工业机器人操作与应用教程(王忠策)

《工业机器人操作与应用教程》讲述了机器人系统组成、机器人坐标系统、机器人示教盒介绍、机器人虚拟示教编程、机器人输入／输出信号、机器人在线示教编程、机器视觉在机器人生产线上的应用、机器人运动学分析、机器人动力学分析、机器人应用生产线的规划与设计、机器人应用生产线的安装与调试等内容。书中以实际应用基本规律为主线，理论知识与具体操作相结合，并且运用大量的图表，将各个知识点展示出来，便于学生认知。为方便教学，配套电子课件和视频微课，电子课件可登录化学工业出版社教育网站www.cipedu.com.cn下载。 本书可作为高等院校机械类、电气类相关专业的教材，并可供相关技术人员参考。

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第1章工业机器人概述1 1.1工业机器人的定义1 1.2工业机器人的分类和应用2 1.2.1工业机器人的分类2 1.2.2工业机器人的应用3 1.3工业机器人的安全知识3 1.3.1工业机器人的主要危险3 1.3.2工业机器人的安全使用要求5 习题6 第2章机器人系统组成7 2.1机器人本体的构成7 2.1.1机械臂的结构7 2.1.2机器人作业范围10 2.1.3末端执行器11 2.2机器人控制系统的组成16 2.2.1主体16 2.2.2驱动装置16 2.2.3机器人的控制系统17 2.2.4工业机器人控制系统的特点18 2.2.5机器人控制系统基本功能19 2.2.6工业机器人控制系统的分类19 2.3机器人本体连接(通信)26 习题29 第3章机器人坐标系统30 3.1机器人坐标系的分类30 3.2工具坐标系的设定34 3.2.1坐标系画面设定法34 3.2.2激活工具坐标系38 3.2.3检验工具坐标系39 3.2.4检验TCP位置39 3.3用户坐标系的设定40 3.3.1三点法设置用户坐标系40 3.3.2激活用户坐标系42 3.3.3检验用户坐标系43 3.4手动坐标系的设定44 习题44 第4章机器人示教盒介绍45 4.1FANUC机器人示教盒普通功能的介绍45 4.1.1认识示教盒45 4.1.2新示教盒介绍47 4.1.3示教盒操作键介绍47 4.2通电/关电51 4.2.1通电51 4.2.2关电52 4.3点动机器人52 4.3.1点动机器人的条件52 4.3.2坐标介绍52 4.3.3位置状态54 4.4模式开关与程序动作的关系55 习题55 第5章机器人虚拟示教编程56 5.1ROBOGUIDE简介56 5.2软件安装58 5.3建立Work cell59 5.4界面介绍和基本操作61 5.4.1界面介绍61 5.4.2常用工具条功能介绍62 5.5机器人相关设备的添加65 5.5.1机器人的添加和更改65 5.5.2编辑机器人65 5.5.3机器人搬运手爪的添加和设置66 5.5.4周边设备的添加69 5.6编程75 5.6.1Simulation程序75 5.6.2编写示教盒程序77 习题78 第6章机器人输入/输出信号79 6.1输入/输出信号的分类79 6.1.1通用信号79 6.1.2专用信号79 6.1.3I/O分配79 6.2输入/输出信号的接线与机架配置80 6.2.1配置80 6.2.2连接81 6.3输入/输出信号的仿真与应用81 6.3.1强制输出81 6.3.2仿真输入/输出81 6.4系统信号的介绍82 6.4.1系统输入/输出信号（UOP）82 6.4.2专用输入输出信号83 习题84 第7章机器人在线示教编程85 7.1示教程序的创建86 7.2机器人程序指令与指令示教87 7.2.1动作指令及示教动作指令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转移指令99 7.2.6待命指令101 7.3示教程序的修改102 7.3.1选择程序102 7.3.2修改动作指令103 7.3.3程序编辑指令106 7.4 示教程序的测试运转108 7.4.1逐步测试运转（步骤运转）108 7.4.2连续测试运转109 7.5机器人文件的拷贝与还原109 7.5.1切换文件输入/输出装置109 7.5.2保存数据110 7.5.3文件操作110 7.5.4加载程序文件111 7.5.5加载备份功能111 7.6FANUC机器人在自动生产线上的应用编程112 习题113 第8章机器视觉在机器人生产线上的应用114 8.1机器视觉的定义114 8.2机器视觉系统的构成114 8.3机器视觉在机器人生产线上的应用115 8.3.1药丸实验115 8.3.2工件尺寸检测案例126 8.3.3字符串提取实验131 8.3.4相机通信135 8.3.5应用向导137 习题143 第9章机器人运动学分析144 9.1工业机器人的运动学基础144 9.1.1典型FANUC工业机器人简介144 9.1.2六轴工业机器人数学理论基础145 9.1.3六轴工业机器人连杆参数与坐标148 9.1.4建立运动学方程150 9.2六轴工业机器人正逆运动学151 9.2.1六轴工业机器人正运动学151 9.2.2六轴工业机器人逆运动学152 9.3关节空间轨迹规划155 9.3.1五次多项式插值法155 9.3.2抛物线拟合的线性插值法156 9.4笛卡儿空间轨迹规划157 9.4.1直线轨迹规划157 9.4.2圆弧轨迹规划158 9.5六轴工业机器人运动学仿真160 9.5.1六轴工业机器人建模160 9.5.2六轴工业机器人正运动学仿真验证164 9.5.3六轴工业机器人逆运动学仿真验证166 9.5.4关节空间轨迹规划170 习题172 第10章机器人动力学分析174 10.1刚体动力学174 10.1.1刚体的动能与位能175 10.1.2动力学方程的两种求法176 10.2机械手动力学方程181 10.2.1速度的计算181 10.2.2动能和位能的计算182 10.2.3动力学方程的推导184 10.2.4动力学方程的简化186 10.3机械手动力学方程实例189 10.3.1二连杆机械手动力学方程189 10.3.2三连杆机械手的速度和加速度方程191 习题196 第11章机器人应用生产线的规划与设计199 11.1机器人应用生产线的规划200 11.1.1可行性分析200 11.1.2机器人应用生产线的生产工艺分析201 11.1.3机器人生产线的节拍分析202 11.2机器人应用生产线的设计203 11.2.1机械传动机构204 11.2.2机器人和辅助设备211 11.2.3控制系统设计216 11.3机器人应用生产线设计案例分析239 11.3.1冲压机器人应用生产线设计239 11.3.2喷涂机器人生产线241 习题244 第12章机器人应用生产线的安装与调试246 12.1机器人应用生产线的安装246 12.1.1机器人应用生产线安装的步骤及注意事项246 12.1.2工业机器人的安装247 12.1.3控制柜的安装250 12.1.4电气的安装250 12.1.5汽车保险杠喷涂机器人安装250 12.2机器人应用生产线的调试256 12.2.1安全操作注意事项257 12.2.2机器人的启动和关闭257 12.3机器人应用生产线的安装与调试案例分析260 12.3.1机器人智能制造生产线的安装260 12.3.2机器人智能制造生产线的调试266 习题274 参考文献275