机器人技术基础PDF电子书下载

主要符号表 1

绪论 1

0.1　概述 1

0.1.1　机器人的由来与发展 1

0.1.2　机器人的定义 4

0.1.3　机器人技术的研究领域与学科范围 4

0.2　机器人的分类 5

0.2.1　按机器人的开发内容与应用分类 5

0.2.2　按机器人的发展程度分类 7

0.2.5　按坐标形式分类 8

0.2.4　按机器人的结构形式分类 8

0.2.3　按机器人的性能指标分类 8

0.2.6　按控制方式分类 10

0.2.7　按驱动方式分类 10

0.2.8　按机器人工作时的机座可动性分类 11

0.3　机器人的应用 11

0.3.1 工业机器人的应用 11

0.3.2　操纵型机器人的应用 16

0.3.3　智能机器人的应用 17

0.4　机器人的组成与技术参数 20

0.4.1　机器人的基本组成 20

0.4.2　机器人的主要技术参数 21

0.4.3　MOTOMAN UP6型通用工业机器人的技术参数 26

0.4.4　MOTOMAN EA1400型弧焊机器人的技术参数 27

习题 28

第1章　机器人运动学 30

1.1　齐次坐标与动系位姿矩阵 30

1.1.1 齐次坐标 30

1.1.2　动系的位姿表示 31

1.2　齐次变换 35

1.2.1　旋转的齐次变换 35

1.2.2　平移的齐次变换 39

1.2.3　复合变换 42

1.3　机器人的位姿分析 43

1.3.1　杆件坐标系的建立 43

1.3.2　连杆坐标系间的变换矩阵 46

1.4　机器人正向运动学 47

1.4.1　斯坦福机器人运动方程 47

1.4.2　PUMA 560机器人运动学方程 49

1.5　机器人逆向运动学 51

1.5.1　逆向运动学的解 51

1.5.2　逆向运动学求解实例 52

习题 58

2.1.1　机器人雅可比的定义 62

2.1　机器人雅可比矩阵 62

第2章　机器人静力分析与动力学 62

2.1.2　机器人速度分析 64

2.1.3　机器人雅可比讨论 66

2.2　机器人静力分析 67

2.2.1 操作臂力和力矩的平衡 67

2.2.2　机器人力雅可比 68

2.2.3　机器人静力计算 70

2.3　机器人动力学方程 71

2.3.1　欧拉方程 71

2.3.2　拉格朗日方程 71

2.3.3　平面关节机器人动力学分析 72

习题 77

2.4　机器人的动态特性 77

第3章　机器人轨迹规划 81

3.1　机器人轨迹规划概述 81

3.1.1　机器人轨迹的概念 81

3.1.2　轨迹规划的一般性问题 81

3.1.3　轨迹的生成方式 83

3.1.4　轨迹规划涉及的主要问题 83

3.2　插补方式分类与轨迹控制 84

3.2.1　插补方式分类 84

3.2.2　机器人轨迹控制过程 84

3.3.1　直线插补 85

3.3　机器人轨迹插值计算 85

3.3.2　圆弧插补 86

3.3.3　定时插补与定距插补 88

3.3.4　关节空间插补 89

3.4　机器人手部路径的轨迹规划 97

3.4.1　操作对象的描述 97

3.4.2　作业的描述 97

习题 99

第4章　机器人本体基本结构 100

4.1　概述 100

4.1.1　机器人本体的基本结构形式 100

4.1.2　机器人本体材料的选择 102

4.2　机身及臂部结构 104

4.2.1　机器人机身结构的基本形式和特点 104

4.2.2　机器人臂部结构的基本形式和特点 107

4.2.3　机器人的平稳性和臂杆平衡方法 109

4.3　腕部及手部结构 112

4.3.1　机器人腕部结构的基本形式和特点 112

4.3.2　机器人手部结构的基本形式和特点 118

4.4　传动及行走机构 127

4.4.1 机器人传动机构结构的基本形式和特点 128

4.4.2　机器人行走机构结构的基本形式和特点 143

习题 148

5.1　机器人传感器 149

5.1.1　机器人传感器的特点和要求 149

