了得網研究生_工業機器人（第三版）

編輯推薦

1本書配套教學課件2本書作為工業機器人方面的教材共分8章。在內容的編寫上,仍以MOTOMAN SV3型機器人為典型教學案例，結合每章的內容對該機器人機械繫統、電機驅動、運動學計算、控制技術、傳感器、軌跡規劃與編程操作及其應用等方面進行繫統講解，並結合實驗教學使學生從機器人實體和實際工程應用兩方面對其進行消化理解，以提高教學效果。課件索取方式：郵箱:jixie_hustp@163.com;微信公眾號：華中機械。

內容簡介

《工業機器人》共8章，內容包括工業機器人的基本概念和基礎理論、工業機器人的機械結構、運動學和動力學分析、控制技術、與機器人相關的傳感技術、軌跡規劃、機器人語言，以及工業機器人在制造業和非制造業中的應用。每章均附有習題。

作者簡介

韓建海，河南科技大學教授，博士研究生導師。*高等學校機械學科機械基礎課程教學指導員會委員，河南省教學名師。多年來一直工作在教學和科研線，教書育人，為人師表。“數控技術”*資源共享精品課程和雙語教學示範課程負責人。已培養碩士研究生22人，出版教材3部。完成省部級以上科研課題數6項，獲省級教學科研獎勵5項，獲國家專利成果8項，發表教學科研論文58篇。

第1章緒論
1.1 機器人概述
1.2 機器人的分類
1.3 工業機器人的組成與技術參數
1.4 本書教學要求
習題
第2章工業機器人機械繫統設計
2.1 工業機器人總體設計
2.2 驅動機構
2.3 機身和臂部設計
2.4 腕部設計
2.5 手部設計
2.6 行走機構設計
習題第1章緒論

