机器人技术基础

主要符号表

第1章绪论

1.1概述

1.1.1机器人发展简史

1.1.2机器人的定义

1.1.3机器人技术的研究领域与相关学科

1.2机器人的分类

1.2.1按机器人的开发内容与应用分类

1.2.2按机器人的发展程度分类

1.2.3按机器人的性能指标分类

1.2.4按机器人的结构形式分类

1.2.5按坐标形式分类

1.2.6按控制方式分类

1.2.7按驱动方式分类

1.2.8按机器人工作时的机座可动性分类

1.3机器人的组成

1.4机器人的技术参数

1.4.1机器人的主要技术参数

1.4.2MOTOMANUP6型通用工业机器人的技术参数

1.4.3MOTOMANEA1400型弧焊机器人的技术参数

习题

第2章机器人本体结构

2.1概述

2.1.1机器人本体的基本结构形式

2.1.2机器人本体材料的选择

2.2机身及臂部结构

2.2.1机身结构的基本形式和特点

2.2.2臂部结构的基本形式和特点

2.2.3机器人的平稳性和臂杆平衡方法

2.3腕部及手部结构

2.3.1腕部结构的基本形式和特点

2.3.2手部结构的基本形式和特点

2.4传动及行走机构

2.4.1传动机构的基本形式和特点

2.4.2行走机构的基本形式和特点

习题

第3章机器人运动学

3.1齐次坐标与位姿表示

3.1.1齐次坐标

3.1.2位姿表示

3.2齐次变换

3.2.1旋转的齐次变换

3.2.2平移的齐次变换

3.2.3复合变换

3.3机器人的位姿分析

3.3.1杆件坐标系的建立

3.3.2连杆坐标系间的变换矩阵

3.4机器人正向运动学

3.4.1斯坦福机器人运动方程

3.4.2PUMA560型机器人运动学方程

3.5机器人逆向运动学

3.5.1逆向运动学的解

3.5.2逆向运动学求解实例

3.6苹果采摘机械手运动学分析实例

习题

第4章机器人动力学

4.1机器人雅可比

4.1.1机器人雅可比的定义

4.1.2机器人速度分析

4.1.3机器人雅可比讨论

4.2机器人静力分析

4.2.1操作臂的力和力矩平衡

4.2.2机器人力雅可比

4.2.3机器人静力计算

4.3机器人动力学方程

4.3.1欧拉方程

4.3.2拉格朗日方程

4.3.3平面关节机器人动力学分析

4.4机器人的动态特性

习题

第5章机器人轨迹规划

5.1概述

5.1.1机器人轨迹的概念

5.1.2轨迹规划的一般性问题

5.1.3轨迹的生成方式

5.1.4轨迹规划涉及的主要问题

5.2插补方式分类与轨迹控制

5.2.1插补方式分类

5.2.2机器人轨迹控制过程

5.3机器人轨迹插值计算

5.3.1直线插补

5.3.2圆弧插补

5.3.3定时插补与定距插补

5.3.4关节空间插补

5.4机器人手部路径的轨迹规划

5.4.1操作对象的描述

5.4.2作业的描述

习题

第6章机器人控制系统

6.1机器人传感器

6.1.1机器人传感器的特点和要求

6.1.2机器人内部传感器

6.1.3机器人外部传感器

6.2驱动与运动控制系统

6.2.1概述

6.2.2基于计算机和芯片的运动控制器设计

6.2.3基于PC技术的运动控制（卡）器

6.2.4机器人的伺服执行机构

6.2.5MOTOMANUP6型机器人的运动控制

6.3控制理论与算法

6.3.1机器人分解运动的速度控制

6.3.2机器人分解运动的加速度控制

6.3.3力和力矩的控制

习题

第7章机器人语言与编程

7.1概述

7.2编程语言类型

7.2.1动作级编程语言

7.2.2对象级编程语言

7.2.3任务级编程语言

7.3编程语言系统

7.3.1编程语言系统的组成

7.3.2编程语言系统的基本功能

7.4常用的机器人编程语言

