人腕部的典型结构 58

3.5 工业机器人的末端执行器 60

3.5.1 末端执行器的特点 60

3.5.2 手部的分类 61

3.6 工业机器人的传动机构 66

3.6.1 工业机器人的驱动方式 66

3.6.2 机器人的传动机构 67

3.6.3 工业机器人中主要使用的减速器 68

习题 71

第4章 工业机器人动力系统 72

4.1 动力系统分类 72

4.1.1 电动驱动系统 72

4.1.2 液压驱动系统 75

4.1.3 气动驱动系统 77

4.1.4 三种驱动方式对照 79

4.2 交流伺服系统 79

4.2.1 概述 79

4.2.2 驱动器 82

4.2.3 交流永磁同步伺服系统的工作及控制原理 83

4.3 液压伺服系统 88

4.3.1 液压伺服驱动系统 88

4.3.2 电液比例控制 90

4.3.3 电液比例换向阀 90

4.3.4 摆动缸 91

4.3.5 齿条传动液压缸 91

4.3.6 液压伺服马达 92

4.4 气动系统 93

4.4.1 气压驱动回路 93

4.4.2 气源系统的组成 93

4.4.3 气压驱动器 95

习题 96

第5章 工业机器人感知系统 97

5.1 工业机器人传感器概述 97

5.1.1 工业机器人传感器的分类 97

5.1.2 多传感器信息融合技术的发展 98

5.2 工业机器人内部传感器 99

5.2.1 位置和角度传感器 99

5.2.2 姿态传感器 103

5.3 工业机器人外部传感器 105

5.3.1 触觉传感器 105

5.3.2 距离传感器 110

5.4 工业机器人视觉技术 112

5.4.1 机器视觉概述 112

5.4.2 工业机器人视觉系统 113

5.4.3 CCD原理 114

5.4.4 机器视觉几何 115

5.4.5 视觉信号处理 119

习题 119

第6章 工业机器人控制系统 121

6.1 概述 121

6.1.1 基本特点、要求、功能 121

6.1.2 硬件结构 123

6.1.3 控制算法 124

6.1.4 控制方式 125

6.2 关节运动控制 126

6.2.1 关节伺服控制 126

6.2.2 计算力矩方法 127

6.3 分解运动控制 132

6.3.1 关节坐标与直角坐标间的运动关系 133

6.3.2 分解运动速度控制 134

6.3.3 分解运动加速度控制 135

6.3.4 分解运动力控制 136

习题 138

第7章 工业机器人通信 139

7.1 工业机器人编程接口 139

7.1.1 RS-232C接口标准 139

7.1.2 RS-485接口标准 141

7.1.3 以太网 143

7.2 DeviceNet 144

7.2.1 DeviceNet概述 144

7.2.2 CAN总线 145

7.2.3 DeviceNet现场总线 154

习题 161

第8章 工业机器人编程 162

8.1 工业机器人编程的概念及特点 162

8.1.1 示教再现编程的概念及其特点 162

8.1.2 离线编程的概念及其特点 163

8.2 工业机器人的示教器 164

8.2.1 工业机器人示教的硬件环境 164

8.2.2 机器人的示教器及其操作 166

8.3 机械手的坐标系 168

8.4 工业机器人示教的主要内容 170

8.4.1 运动轨迹的示教 170

8.4.2 作业条件的示教 171

8.4.3 作业顺序的示数 172

8.5 工业机器人的手动操作 172

8.5.1 三个重要数据的设定 172

8.5.2 机械手手动操作的三种模式 173

8.5.3 单轴运动手动操作 174

8.5.4 线性运动手动操作 175

8.5.5 增量模式手动操作 176

8.5.6 重定位手动操作 176

8.6 工业机器人编程的语言及常见指令 178

8.6.1 程序的新建与加载 179

8.6.2 自动运行程序 180

8.6.3 运动指令 180

8.6.4 I/O指令 181

8.6.5 条件逻辑判断指令 181

8.7 创建例行程序 181

8.8 定义例行程序中的参数 182

8.9 指令添加 183

8.10 编辑指令变量 183

8.11 弧焊编程 184

习题 188

参考文献 189