1.1 機器人概述

1.2 機器人的分類

1.3 工業機器人的組成與技術參數

1.4 本書教學要求

習題

第2章工業機器人機械繫統設計

2.1 工業機器人總體設計

2.2 驅動機構

2.3 機身和臂部設計

2.4 腕部設計

2.5 手部設計

2.6 行走機構設計

習題

第3章工業機器人運動學

3.1 概述

3.2 物體在空間中的位姿描述

3.3 齊次坐標與齊次坐標變換

3.4 變換方程的建立

3.5 RPY角與歐拉角

3.6 機器人連杆DH參數及其坐標變換

3.7 建立機器人運動學方程實例

3.8 機器人逆運動學

習題

第4章工業機器人靜力計算及動力學分析

4.1 速度雅可比矩陣與速度分析

4.2 力雅可比矩陣與靜力計算

4.3 工業機器人動力學分析

4.4 機器人動力學建模和仿真

習題

第5章工業機器人控制

5.1 機器人控制繫統與控制方式

5.2 單關節機器人模型和控制

5.3 基於關節坐標的控制

5.4 基於作業空間的伺服控制

5.5 機器人末端操作器的力/力矩控制

5.6 工業機器人控制繫統硬件設計

習題

第6章工業機器人感覺繫統

6.1 工業機器人傳感器概述

6.2 位置和位移傳感器

6.3 速度傳感器

6.4 接近覺傳感器

6.5 觸覺傳感器

6.6 工業機器人視覺技術

6.7 其他外部傳感器

習題

第7章工業機器人軌跡規劃與編程

7.1 工業機器人軌跡規劃

7.2 關節空間法

7.3 直角坐標空間法

7.4 軌跡的實時生成

7.5 工業機器人編程

7.6 工業機器人編程語言

7.7 工業機器人離線編程

習題

第8章工業機器人的應用

8.1 工業機器人的應用準則、步驟和安全實施規範

8.2 焊接工業機器人繫統及應用

8.3 噴塗機器人繫統組成及應用

習題

參考文獻

在線試讀

自本書版發行以來，經十次印刷，發行了22 000多冊，被全國幾十所院校有關專業采用，深受讀者的厚愛。在使用中，許多授課老師和讀者向我們提出了寶貴意見和建議，使我們受益匪淺，在此，向熱心支持和幫助我們的相關兄弟院校的教師以及讀者表示衷心的感謝。
工業機器人應用水平是一個國家工業自動化水平的重要標志，是工業及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。工業機器人在各個領域的應用迎來了快速發展時期，我國已經成為全球的工業機器人市場，將工業機器人引到生產線上取代人力已是勢不可當的趨勢，國內“機器換人”規模逐漸輻射到全國各個產業集聚群，業內人士將2014年稱為我國工業機器人大規年。與此同時，對工業機器人技術人纔的需求也急劇增加，許多高校，尤其是面向生產線培養人纔的地方工科院校都先後開設了“工業機器人”這門課程。這不僅是因為開設這門課程是社會發展的需求，也是因為考慮到了這門課程的高度綜合性和設計性，可使機械類學生對所學的諸多單科專業知識得到全面認識和綜合運用，從而提高學生的創新和工程實踐能力。
根據大家所提寶貴意見和我們近幾年來的教學實踐，同時結合社會的實際需求，我們對第二版進行了修訂，此次修訂延續原有教材的定位，仍立足於機器人理論知識和工程實際應用技術的結合，把重點不放在理論分析上，而放在多學科知識的綜合應用和工程實際內容介紹方面，強化機器人技術應用能力的培養，以滿足機械類應用型高級人纔的培養目標。
本書在內容的編寫上,仍以MOTOMAN SV3機器人為典型教學案例，結合每章的內容對該機器人機械繫統、電動機驅動、運動學計算、控制技術、傳感器、軌跡規劃與編程操作及其應用等進行繫統講解，並結合實驗教學使學生從機器人實體和實際工程應用兩方面對所學知識進行消化理解，以提升教學效果。
本書共分8章，各章配有習題。
第1章緒論，介紹機器人及其技術的發展歷史、現狀和未來，基本概念、定義、組成和分類等內容。
第2章主要講解工業機器人機械繫統設計，包括機器人總體設計、驅動機構及兩種常用減速器、腕部設計、機身和臂部設計、手部設計、行走機構設計等內容，並著重對當前流行的六自由度關節型機器人的電動機布置方案、關節布置特點進行了詳細介紹與總結。
第3章主要對工業機器人運動學進行講解，屬於機器人基礎理論的重要組成部分。首先從空間任意一點相對動坐標和固定坐標位置之間的關繫推導入手，引入齊次坐標變換矩陣的概念，介紹剛體的位姿描述方法，由此導出機器人手腕中心點的位移方程；然後引入機器人機構的一般坐標定義描述方法和DH 坐標變換；後用實例講解機器人正、逆運動學方程的建立方法。自本書版發行以來，經十次印刷，發行了22 000多冊，被全國幾十所院校有關專業采用，深受讀者的厚愛。在使用中，許多授課老師和讀者向我們提出了寶貴意見和建議，使我們受益匪淺，在此，向熱心支持和幫助我們的相關兄弟院校的教師以及讀者表示衷心的感謝。

工業機器人應用水平是一個國家工業自動化水平的重要標志，是工業及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。工業機器人在各個領域的應用迎來了快速發展時期，我國已經成為全球的工業機器人市場，將工業機器人引到生產線上取代人力已是勢不可當的趨勢，國內“機器換人”規模逐漸輻射到全國各個產業集聚群，業內人士將2014年稱為我國工業機器人大規年。與此同時，對工業機器人技術人纔的需求也急劇增加，許多高校，尤其是面向生產線培養人纔的地方工科院校都先後開設了“工業機器人”這門課程。這不僅是因為開設這門課程是社會發展的需求，也是因為考慮到了這門課程的高度綜合性和設計性，可使機械類學生對所學的諸多單科專業知識得到全面認識和綜合運用，從而提高學生的創新和工程實踐能力。

根據大家所提寶貴意見和我們近幾年來的教學實踐，同時結合社會的實際需求，我們對第二版進行了修訂，此次修訂延續原有教材的定位，仍立足於機器人理論知識和工程實際應用技術的結合，把重點不放在理論分析上，而放在多學科知識的綜合應用和工程實際內容介紹方面，強化機器人技術應用能力的培養，以滿足機械類應用型高級人纔的培養目標。

本書在內容的編寫上,仍以MOTOMAN SV3機器人為典型教學案例，結合每章的內容對該機器人機械繫統、電動機驅動、運動學計算、控制技術、傳感器、軌跡規劃與編程操作及其應用等進行繫統講解，並結合實驗教學使學生從機器人實體和實際工程應用兩方面對所學知識進行消化理解，以提升教學效果。