7.4.1VAL语言

7.4.2SIGIA语言

7.4.3IML语言

7.4.4AL语言

7.5机器人离线编程

7.5.1机器人离线编程的特点及功能

7.5.2机器人离线编程系统的结构

7.5.3MOTOMANUP6型机器人离线编程仿真系统

习题

第8章工业机器人

8.1焊接机器人

8.1.1概述

8.1.2弧焊机器人工作站

8.1.3弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计实例

8.2搬运及码垛机器人工作站

8.2.1纸浆成品搬运机器人工作站

8.2.2汽车搬运机器人工作站

8.2.3码垛机器人工作站

8.3喷涂机器人

8.3.1EP—500S小型电动喷涂机器人

8.3.2EP—500S小型电动喷涂机器人在自动喷涂生产线上的应用

8.4装配机器人

8.4.1FANUC公司的电动机自动装配线

8.4.2西屋公司的APAS系统

8.4.3日立经验学习机器人装配系统

习题

第9章操纵型机器人

9.1概述

9.1.1操纵型机器人的分类与应用

9.1.2操纵型机器人的结构特点

9.2操纵型机器人的控制

9.2.1操纵型机器人的控制特点

9.2.2操纵型机器人的控制设计

9.3操纵型机器人实例

9.3.1服务机器人

9.3.2水下机器人

9.3.3清扫机器人

9.3.4割草机器人

9.3.5果蔬采摘机器人

习题

第10章智能机器人

10.1概述

10.1.1智能机器人技术的形成

10.1.2智能机器人的应用

10.1.3智能机器人的普及

10.2智能机器人的新型驱动元件

10.2.1静电驱动器

10.2.2形状记忆合金驱动器

10.2.3压电效应驱动器

10.2.4磁致伸缩驱动器

10.2.5人工肌肉

10.3智能机器人的控制技术

10.3.1智能机器人的模糊控制

10.3.2智能机器人的人工神经网络控制

10.4智能机器人的视觉技术

10.4.1人的视觉原理

10.4.2机器人视觉系统的组成

10.4.3图像的预处理

10.4.4图像的分割

10.4.5机器人视觉系统的应用

10.5智能机器人的发展与展望

10.5.1智能机器人的发展趋势

10.5.2智能机器人的发展展望

10.6机器人焊缝视觉跟踪技术实例

习题

附录机器人课程实验示例

实验示例一慧鱼机器人模型组装综合实验

实验示例二MOTOMAN机器人焊枪动作与编程实验

参考文献

《普通高等教育"十一五"国家级规划教材机器人技术基础(第2版)》是作者刘极峰、丁继斌总结了近年来在机器人教学实践中的心得体会，并结合他们的研究成果与工程设计经验，精心组织和编写，几经修改而完成的。 在理论方面，《普通高等教育"十一五"国家级规划教材机器人技术基础(第2版)》能反映当前国内外机器人技术研究开发的最新进展，为深入进行机器人技术的研究提供一些有益的参考；在内容的选择和编排上考虑了初学者的需求，侧重普及性、实用性和新颖性，力求做到理论与实践的有机结合。全书配有大量的图、表和实物照片，信息量丰富，语言叙述较为简练，避免了过于繁杂、冗长的公式推导。教材知识体系较为完整，适用于不同类型的院校。《普通高等教育"十一五"国家级规划教材机器人技术基础(第2版)》的主要内容包括绪论、机器人本体结构、机器人运动学、机器人动力学、机器人轨迹规划，机器人控制系统、机器人语言与编程、工业机器人、操纵型机器人、智能机器人及附录。与《普通高等教育"十一五"国家级规划教材机器人技术基础(第2版)》配套的多媒体课件附于书后，随书赠送。 《普通高等教育"十一五"国家级规划教材机器人技术基础(第2版)》可作为应用型本科机械类、近机械类各专业的教材，也可作为远程教育、成人教育、高等职业教育的教学用书，还可作为自学人员及机器人工程技术人员的参考书。