机器人应用技术（第2版）

前言
第1章 机器人应用技术概论1
1.1 机器人的基本概念1
1.1.1 机器人的定义1
1.1.2 机器人的特性3
1.1.3 机器人的历史4
1.1.4 机器人的发展趋势6
1.1.5 机器人的应用10
1.2 机器人的结构原理12
1.2.1 机器人的主要结构12
1.2.2 工业机器人的组成14
1.2.3 机器人的工作原理14
1.2.4 机器人技术涉及的领域15
1.3 机器人的基本分类16
1.3.1 按应用领域分类16
1.3.2 按驱动方式分类17
1.3.3 按智能方式分类18
1.3.4 按控制方式分类19
1.3.5 按结构形式分类20
1.4 机器人的基本术语25
1.4.1 机器人的运动轴25
1.4.2 机器人的坐标系26
1.4.3 机器人的结构名称29
1.4.4 机器人的图形符号体系31
1.4.5 典型机器人的图形符号表示32
1.4.6 机器人的主要参数35
1.4.7 典型机器人的举例分析39
练习与思考48
第2章 机器人的运动学和动力学基础50
2.1 机器人的运动学基础50
2.1.1 机器人的运动学问题50
2.1.2 机器人的位置与变量之间的关系54
2.1.3 机器人运动学的一般表示54
2.2 机器人的动力学基础55
2.2.1 机器人的动力学问题55
2.2.2 机器人动力学的一般表示56
练习与思考57
第3章 机器人的机械结构系统59
3.1 机器人的机身机构59
3.1.1 升降回转型机身结构59
3.1.2 俯仰型机身结构60
3.1.3 直移型机身结构61
3.1.4 类人机器人型机身结构61
3.2 机器人的臂部机构61
3.2.1 机器人臂部的组成61
3.2.2 机器人臂部的配置62
3.2.3 机器人的臂部机构63
3.3 机器人的腕部机构65
3.3.1 机器人腕部的运动65
3.3.2 机器人的柔顺腕部66
3.4 机器人的手部机构67
3.4.1 机器人手部的特点67
3.4.2 机器人手部的分类68
3.4.3 机器人的夹持类手部69
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77
3.5.2 车轮式行走机构77
3.5.3 履带式行走机构81
3.5.4 足式行走机构84
练习与思考87
第4章 机器人的驱动系统89
4.1 机器人的驱动系统概述89
4.1.1 转动关节与移动关节89
4.1.2 旋转驱动与直线驱动90
4.1.3 直接驱动与间接驱动91
4.1.4 电动机驱动与气/液压驱动92
4.1.5 机器人的制动机构94
4.2 机器人的传动系统94
4.2.1 回转传动机构96
4.2.2 直线传动机构97
4.2.3 带传动机构98
4.3 机器人的电动驱动系统99
4.3.1 伺服电动机99
4.3.2 步进电动机101
4.4 机器人的气/液驱动系统103
4.4.1 机器人的液压驱动系统103
4.4.2 机器人的气压驱动系统105
练习与思考107
第5章 机器人的控制系统108
5.1 机器人的控制系统概述108
5.1.1 机器人控制器109
5.1.2 机器人的控制方式110
5.2 伺服控制系统111
5.2.1 伺服控制系统的概念与原理111
5.2.2 电动伺服控制系统112
5.2.3 液压伺服控制系统114
5.3 机器人控制系统结构115
5.3.1 机器人控制系统的功能与组成116
5.3.2 机器人控制系统的基本结构117
5.3.3 机器人控制系统的分层结构119
5.4 机器人控制的示教再现121
5.4.1 机器人的示教方式121
5.4.2 关节运动的伺服指令生成123
5.4.3 控制软件与机器人示教实例123
5.5 机器人控制系统举例126
5.5.1 MOTOMAN UP6简介126
5.5.2 MOTOMAN UP6 的XRC功能128
练习与思考129
第6章 机器人的传感系统131
6.1 机器人的传感系统概述131
6.1.1 机器人的传感器技术131
6.1.2 机器人传感器的分类132