本書共分8章，各章配有習題。

第1章緒論，介紹機器人及其技術的發展歷史、現狀和未來，基本概念、定義、組成和分類等內容。

第2章主要講解工業機器人機械繫統設計，包括機器人總體設計、驅動機構及兩種常用減速器、腕部設計、機身和臂部設計、手部設計、行走機構設計等內容，並著重對當前流行的六自由度關節型機器人的電動機布置方案、關節布置特點進行了詳細介紹與總結。

第3章主要對工業機器人運動學進行講解，屬於機器人基礎理論的重要組成部分。首先從空間任意一點相對動坐標和固定坐標位置之間的關繫推導入手，引入齊次坐標變換矩陣的概念，介紹剛體的位姿描述方法，由此導出機器人手腕中心點的位移方程；然後引入機器人機構的一般坐標定義描述方法和DH 坐標變換；後用實例講解機器人正、逆運動學方程的建立方法。

第4章主要介紹工業機器人靜力計算及動力學分析方法。首先引入速度雅可比矩陣與速度分析的內容，介紹力雅可比矩陣與靜力計算；然後把工業機器人的靜力學基礎理論總結為以三大矩陣為重點，圍繞兩個空間之間的映射關繫；後對機器人的動力學進行分析，並講解機器人動力學的建模和仿真方法。

第5章主要涉及機器人控制的一般理論與技術方法。首先引入機器人控制繫統的構成和控制思路，在詳細論述機器人單關節位置控制理論與方法的基礎上，引入六關節機器人多軸控制原理與控制策略；然後講解機器人常用的力/力矩控制方法等內容；後對開放式控制繫統的硬件電路組成和控制方式進行介紹。

第6章主要講解工業機器人的感覺繫統。首先闡述機器人的一般信息檢測與分析方法、機器人的常用傳感技術與特殊感知技術、機器人視覺技術等，並通過實例對理論和技術方法的應用進行深入說明。尤其對機器人關節位置檢測傳感器光電編碼器的工作原理、串行通信、後備電池等內容進行了較為詳細的介紹。

第7章討論關節空間和直角坐標空間中機器人軌跡規劃和軌跡生成原理與方法，對機器人語言編程、機器人示教編程和機器人離線編程三種控制方式分別進行介紹。通過焊接作業實例，對MOTOMAN機器人示教再現編程的原理和方法進行論述。

第8章介紹工業機器人的應用準則、步驟和安全實施規範，通過工業機器人電弧焊接、點焊和噴塗作業典型應用實例，介紹其工作站的組成、工作原理、周邊設備選用等內容。此次再版邀請了幾位企業從事工業機器人技術應用的工程技術人員參加了修訂工作，他們提出了許多寶貴的修改意見。除第6章工業機器人感覺繫統外，對每章內容都進行了技術的增添和課程要點的總結，尤其是第2章中增加了六關節電動機的布置方案和特點內容，第5章中增加了工業機器人的硬件電路和控制方式內容，第8章中著重對工業機器人安全實施規範和在制造業中的典型應用案例等內容進行介紹，刪掉了與工業機器人不相關的其他內容。修改後的教材更加貼近工程實際應用，利於讀者掌握工程實際應用技術。

本次再版編寫的具體分工為：第1章緒論（河南科技大學韓建海、德國孚利模集團有限公司錢勇）；第2章工業機器人機械繫統設計（河南科技大學韓建海、洛陽沃德福工程技術有限公司方濤濤）；第3章工業機器人運動學（河南科技大學韓建海、安徽工業大學葉曄）；第4章工業機器人靜力學及動力學分析（湖北工業大學張錚、安徽工程大學蘇學滿）；第5章工業機器人控制（河南科技大學韓建海、河南科技大學王會良）；第6章工業機器人感覺繫統（河南科技大學郭冰菁、安陽工學院韓向可）；第7章工業機器人軌跡規劃與編程（河南科技大學李向攀、洛陽北控水務集團有限公司楊林）；第8章工業機器人的應用（河南科技大學韓建海、河南科技大學李向攀）。全書由韓建海擔任主編，負責統稿工作。上海英集斯自動化技術有限公司餘亞強提供了許多寶貴的手參考資料，郭吉偉碩士在資料收集與整理方面做了許多工作，感謝他們的付出。

本書在修訂過程中參閱了同行專家學者和一些院校的教材、資料和文獻，在此謹致謝意。修訂後的本書有較明顯的改進與提高，但由於編者水平有限，書中難免存在不足之處和錯誤，敬請讀者批評指正。

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