第1章 机器人应用技术概述 1
1.1 机器人的基本概念 1
1.1.1 机器人的定义与特性 1
1.1.2 机器人的历史与发展 3
1.2 机器人的组成原理 8
1.2.1 机器人的组成 8
1.2.2 工业机器人的工作原理 10
1.3 机器人应用技术 11
1.3.1 机器人应用与外部的关系 11
1.3.2 机器人应用技术的现状 13
作业与思考题 16
第2章 机器人的基础知识 18
2.1 机器人的分类 18
2.1.1 按机器人的应用领域分类 18
2.1.2 按机器人的驱动方式分类 19
2.1.3 按机器人的智能方式分类 20
2.1.4 按机器人的控制方式分类 21
2.1.5 按机器人的坐标系统分类 21
2.2 机器人的基本术语与图形符号 25
2.2.1 机器人的基本术语 25
2.2.2 机器人的图形符号体系 26
2.2.3 机器人的图形符号表示 29
2.3 机器人的技术参数 32
2.3.1 机器人的主要参数 32
2.3.2 实用机器人的举例分析 36
2.4 机器人的运动学基础 45
2.4.1 机器人的运动学问题 45
2.4.2 机器人的位置与变量之间的关系 47
2.4.3 机器人运动学的一般表示 48
2.5 机器人的动力学基础 49
2.5.1 机器人的动力学问题 49
2.5.2 机器人的静力学 49
2.5.3 机器人的动力学 51
作业与思考题 52
第3章 机器人的机械结构系统 54
3.1 机器人的机身机构 54
3.2 机器人的臂部机构 57
3.2.1 机器人臂部的组成 57
3.2.2 机器人臂部的配置 57
3.2.3 机器人的三种臂部机构 59
3.3 机器人的腕部机构 61
3.3.1 机器人腕部的转动方式 61
3.3.2 机器人腕部的自由度 62
3.3.3 机器人腕部的驱动方式 64
3.3.4 机器人的柔顺腕部 65
3.4 机器人的手部机构 66
3.4.1 机器人手部的特点 66
3.4.2 机器人手部的分类 67
3.4.3 机器人的夹持类手部 68
3.4.4 机器人的吸附式手部 72
3.4.5 仿人手机器人手部 75
3.5 机器人的行走机构 76
3.5.1 机器人行走机构的特点 76
3.5.2 车轮式行走机构 77
3.5.3 履带式行走机构 82
3.5.4 足式行走机构 85
作业与思考题 89
第4章 机器人的驱动系统 91
4.1 机器人的驱动系统概述 91
4.1.1 驱动方式 91
4.1.2 驱动元件 95
4.1.3 驱动机构 96
4.1.4 传动机构 97
4.1.5 制动器 104
4.2 电动机及其特性 104
4.2.1 伺服系统与伺服电动机 105
4.2.2 直流伺服电动机 105
4.2.3 交流伺服电动机 109
4.2.4 步进电动机 111
4.3 液压驱动系统及其特性 114
4.3.1 液压系统概述 114
4.3.2 液压驱动系统主要设备 115
4.4 气压驱动系统及其特性 118
4.4.1 气源装置 118
4.4.2 气动控制元件 120
4.4.3 气动执行元件 126
作业与思考题 128
第5章 机器人的控制系统 130
5.1 机器人的控制系统概述 130
5.1.1 机器人控制系统及控制方式 130
5.1.2 机器人控制系统的基本单元 132
5.2 伺服控制系统及其参数 133
5.2.1 自动控制系统 133
5.2.2 PID控制 135
5.2.3 伺服控制系统 139
5.2.4 伺服系统的动态参数 142
5.3 交流伺服电动机的调速 143
5.3.1 交流伺服电动机的调速原理 143
5.3.2 交流伺服电动机的调速方法 146
5.4 机器人控制系统结构 147
5.4.1 机器人控制系统的基本组成 147
5.4.2 机器人控制系统的基本结构 148
5.4.3 机器人控制系统的分层结构 150
5.5 机器人控制的示教再现 152
5.5.1 机器人的示教方式 153
5.5.2 关节运动的伺服指令生成 154
5.5.3 控制软件与机器人示教实例 155
5.6 机器人控制系统举例 158
5.6.1 MOTOMAN UP6概述 158
