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第1章 工业机器人概论1

1.1 工业机器人的定义及发展1

1.1.1 工业机器人的定义1

1.1.2 工业机器人的发展2

1.2 工业机器人的基本组成及技术参数2

1.2.1 工业机器人的基本组成2

1.2.2 工业机器人的技术参数4

1.3 工业机器人的分类及应用5

1.3.1 工业机器人的分类5

1.3.2 工业机器人的应用7

习题11

第2章 工业机器人运动学和动力学12

2.1 工业机器人运动学12

2.1.1 工业机器人位姿描述12

2.1.2 齐次变换和运算16

2.1.3 工业机器人的连杆参数和齐次变换矩阵19

2.1.4 工业机器人的运动学方程20

2.2 工业机器人动力学25

2.2.1 工业机器人速度雅可比及速度分析25

2.2.2 工业机器人力雅可比及静力分析28

2.2.3 工业机器人动力学分析32

2.3 工业机器人运动轨迹规划33

2.3.1 路径和轨迹33

2.3.2 轨迹规划34

2.3.3 关节空间的轨迹规划35

习题37

第3章 工业机器人机械系统38

3.1 工业机器人的底座39

3.1.1 工业机器人底座的结构和放置形式39

3.1.2 工业机器人底座的材料和技术要求41

3.2 工业机器人的机座41

3.2.1 工业机器人的行走机构41

3.2.2 轮式行走机构42

3.2.3 履带式行走机构43

3.2.4 足式行走机构44

3.3 工业机器人的机身和臂部46

3.3.1 工业机器人的机身46

3.3.2 工业机器人的臂部49

3.4 工业机器人的腕部55

3.4.1 工业机器人腕部的运动55

3.4.2 工业机器人腕部的分类57

3.4.3 工业机器人腕部的典型结构58

3.5 工业机器人的末端执行器60

3.5.1 末端执行器的特点60

3.5.2 手部的分类61

3.6 工业机器人的传动机构66

3.6.1 工业机器人的驱动方式66

3.6.2 机器人的传动机构67

3.6.3 工业机器人中主要使用的减速器68

习题71

第4章 工业机器人动力系统72

4.1 动力系统分类72

4.1.1 电动驱动系统72

4.1.2 液压驱动系统75

4.1.3 气动驱动系统77

4.1.4 三种驱动方式对照79

4.2 交流伺服系统79

4.2.1 概述79

4.2.2 驱动器82

4.2.3 交流永磁同步伺服系统的工作及控制原理83

4.3 液压伺服系统88

4.3.1 液压伺服驱动系统88

4.3.2 电液比例控制90

4.3.3 电液比例换向阀90

4.3.4 摆动缸91

4.3.5 齿条传动液压缸91

4.3.6 液压伺服马达92

4.4 气动系统93

4.4.1 气压驱动回路93

4.4.2 气源系统的组成93

4.4.3 气压驱动器95

习题96

第5章 工业机器人感知系统97

5.1 工业机器人传感器概述97

5.1.1 工业机器人传感器的分类97

5.1.2 多传感器信息融合技术的发展98

5.2 工业机器人内部传感器99

5.2.1 位置和角度传感器99

5.2.2 姿态传感器103

5.3 工业机器人外部传感器105

5.3.1 触觉传感器105

5.3.2 距离传感器110

5.4 工业机器人视觉技术112

5.4.1 机器视觉概述112

5.4.2 工业机器人视觉系统113

5.4.3 CCD原理114

5.4.4 机器视觉几何115

5.4.5 视觉信号处理119

习题119

第6章 工业机器人控制系统121

6.1 概述121

6.1.1 基本特点、要求、功能121

6.1.2 硬件结构123

6.1.3 控制算法124

6.1.4 控制方式125

6.2 关节运动控制126

6.2.1 关节伺服控制126

6.2.2 计算力矩方法127

6.3 分解运动控制132

6.3.1 关节坐标与直角坐标间的运动关系133

6.3.2 分解运动速度控制134

6.3.3 分解运动加速度控制135

6.3.4 分解运动力控制136

习题138

第7章 工业机器人通信139

7.1 工业机器人编程接口139

7.1.1 RS-232C接口标准139

7.1.2 RS-485接口标准141

7.1.3 以太网143

7.2 DeviceNet144

7.2.1 DeviceNet概述144

7.2.2 CAN总线145

7.2.3 DeviceNet现场总线154

习题161

第8章 工业机器人编程162

8.1 工业机器人编程的概念及特点162

8.1.1 示教再现编程的概念及其特点162

8.1.2 离线编程的概念及其特点163

8.2 工业机器人的示教器164

8.2.1 工业机器人示教的硬件环境164

8.2.2 机器人的示教器及其操作166

8.3 机械手的坐标系168

8.4 工业机器人示教的主要内容170

8.4.1 运动轨迹的示教170

8.4.2 作业条件的示教171

8.4.3 作业顺序的示数172

8.5 工业机器人的手动操作172

8.5.1 三个重要数据的设定172

8.5.2 机械手手动操作的三种模式173

8.5.3 单轴运动手动操作174

8.5.4 线性运动手动操作175

8.5.5 增量模式手动操作176

8.5.6 重定位手动操作176

8.6 工业机器人编程的语言及常见指令178

8.6.1 程序的新建与加载179

8.6.2 自动运行程序180

8.6.3 运动指令180

8.6.4 I/O指令181

8.6.5 条件逻辑判断指令181

8.7 创建例行程序181

8.8 定义例行程序中的参数182

8.9 指令添加183

8.10 编辑指令变量183

8.11 弧焊编程184

习题188

参考文献189