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第1章 绪论 1

1.1 焊接自动化与焊接机器人 1

1.2 工业机器人的概念和发展 2

1.2.1 工业机器人发展历程 2

1.2.2 工业机器人发展趋势 4

1.3 工业机器人的组成 4

1.3.1 与人手臂、起重机械的比较 4

1.3.2 机器人的结构组成 5

1.4 工业机器人的特点 6

1.5 工业机器人性能参数 7

1.6 工业机器人的分类 9

1.6.1 按机器人结构形式 9

1.6.2 按机器人控制方式 11

1.7 学习本课程的目的和要求 12

1.8 复习思考题 12

第2章 焊接机器人系统概述 13

2.1 焊接机器人系统的组成 13

2.1.1 机器人操作机 13

2.1.2 机器人固定或运动装置 15

2.1.3 变位机 15

2.1.4 机器人控制器 16

2.1.5 焊接系统 17

2.1.6 焊接传感器 19

2.1.7 中央控制计算机 19

2.1.8 示教器 19

2.1.9 安全设备 20

2.2 点焊机器人 20

2.3 弧焊机器人 21

2.4 焊接离线编程软件 22

2.4.1 离线编程技术的发展 23

2.4.2 弧焊离线编程系统实用化技术研究趋势 24

2.5 ABB RobotStudio机器人仿真软件 25

2.5.1 RobotStudio功能简介 25

2.5.2 软件安装 26

2.5.3 软件环境简介 27

2.5.4 焊接机器人仿真工作站构建 30

2.6 复习思考题 40

第3章 机器人运动学 41

3.1 运动学基础 41

3.1.1 机器人工作站中的坐标系 41

3.1.2 工业机器人位姿描述 45

3.2 齐次变换及运算 48

3.2.1 纯平移变换的表示 48

3.2.2 纯绕轴旋转变换的表示 50

3.2.3 复合变换的表示 51

3.2.4 相对于运动坐标系的变换 52

3.2.5 机器人中的变换矩阵 53

3.3 机器人的正逆运动学 54

3.3.1 机器人正运动学方程的D-H表示法 54

3.3.2 机器人的逆运动学解 57

3.3.3 机器人的退化和灵巧特性 58

3.4 微分运动和速度 59

3.4.1 雅可比矩阵 59

3.4.2 坐标系的微分运动 60

3.4.3 机器人的微分运动 62

3.5 机器人操作臂动力学 63

3.6 RobotStudio中构建常用坐标系 63

3.6.1 工件坐标系的构建 63

3.6.2 工具坐标系的构建 67

3.6.3 工具数据的构建 73

3.7 复习思考题 74

第4章 机器人驱动器 75

4.1 驱动系统的性能 75

4.2 液压驱动器 76

4.3 气压驱动器 77

4.4 电气驱动器 78

4.4.1 步进电机及其控制 78

4.4.2 直流伺服电机及其控制 79

4.4.3 交流伺服电机及其控制 80

4.4.4 直线电机及其控制 81

4.4.5 电机的减速机构 83

4.5 复习思考题 85

第5章 焊接机器人轨迹规划与编程 86

5.1 轨迹规划 86

5.2 关节空间插补 87

5.3 直角坐标空间插补 93

5.3.1 定时插补与定距插补 93

5.3.2 直线插补 94

5.3.3 圆弧插补 95

5.4 焊接机器人规划技术 97

5.5 机器人在线编程 98

5.5.1 数据类型 101

5.5.2 编程指令 102

5.5.3 示教编程的准备 108

5.5.4 示教器编程 116

5.5.5 离线编程与仿真的流程 120

5.5.6 RobotStudio的轨迹规划 121

5.6 复习思考题 133

第6章 机器人传感器技术 134

6.1 机器人常用传感器的分类 134

6.2 机器人内部传感器 135

6.2.1 位移传感器 135

6.2.2 角数字编码器 136

6.3 机器人外部传感器 137

6.3.1 外部传感器结构与接口 137

6.3.2 力或力矩传感器 138

6.3.3 触觉传感器 140

6.3.4 接近觉传感器 140

6.3.5 焊接电弧传感器 143

6.3.6 焊接机器人接触传感器 150

6.3.7 视觉传感器 152

6.4 ABB虚拟仿真监控 162

6.4.1 防碰撞检测 162

6.4.2 TCP跟踪 164

6.5 复习思考题 165

第7章 焊接机器人的通信与系统集成 166

7.1 焊接机器人系统集成流程 166

7.2 ABB机器人的通信方式 167

7.2.1 ABB常用的通信方式及特点 167

7.2.2 机器人系统集成常用通信方式 171

7.3 机器人系统的连接 172

7.4 焊接机器人系统的设置 178

7.4.1 机器人I/O信号的处理 180

7.4.2 程序编程 184

7.5 复习思考题 185

第8章 焊接机器人的配置 186

8.1 焊接机器人的效益分析 186

8.2 焊接自动化方式的选择——适度自动化 189

8.3 焊接机器人的配置 190

8.3.1 机器人制造和集成厂商 190

8.3.2 焊接机器人配置方式 190

8.4 焊接机器人本体的选择 191

8.5 弧焊机器人系统焊接装备的选择 193

8.5.1 弧焊电源的选择 193

8.5.2 送丝机的选择 194

8.6 点焊机器人系统焊接装备的选择 196

8.7 外围设备 198

8.7.1 工作台变位机 198

8.7.2 机器人移动装置 206

8.8 复习思考题 207

第9章 焊接机器人工作站 208

9.1 简易焊接机器人工作站 208

9.1.1 简易弧焊机器人工作站 208

9.1.2 简易点焊机器人工作站 209

9.2 变位机与焊接机器人组合的工作站 209

9.2.1 回转工作台＋弧焊机器人工作站 210

9.2.2 旋转－倾斜变位机＋弧焊机器人工作站 211

9.2.3 导轨多工位机器人工作站 215

9.2.4 翻转变位机＋弧焊机器人工作站 219

9.2.5 焊接机器人与周边设备作协调运动的工作站 220

9.3 双机器人协调运动的工作站 220

9.3.1 ABB虚拟环境机器人系统的构建 221

9.3.2 示教目标点 222

9.3.3 焊接路径的构建 223

9.4 焊接机器人工作站实例 226

9.4.1 实例背景 226

9.4.2 机器人工作站构建 227

9.4.3 焊接机器人编程 230

9.4.4 焊接工艺试验 233

9.5 安全措施 236

9.6 复习思考题 237

第10章 其他焊接机器人介绍 238

10.1 曲面（线）焊接机器人 238

10.1.1 简单曲面（线）焊接机器人 238

10.1.2 复杂曲面（线）焊接机器人 239

10.2 遥控焊接机器人 241

10.2.1 遥控机器人的应用场合 241

10.2.2 遥控焊接的特点 243

10.2.3 典型遥控焊接机器人 244

10.3 水下焊接机器人 245

10.4 复习思考题 246

参考文献 247