第1章 机器人及驱动与控制概述 1
1.1 机器人的概念 1
1.2 机器人的组成 1
1.2.1 机器人的基本组成 1
1.2.2 机器人的执行机构 2
1.2.3 机器人的传感器 4
1.2.4 机器人的驱动器 6
1.2.5 机器人的控制系统 8
1.3 机器人的技术参数 11
1.3.1 机器人自由度与机动度 11
1.3.2 机器人额定速度与额定负载 12
1.3.3 机器人工作空间 12
1.3.4 机器人分辨率、位姿准确度和位姿重复性 13
1.3.5 作业精度及动态测量 14
1.4 机器人的分类 14
1.4.1 按机器人的几何结构分类 14
1.4.2 按机器人的控制方式分类 15
1.4.3 按机器人的智能程度分类 16
1.4.4 按机器人的移动方式分类 16
1.4.5 按应用环境分类 17
1.5 机器人技术及应用主要进展 17
1.5.1 工业机器人 17
1.5.2 移动机器人 18
1.5.3 医疗与康复机器人 21
1.5.4 生物启发的机器人系统——仿生机器人 22
1.6 机器人技术发展趋势 23
第2章 机器人步进电动机驱动与控制技术及应用 25
2.1 步进电动机及其在机器人的应用 25
2.1.1 步进电动机的工作原理 25
2.1.2 步进电动机的分类及型号命名 27
2.1.3 步进电动机的运行特性 28
2.1.4 步进电动机驱动技术 29
2.1.5 步进电动机控制技术 31
2.1.6 步进电动机在机器人驱动与控制应用概况 32
2.2 机器人步进电动机驱动与控制实例 33
2.2.1 步进电动机控制器及其在机器人多自由度关节中的应用 33
2.2.2 智能仓库管理机器人 38
2.2.3 变电站巡检机器人云台控制系统 40
2.2.4 油罐清洗机器人全方位移动机构 43
2.2.5 基于运动控制卡的6-DOF切削机器人控制系统 45
2.2.6 太阳能自动谷物翻晒机器人 47
2.2.7 分拣搬运机器人 51
2.2.8 基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人 55
2.2.9 履带式机器人控制系统 58
2.2.10 基于PLC的KTV自助机器人控制系统 65
第3章 机器人直流伺服电动机驱动与控制技术及应用 69
3.1 直流伺服电动机及其在机器人的应用 69
3.1.1 直流伺服电动机的特点 69
3.1.2 直流伺服电动机的工作原理 69
3.1.3 直流伺服电动机驱动概述 72
3.1.4 直流伺服电动机控制概述 73
3.1.5 无刷直流电动机 76
3.1.6 无刷直流电动机驱动与控制 80
3.1.7 直流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况 83
3.2 机器人直流伺服电动机驱动与控制应用实例 84
3.2.1 IR2110在机器人驱动系统中的应用 84
3.2.2 基于ARM9和LM629的电动机伺服控制系统 87
3.2.3 基于C8051F340的多直流电动机控制系统 90
3.2.4 基于MC9S1 2DG128单片机的迷宫机器人 93
3.2.5 基于ATmega128的砂糖橘简易采摘机器人 97
3.2.6 鱼塘冰层智能钻孔机器人 102
3.2.7 吸尘机器人控制系统 104
3.2.8 排爆机器人机械臂控制系统 109
3.2.9 多功能护理机器人控制系统 114
3.2.10 巡检机器人无刷直流电动机伺服系统 117
3.2.11 轮式机器人用无刷直流电动机控制系统 120
3.2.12 基于DSP的双足机器人运动控制系统 126
第4章 机器人交流伺服电动机驱动与控制技术及应用 130
4.1 交流伺服电动机及其在机器人的应用 130
4.1.1 交流伺服电动机的发展 130
4.1.2 同步电动机与异步电动机 131
4.1.3 模拟式交流伺服系统与数字式交流伺服系统 132
4.1.4 交流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况 134
4.2 机器人交流伺服电动机驱动与控制应用实例 136
4.2.1 工业机器人交流伺服驱动系统 136
4.2.2 PLC在工业机器人中的应用 142
4.2.3 小负载串联关节型垂直六轴机器人 144
4.2.4 开放式结构交流同步伺服系统在机器人的应用 146
4.2.5 焊接机器人控制系统 150
4.2.6 交流变频控制系统在涂胶机器人中的应用 153
4.2.7 拆箱机器人开箱工艺的改进 158
4.2.8 工业码垛机器人控制系统 159
4.2.9 果树采摘机器人 164
第5章 机器人气压驱动与控制技术及应用 169
5.1 气动系统及其在机器人的应用 169
5.1.1 气动控制系统的基本构成 169
5.1.2 比例／伺服控制阀的选择 170
5.1.3 控制理论 170
5.1.4 典型应用 171
5.1.5 气动系统在机器人驱动与控制应用概况 173
5.2 机器人气压驱动与控制应用实例 175
5.2.1 基于PLC和触摸屏的气动机械手 175
5.2.2 气动喷胶机器人 178
5.2.3 连续行进式气动缆索维护机器人 182
5.2.4 气动爬行机器人 186
5.2.5 高精度气动机械手 190
5.2.6 数控气动爬梯子机器人 192
5.2.7 六自由度穿刺定位机器人气动系统 195
5.2.8 基于PLC的安瓿瓶气动开启机械手 198
5.2.9 类人仿生气动机械手 201
5.2.10 气动机器人关节位置伺服系统 204
第6章 机器人液压驱动与控制技术及应用 207
6.1 液压系统及其在机器人驱动与控制中的应用 207
6.1.1 液压控制系统的工作原理 207
6.1.2 液压控制系统的组成 208
6.1.3 液压控制系统的分类 209
6.1.4 液压系统在机器人驱动与控制应用概况 211
6.2 机器人液压驱动与控制应用实例 214
6.2.1 液压驱动机械手肋骨冷弯机 214
6.2.2 基于PLC的工业机械手 217
6.2.3 压装机装卸料机械手 221
6.2.4 基于PLC的储油罐清理机器人液压系统 224
6.2.5 基于单片机控制的水上清洁机器人液压系统 226
6.2.6 无线遥控液压爬行机器人 229
6.2.7 下肢液压驱动康复机器人 233
6.2.8 高性能液压驱动四足机器人SCalf 238
6.2.9 BigDog四足机器人 243
参考文献 262