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第1章 引论 1

1.1 机器人的定义 1

1.2 机器人的构成与分类 2

1.2.1 机器人的构成 2

1.2.2 机器人的分类 3

1.3 机器人的应用与研究 6

1.3.1 机器人的应用 6

1.3.2 机器人的研究 9

第2章 机器人运动学 11

2.1 位姿描述与齐次变换 11

2.1.1 刚体的位姿描述 11

2.1.2 坐标变换 13

2.1.3 齐次坐标和齐次变换 15

2.1.4 变换方程 17

2.1.5 坐标系的标注命名 18

2.2 机器人运动方程的表示 20

2.2.1 操作臂运动学 20

2.2.2 连杆参数和连杆坐标系 21

2.2.3 变换方程和运动学方程 26

2.2.4 驱动器空间、关节空间和笛卡儿空间 28

2.3 PUMA560机器人运动学方程 28

2.3.1 PUMA560运动学分析 28

2.3.2 PUMA560逆运动学求解 31

习题 32

第3章 机器人动力学 35

3.1 刚体动力学基础 35

3.1.1 质量分布 35

3.1.2 刚体的动能和位能 36

3.2 牛顿-欧拉迭代动力学方程 37

3.2.1 牛顿方程和欧拉方程 37

3.2.2 牛顿-欧拉迭代动力学方程 37

3.3 拉格朗日方程 43

习题 45

第4章 机器人控制 48

4.1 机器人控制系统与控制方式 48

4.1.1 机器人控制系统的特点 48

4.1.2 机器人控制方式 49

4.2 单关节机器人模型和控制 51

4.2.1 单关节系统的数学模型 51

4.2.2 阻抗匹配 53

4.2.3 单关节位置与速度控制 54

4.3 基于关节坐标的控制 57

4.4 基于作业空间的伺服控制 59

4.5 机器人末端执行器的力／力矩控制 60

4.5.1 阻抗控制 61

4.5.2 位置与力的混合控制 62

4.6 工业机器人控制系统硬件设计 65

4.6.1 单关节伺服控制系统 65

4.6.2 工业机器人控制系统的硬件构成 65

习题 67

第5章 机器人传感器 69

5.1 机器人常用传感器简介 69

5.1.1 机器人需要的感觉能力 69

5.1.2 机器人传感器的分类 71

5.1.3 机器人传感器的要求与选择 71

5.2 常用机器人内部传感器 73

5.2.1 机器人的位置、位移检测传感器 73

5.2.2 机器人速度、角速度传感器 77

5.3 常用机器人外部传感器 82

5.3.1 机器人接触觉传感器 83

5.3.2 接近觉传感器 87

5.3.3 测距仪 90

5.3.4 机器人姿态传感器 92

5.3.5 机器人力觉传感器 92

5.3.6 机器人滑觉传感器 96

5.3.7 机器人视觉技术 98

5.3.8 听觉、嗅觉传感器和其他外部传感器 106

5.4 多传感器信息融合 106

习题 109

第6章 机器人轨迹规划 110

6.1 轨迹规划应考虑的问题 110

6.2 关节轨迹的插值计算 111

6.2.1 三次多项式插值 112

6.2.2 过路径点的三次多项式插值 113

6.2.3 高阶多项式插值 114

6.2.4 用抛物线过渡的线性插值 114

6.2.5 过路径点用抛物线过渡的线性插值 116

6.3 笛卡儿路径轨迹规划 117

6.4 规划轨迹的实时生成 123

习题 125

第7章 机器人语言和编程 127

7.1 机器人编程语言 127

7.1.1 机器人编程系统 127

7.1.2 机器人语言的编程要求 128

7.1.3 机器人编程语言的类型 129

7.1.4 机器人语言指令集 132

7.2 常用的机器人编程语言 132

7.2.1 VAL语言 133

7.2.2 SIGLA语言 135

7.2.3 IML语言 135

7.2.4 AL语言 135

7.2.5 安川工业机器人用语言 135

7.2.6 机器人语言的有关问题 136

7.3 机器人离线编程 136

7.3.1 机器人离线编程的特点和主要内容 136

7.3.2 机器人离线编程系统的基本组成 137

习题 140

第8章 机器人焊接应用 141

8.1 新一代自动焊接的手段 141

8.2 点焊机器人 142

8.2.1 点焊机器人概述 142

8.2.2 点焊机器人及其系统的基本构成 144

8.2.3 点焊机器人的选择 148

8.3 弧焊机器人 148

8.3.1 弧焊机器人概述 148

8.3.2 弧焊机器人系统的构成 151

8.3.3 弧焊机器人的操作与安全 154

8.4 机器人焊接智能化技术 155

8.4.1 机器人焊接智能化系统技术组成 155

8.4.2 机器人焊接任务规划软件设计技术 156

8.4.3 机器人焊接传感技术 157

8.4.4 焊接动态过程智能控制技术 158

8.4.5 机器人焊接智能化集成系统 159

8.5 焊接机器人主要技术指标 159

习题 161

参考文献 162