第1章工業機器人概述1
1.1工業機器人的定義1
1.2工業機器人的分類和應用2
1.2.1工業機器人的分類2
1.2.2工業機器人的應用3
1.3工業機器人的安全知識3
1.3.1工業機器人的主要危險3
1.3.2工業機器人的安全使用要求5
習題6

第2章機器人繫統組成7
2.1機器人本體的構成7
2.1.1機械臂的結構7
2.1.2機器人作業範圍10
2.1.3末端執行器11
2.2機器人控制繫統的組成16
2.2.1主體16
2.2.2驅動裝置16
2.2.3機器人的控制繫統17
2.2.4工業機器人控制繫統的特點18
2.2.5機器人控制繫統基本功能19
2.2.6工業機器人控制繫統的分類19
2.3機器人本體連接(通信)26
習題29

第3章機器人坐標繫統30
3.1機器人坐標繫的分類30
3.2工具坐標繫的設定34
3.2.1坐標繫畫面設定法34
3.2.2激活工具坐標繫38
3.2.3檢驗工具坐標繫39
3.2.4檢驗TCP位置39
3.3用戶坐標繫的設定40
3.3.1三點法設置用戶坐標繫40
3.3.2激活用戶坐標繫42
3.3.3檢驗用戶坐標繫43
3.4手動坐標繫的設定44
習題44

第4章機器人示教盒介紹45
4.1FANUC機器人示教盒普通功能的介紹45
4.1.1認識示教盒45
4.1.2新示教盒介紹47
4.1.3示教盒操作鍵介紹47
4.2通電/關電51
4.2.1通電51
4.2.2關電52
4.3點動機器人52
4.3.1點動機器人的條件52
4.3.2坐標介紹52
4.3.3位置狀態54
4.4模式開關與程序動作的關繫55
習題55

第5章機器人虛擬示教編程56
5.1ROBOGUIDE簡介56
5.2軟件安裝58
5.3建立Work cell59
5.4界面介紹和基本操作61
5.4.1界面介紹61
5.4.2常用工具條功能介紹62
5.5機器人相關設備的添加65
5.5.1機器人的添加和更改65
5.5.2編輯機器人65
5.5.3機器人搬運手爪的添加和設置66
5.5.4周邊設備的添加69
5.6編程75
5.6.1Simulation程序75
5.6.2編寫示教盒程序77
習題78

第6章機器人輸入/輸出信號79
6.1輸入/輸出信號的分類79
6.1.1通用信號79
6.1.2專用信號79
6.1.3I/O分配79
6.2輸入/輸出信號的接線與機架配置80
6.2.1配置80
6.2.2連接81
6.3輸入/輸出信號的仿真與應用81
6.3.1強制輸出81
6.3.2仿真輸入/輸出81
6.4繫統信號的介紹82
6.4.1繫統輸入/輸出信號（UOP）82
6.4.2專用輸入輸出信號83
習題84

第7章機器人在線示教編程85
7.1示教程序的創建86
7.2機器人程序指令與指令示教87
7.2.1動作指令及示教動作指令87
7.2.2控制指令及示教控制指令91
7.2.3位置寄存器指令及示教位置寄存器指令93
7.2.4I/O 指令及示教I/O 指令96
7.2.5轉移指令99
7.2.6待命指令101
7.3示教程序的修改102
7.3.1選擇程序102
7.3.2修改動作指令103
7.3.3程序編輯指令106
7.4 示教程序的測試運轉108
7.4.1逐步測試運轉（步驟運轉）108
7.4.2連續測試運轉109
7.5機器人文件的拷貝與還原109
7.5.1切換文件輸入/輸出裝置109
7.5.2保存數據110
7.5.3文件操作110
7.5.4加載程序文件111
7.5.5加載備份功能111
7.6FANUC機器人在自動生產線上的應用編程112
習題113

第8章機器視覺在機器人生產線上的應用114
8.1機器視覺的定義114
8.2機器視覺繫統的構成114
8.3機器視覺在機器人生產線上的應用115
8.3.1藥丸實驗115
8.3.2工件尺寸檢測案例126
8.3.3字符串提取實驗131
8.3.4相機通信135
8.3.5應用向導137
習題143