第5章　机器人的控制系统 149

5.1.2　机器人内部传感器 152

5.1.3　机器人外部传感器 159

5.2　驱动与运动控制系统 164

5.2.1　概述 164

5.2.2　基于计算机（微处理器）和芯片的运动控制器设计 165

5.2.3　基于PC（总线）技术的运动控制（卡）器 168

5.2.4　机器人的伺服执行机构 179

5.2.5　MOTOMAN UP6的运动控制 183

5.3.1　机器人分解运动的速度控制 187

5.3　控制理论与算法 187

5.3.2　机器人分解运动的加速度控制 188

5.3.3　力和力矩的控制 189

习题 190

第6章　机器人编程语言与离线编程 191

6.1　概述 191

6.2　编程语言的类型 196

6.2.1　动作级编程语言 197

6.2.2　对象级编程语言 198

6.2.3　任务级编程语言 198

6.3.1　编程语言系统的组成 199

6.3　机器人编程语言系统 199

6.3.2　编程语言系统的基本功能 200

6.4　常用的机器人编程语言 201

6.4.1 VAL语言 201

6.4.2　SIGLA语言 205

6.4.3　IML语言 206

6.4.4　AL语言 206

6.5　机器人离线编程 209

6.5.1　机器人离线编程的特点及功能 209

6.5.2　机器人离线编程系统的结构 210

6.5.3　MOTOMAN UP6机器人离线编程仿真系统 214

习题 216

第7章　工业机器人工作站及生产线 217

7.1　焊接机器人 217

7.1.1　焊接机器人系统的组成和分类 217

7.1.2　弧焊机器人工作站 219

7.2　搬运、码垛机器人工作站 226

7.2.1　纸浆成品搬运机器人工作站 227

7.2.2　汽车搬运机器人工作站 227

7.2.3　码垛机器人工作站 231

7.3　喷涂机器人 234

7.3.1　EP-500S小型电动喷涂机器人概述 235

7.3.2　EP-500S小型电动喷涂机器人在自动喷涂生产线上的应用 241

7.4　装配机器人 242

7.4.1　Fanuc的电动机自动装配线 242

7.4.2　西屋公司的APAS系统 243

7.4.3 日立经验学习机器人装配系统 244

习题 246

第8章　操纵型机器人简介 247

8.1　操纵型机器人概述 247

8.1.1　操纵型机器人的分类与应用 247

8.1.2　操纵型机器人的结构特点 248

8.2　操纵型机器人的控制 252

8.2.1　操纵型机器人的控制特点 252

8.2.2　操纵型机器人的控制设计 257

8.3　操纵型机器人实例 261

8.3.1　服务机器人 261

8.3.2　水下机器人 263

8.3.3　清扫机器人 266

8.3.4　割草机器人 267

习题 268

第9章　智能机器人简介 269

9.1　智能机器人概述 269

9.1.1　智能机器人技术的形成与发展时期 270

9.1.2　智能机器人的实用阶段 270

9.2.1　静电驱动器 271

9.1.3　智能机器人的普及应用阶段 271

9.2　智能机器人的新型驱动器 271

9.2.2　形状记忆合金驱动器 272

9.2.3　压电效应驱动器 273

9.2.4　磁致伸缩驱动器 274

9.2.5　人工肌肉 274

9.3　智能机器人的控制技术 275

9.3.1　智能机器人的模糊控制 275

9.3.2　智能机器人的人工神经网络控制 277

9.4　智能机器人的视觉技术 280

9.4.1　人的视觉原理 280

9.4.2　机器人视觉系统的组成 281

9.4.3　图像的预处理 282

9.4.4　图像的分割 282

9.4.5　机器人视觉系统的应用 282

9.5　智能机器人的发展与展望 283

9.5.1　智能机器人的概念 283

9.5.2　智能机器人的发展 283

9.5.3　智能机器人的展望 285

习题 286

参考文献 287

后记 290