6.2 机器人的内部传感器133
6.2.1 机器人的位置传感器134
6.2.2 机器人的角度传感器135
6.2.3 机器人的速度传感器140
6.2.4 机器人的姿态传感器142
6.3 机器人的外部传感器142
6.3.1 机器人的触觉传感器143
6.3.2 机器人的力觉传感器153
6.3.3 机器人的距离传感器155
6.3.4 机器人的听觉传感器157
6.4 机器人的视觉系统159
6.4.1 机器人视觉系统的组成160
6.4.2 机器人视觉系统的原理161
6.4.3 视觉信息的处理162
6.4.4 机器人视觉系统的应用165
练习与思考167
第7章 机器人的语言系统169
7.1 机器人的语言系统概述169
7.1.1 机器人的控制方式170
7.1.2 机器人语言的编程171
7.1.3 机器人编程语言的分类173
7.1.4 机器人编程语言的功能176
7.1.5 机器人编程语言的种类178
7.2 典型的机器人语言179
7.2.1 VAL语言179
7.2.2 RAPT语言183
7.3 工业机器人国标编程指令186
7.3.1 工业机器人编程指令186
7.3.2 文件结构191
7.3.3 操作符192
7.4 机器人的离线编程193
7.4.1 机器人离线编程的特点193
7.4.2 机器人离线编程系统的结构194
7.5 机器人的编程示例197
7.5.1 MOTOMAN机器人的示教再现197
7.5.2 MOTOMAN 机器人的离线编程和
仿真200
练习与思考202
第8章 工业机器人及其应用203
8.1 工业机器人概述203
8.1.1 机器人的应用203
8.1.2 工业机器人的应用步骤204
8.2 焊接机器人207
8.2.1 焊接机器人的组成207
8.2.2 点焊机器人系统208
8.2.3 弧焊机器人系统214
8.2.4 焊接机器人系统应用实例220
8.3 搬运机器人222
8.3.1 搬运机器人概述222
8.3.2 成品搬运机器人工作站223
8.3.3 码垛机器人工作站224
8.3.4 码垛机器人系统应用实例226
8.4 喷涂机器人227
8.4.1 喷涂机器人概述228
8.4.2 喷涂机器人系统应用实例229
8.5 装配机器人230
8.5.1 装配机器人概述230
8.5.2 装配作业机器人系统231
8.5.3 装配机器人系统应用实例237
练习与思考239
第9章 其他机器人及其应用240
9.1 操纵型机器人240
9.1.1 操纵型机器人的分类240
9.1.2 操纵型机器人的特点243
9.1.3 操纵型机器人的控制243
9.2 操纵型机器人应用247
9.2.1 水下机器人247
9.2.2 空间机器人253
9.2.3 飞行机器人256
9.2.4 服务机器人259
9.3 其他机器人的应用263
9.3.1 军用机器人263
9.3.2 农业机器人267
9.3.3 仿人机器人269
练习与思考274
第10章 新兴机器人及其应用276
10.1 协作机器人276
10.1.1 协作机器人的定义276
10.1.2 对协作机器人的需求278
10.1.3 协作机器人的特点279
10.1.4 协作机器人的应用281
10.1.5 协作机器人的核心技术284
10.1.6 协作机器人的典型产品288
10.2 自动导引车（AGV）292
10.2.1 AGV概述293
10.2.2 AGV分类297
10.2.3 AGV自动导引系统组成301
10.2.4 AGV自动导引系统的关键技术304
10.2.5 AGV实例308
10.2.6 AGV的应用312
10.3 复合型机器人316
10.3.1 复合型机器人定义及组成317
10.3.2 复合型机器人的核心技术318
10.3.3 复合型机器人的实际产品318
10.3.4 复合型机器人的解决方案320
10.4 智能机器人322
10.4.1 智能机器人的概念322
10.4.2 智能机器人的控制323
10.4.3 智能机器人的人工智能324
10.4.4 新型驱动器325
练习与思考326
参考文献 328