第9章機器人運動學分析144
9.1工業機器人的運動學基礎144
9.1.1典型FANUC工業機器人簡介144
9.1.2六軸工業機器人數學理論基礎145
9.1.3六軸工業機器人連杆參數與坐標148
9.1.4建立運動學方程150
9.2六軸工業機器人正逆運動學151
9.2.1六軸工業機器人正運動學151
9.2.2六軸工業機器人逆運動學152
9.3關節空間軌跡規劃155
9.3.1五次多項式插值法155
9.3.2拋物線擬合的線性插值法156
9.4笛卡兒空間軌跡規劃157
9.4.1直線軌跡規劃157
9.4.2圓弧軌跡規劃158
9.5六軸工業機器人運動學仿真160
9.5.1六軸工業機器人建模160
9.5.2六軸工業機器人正運動學仿真驗證164
9.5.3六軸工業機器人逆運動學仿真驗證166
9.5.4關節空間軌跡規劃170
習題172

第10章機器人動力學分析174
10.1剛體動力學174
10.1.1剛體的動能與位能175
10.1.2動力學方程的兩種求法176
10.2機械手動力學方程181
10.2.1速度的計算181
10.2.2動能和位能的計算182
10.2.3動力學方程的推導184
10.2.4動力學方程的簡化186
10.3機械手動力學方程實例189
10.3.1二連杆機械手動力學方程189
10.3.2三連杆機械手的速度和加速度方程191
習題196

第11章機器人應用生產線的規劃與設計199
11.1機器人應用生產線的規劃200
11.1.1可行性分析200
11.1.2機器人應用生產線的生產工藝分析201
11.1.3機器人生產線的節拍分析202
11.2機器人應用生產線的設計203
11.2.1機械傳動機構204
11.2.2機器人和輔助設備211
11.2.3控制繫統設計216
11.3機器人應用生產線設計案例分析239
11.3.1衝壓機器人應用生產線設計239
11.3.2噴塗機器人生產線241
習題244

第12章機器人應用生產線的安裝與調試246
12.1機器人應用生產線的安裝246
12.1.1機器人應用生產線安裝的步驟及注意事項246
12.1.2工業機器人的安裝247
12.1.3控制櫃的安裝250
12.1.4電氣的安裝250
12.1.5汽車保險杠噴塗機器人安裝250
12.2機器人應用生產線的調試256
12.2.1安全操作注意事項257
12.2.2機器人的啟動和關閉257
12.3機器人應用生產線的安裝與調試案例分析260
12.3.1機器人智能制造生產線的安裝260
12.3.2機器人智能制造生產線的調試266
習題274

參考文獻275

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程，能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備，特別適合於多品種、小批量柔性生產。工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業。工業機器人主要應用於汽車、現代制造、電子生產企業、塑料制品、食品、飲料、醫藥、煙草、家政服務、電力設施、自動化辦公等行業。尤其在毛坯制造、衝壓、壓鑄、鍛造、焊接、熱處理、表面塗覆、上下料、裝配、運輸、檢測及倉庫堆垛等作業中，工業機器人更是作為標準設備得到廣泛應用。
中國是全球最大的機器人市場，機器人產業的發展需要強力的機器人技術支撐，機器人及其智能裝備發展創造了更多的工作機會，工業機器人及其智能裝備的集成設計、編程操作以及日常維護、修理等方面都需要各方面的專業人纔，為了適應人纔培養需要，我們編寫了本書。
本書內容包括機器人繫統組成、機器人坐標繫統、機器人示教盒介紹、機器人虛擬示教編程、機器人輸入／輸出信號、機器人在線示教編程、機器視覺在機器人生產線上的應用、機器人運動學分析、機器人動力學分析、機器人應用生產線的規劃與設計、機器人應用生產線的安裝與調試等，以實際應用基本規律為主線，理論知識與具體操作相結合，教材內容豐富。
本書可作為高等院校機械類、電氣類相關專業的教材，並可供相關技術人員參考。通過本教材的學習和訓練，使學生掌握工業機器人現場編程相關專業知識，具有工業機器人基本操作與應用、工業機器人編程、工業機器人生產線規劃、工業機器人基本繫統維護等能力。
本書由王忠策、王海波主編，呂慶軍、林森、齊明洋副主編，鐘聞宇、陳立秋、劉長龍、張晨參編。
由於編者水平有限，不足之處在所難免，請讀者批評指正。

編者