1 绪论 1
1．1 工业机器人的发展及分类 1
1．1．1 工业机器人 1
1．1．2 工业机器人的组成及操作机的评价指标 3
1．1．3 工业机器人的分类 6
1．2 工业机器人应用工程 8
1．2．1 工业机器人的应用范围和配置形式 8
1．2．2 机器人工作站 11
1．2．3 机器人生产线 13
1．2．4 机器人的应用工程 17
2 工业机器人的机构结构及其运动分析 20
2．1 工业机器人的机构结构 20
2．1．1 PUMA-262机器人的机构结构 20
2．1．2 MOTOMAN-K10机器人的机构结构 23
2．1．3 A4010H机器人的机构结构 30
2．2 两杆之间的位姿变换矩阵 32
2．2．1 位姿矩阵的建立 32
2．2．2 位姿矩阵的逆阵 34
2．2．3 多刚体之间的位姿关系及矩阵方程 34
2．2．4 3转角表示的姿态矩阵 36
2．2．5 两杆之间的位姿矩阵 39
2．3 操作机的运动方程及其正、逆解 41
2．3．1 开链操作机 42
2．3．2 带有局部闭链的操作机 55
2．4 工作空间和末杆位姿图 60
2．4．1 工作空间 60
2．4．2 灵活性、灵活度和末杆位姿图 63
3 工业机器人的运动控制 69
3．1 机器人运动控制中的基本概念 69
3．1．1 自由度 69
3．1．2 精度、分辨率与位置重复精度 70
3．1．3 位置与轨迹 74
3．1．4 点位(PTP)与连续(CP)控制 75
3．1．5 多轴协调控制 78
3．1．6 T／P方式工业机器人的基本控制思想 83
3．2 运动控制中的动力学基础 84
3．2．1 直线运动 84
3．2．2 回转运动 87
3．2．3 功率密度 88
3．2．4 惯性转矩J与飞轮力矩GD~2 88
3．2．5 最佳系统评价指标 91
3．3 机器人伺服执行机构 92
3．3．1 直流(DC)伺服电机的基本工作原理 92
3．3．2 交流(AC)伺服电机的基本工作原理 93
3．3．3 直流(DC)、交流(AC)伺服电机的控制系统 94
3．3．4 交流(AC)伺服控制系统的数字化 106
3．4 机器人的计算机控制系统 107
3．4．1 计算机控制系统软、硬件的任务分配 108
3．4．2 计算机控制系统软件结构 111
3．4．3 示教、编程与再现 114
3．5 机器人运动控制中的关键技术 118
3．5．1 伺服系统性能指标1-K_p(位置环增益) 119
3．5．2 伺服系统性能指标2-N(速度控制比) 122
3．5．3 轨迹精度 123
3．5．4 运动曲线指令 127
4 工业机器人作业实施 129
4．1 工业机器人的示教 129
4．1．1 示教方式 129
4．1．2 控制点及其修正 130
4．1．3 作业原点 132
4．1．4 坐标系的选择 133
4．1．5 作业条件 134
4．1．6 主程序和子程序 135
4．2 工业机器人的运行与外设控制 137
4．2．1 工业机器人的控制系统与外界的联系 137
4．2．2 工业机器人的运转 138
4．2．3 应用工程的实施方法 139
4．2．4 工件的确认 145
4．3 工业机器人作业中的传感器 150
4．3．1 接触传感器 150
4．3．2 非接触距离传感器 151
4．3．3 力传感器 152
4．3．4 视觉传感器 154
4．4 工业机器人控制系统的扩展功能 155
4．4．1 部分扩展功能简介 155
4．4．2 弧焊应用中的扩展功能 159
4．5．1 可编程序控制器 164
4．5 与工业机器人作业相关的控制装置 164
4．5．2 监控装置 167
4．6 安全措施 168
4．6．1 安全要求 169
4．6．2 实施方法 170
5 工业机器人的生产线及工作站 171
5．1 在生产中引入机器人系统的方法 171
5．1．1 可行性分析 171
5．1．2 机器人工作站和生产线的详细设计 172
5．1．3 制造与试运行 174
5．1．4 交付使用 174
5．2 工业机器人工作站的构成及设计原则 175
5．2．1 机器人工作站引例及其构成 175
5．2．2 机器人工作站的一般设计原则 180
5．2．3 机器人选择示例 205
5．3 工业机器人生产线的构成及设计原则 213
5．3．1 机器人生产线引例及其构成 214
5．3．2 机器人生产线的设计原则 227
5．4 机器人应用中的辅助装置 237
5．4．1 机器人的末端执行器 237
5．4．2 工夹具及变位机 252
5．4．3 机器人架台 258
6 工业机器人应用工程实例分析及展望 262
6．1 弧焊工作站(摩托车车架焊接工作站例) 262
6．1．1 技术要求及工件分析 263
6．1．2 夹具体设计 269
6．1．3 确定总体方案 270
6．1．4 变位机构 278
6．1．5 工作站的设备配置 279
6．2．1 工件分析 280
6．2 搬运码垛工作站 280
6．2．2 工作站总体布局 282
6．2．3 部件及组成设备 282
6．3 多种作业组成的生产线 287
6．3．1 配电高压开关机器人生产线的构成 287
6．3．2 成形和焊接生产线 289
6．3．3 电极加工生产线 292
6．3．4 电极组装生产线 295
6．3．5 成品喷漆生产线 300
6．4 其他站、线简介 302
6．4．1 切割工作站的构成 302
6．4．2 机器人位置检查与测定系统 306
6．4．3 玻璃周边密封条装配工作站 307
6．4．4 轿车车体焊接生产线 310
6．5 未来生产系统与机器人 319
参考文献 321