5.6.2 MOTOMAN UP6的XRC的功能 159
5.6.3 XRC的外部轴控制 160
作业与思考题 160
第6章 机器人的感觉系统 162
6.1 机器人的传感技术 162
6.1.1 机器人与传感器 162
6.1.2 机器人传感器的分类 163
6.2 机器人的内部传感器 164
6.2.1 机器人的位置传感器 164
6.2.2 机器人的角度传感器 166
6.2.3 机器人的速度传感器 169
6.2.4 机器人的姿态传感器 171
6.3 机器人的外部传感器 172
6.3.1 机器人的触觉传感器 172
6.3.2 机器人的力觉传感器 182
6.3.3 机器人的距离传感器 186
6.3.4 机器人的听觉传感器 189
6.4 机器人的视觉系统 190
6.4.1 机器人视觉系统的组成 191
6.4.2 机器人视觉系统的原理 192
6.4.3 视觉信息的处理 196
6.4.4 数字图像的编码 199
6.4.5 机器人视觉系统的应用 200
6.5 机器人传感器的选择 203
6.5.1 机器人对传感器的要求 203
6.5.2 机器人传感器的评价与选择 204
作业与思考题 207
第7章 机器人的语言系统 209
7.1 机器人的语言系统概述 209
7.1.1 机器人的控制方式 209
7.1.2 机器人语言的编程 212
7.1.3 机器人编程语言的分类 214
7.1.4 机器人编程语言的功能 216
7.1.5 机器人编程语言的发展 218
7.2 常用的机器人语言简介 220
7.2.1 VAL语言简介 220
7.2.2 AL语言简介 224
7.2.3 Autopass语言简介 229
7.2.4 RAPT语言简介 230
7.3 机器人的离线编程 232
7.3.1 机器人离线编程的特点 233
7.3.2 机器人离线编程系统的结构 234
7.4 机器人的编程示例 236
7.4.1 MOTOMAN机器人的示教再现 236
7.4.2 MOTOMAN机器人的离线编程仿真 240
作业与思考题 242
第8章 工业机器人及其应用 243
8.1 工业机器人概述 243
8.1.1 机器人的应用 243
8.1.2 工业机器人的应用步骤 244
8.2 焊接机器人 247
8.2.1 焊接机器人概述 247
8.2.2 点焊机器人 248
8.2.3 弧焊机器人 253
8.3 搬运机器人 259
8.3.1 搬运机器人概述 259
8.3.2 成品搬运机器人工作站 260
8.3.3 码垛机器人工作站 261
8.3.4 码垛机器人系统应用实例 264
8.4 喷涂机器人 265
8.4.1 喷涂机器人概述 265
8.4.2 喷涂机器人系统应用实例 266
8.5 装配机器人 267
8.5.1 装配机器人概述 267
8.5.2 装配机器人系统应用实例 269
作业与思考题 271
第9章 其他机器人及其应用 272
9.1 操纵型机器人 272
9.1.1 操纵型机器人的分类 272
9.1.2 操纵型机器人的特点 274
9.1.3 操纵型机器人的控制 275
9.2 操纵型机器人应用 276
9.2.1 水下机器人 276
9.2.2 空间机器人 282
9.2.3 飞行机器人 285
9.2.4 服务机器人 287
9.3 其他机器人的应用 292
9.3.1 军用机器人 292
9.3.2 农业机器人 295
9.3.3 仿人机器人 298
作业与思考题 302
第10章 智能机器人简介 304
10.1 智能机器人概述 304
10.1.1 智能机器人的定义与分类 304
10.1.2 智能机器人技术的形成 306
10.1.3 智能机器人的普及与应用 307
10.1.4 智能机器人的发展 308
10.2 智能机器人的体系 310
10.2.1 智能机器人的体系结构 310
10.2.2 智能机器人的控制系统 311
10.3 智能机器人的新型驱动器 312
10.3.1 静电驱动器 312
10.3.2 形状记忆合金驱动器 312
10.3.3 压电效应驱动器 313
10.3.4 磁致伸缩驱动器 314
10.3.5 人工肌肉 315
作业与思考题 315
参考文献 316