工业机器人协作应用基础(普通高等教育智能制造系列教材)

本书以“无序抓取”这一 典型工业机器人协作化应用 为主线展开论述，介绍了基 于几何信息的API的机器人 编程方式、以COBOTSYS SDK为例介绍了基于传感器 信息的机器人SDK编程方式 ，还介绍了基于机器学习的 工业机器人应用，这些编程 和应用的方式都区别于传统 方式。本书论述了工业机器 人协作化应用的理论基础， 包括机器人位姿、3D视觉 传感器、计算机视觉技术、 手眼标定技术、人机协作以 及协作机器人等方面的内容 。此外，本书还介绍了工业 机器人协作应用所处的时代 背景．从三个方面观察、分 析了智能制造。

第1章 制造业的现状 1.1 制造业的背景 1.2 制造业的战略意义和现状 1.3 各国制造业的布局现状 第2章 智能制造 2.1 智能制造定义 2.2 智能制造的内涵 2.2.1 从制造层面上理解 2.2.2 从产品生命周期层面上理解 2.3 智能制造系统架构 2.3.1 生命周期 2.3.2 系统层级 2.3.3 智能特征 第3章 工业人工智能技术 3.1 人工智能技术 3.2 人工智能技术的核心算法 3.2.1 人工智能技术应用层次结构 3.2.2 核心算法：机器学习 3.2.3 核心算法：深度学习 3.3 工业人工智能的由来 3.4 工业人工智能的方法 3.5 工业人工智能的功能 3.6 工业人工智能的意义 3.6.1 隐性的问题显性化 3.6.2 从数据中形成知识 3.6.3 知识的积累、传承和规模化应用 3.7 智能制造的应用 第4章 信息一物理系统（CPS） 4.1 CPS的产生背景 4.2 CPS 4.2.1 CPS产生 4.2.2 复杂系统的特点 4.2.3 CPS的认识 4.2.4 CPS的内涵 4.2.5 CPS的核心技术要素 4.3 CPS在制造业的应用 4.3.1 智能工厂 4.3.2 大规模定制 4.3.3 可配置的智能产品 4.3.4 可配置的智能设备 4.3.5 人的角色发生改变 4.3.6 服务驱动 第5章 工业机器人 5.1 工业机器人 5.1.1 工业机器人程序编写 5.1.2 工业机器人典型应用 5.2 工业机器人任务协作化应用 5.3 工业机器人协作工作场景 5.3.1 工业机器人与工业机器人 5.3.2 工业机器人与环境设备 5.3.3 协作机器人与人 第6章 协作机器人 6.1 人机协作的起源 6.2 协作机器人的定义 6.3 人机协作的安全问题 6.3.1 停止类别 6.3.2 安全完整性等级（SIL） 6.4 协作机器人安全标准 6.4.1 ISO 15066为机器人行业解答的问题 6.4.2 ISO 15066规范的主要内容 6.5 安全措施 第7章 工业机器人位姿 7.1 位置与姿态 7.2 二维空间姿态描述 7.2.1 位姿旋转 7.2.2 位姿平移旋转 7.3 三维空间姿态描述 7.4 表示三维姿态旋转的方法 7.4.1 正交旋转矩阵（主要） 7.4.2 绕任意向量旋转 7.4.3 欧拉角 7.4.4 单位四元数 第8章 机器视觉 8.1 概述 8.2 成像系统 8.3 3D摄像机 8.3.1 ToF摄像机 8.3.2 基于结构光的摄像机 8.3.3 基于激光三角测量的摄像机 第9章 2D成像系统标定 9.1 单目摄像机标定 9.2 标定算法 9.3 Halcon单目摄像机标定案例 9.3.1 Halcon单目摄像机的主要参数 9.3.2 Halcon标定板参数 9.3.3 Halcon单目摄像机的标定过程 9.3.4 Halcon单目摄像机的标定结果 9.3.5 摄像机标定的作用 9.4 Halcon单目摄像机标定程序 9.5 手眼系统标定的目的 9.6 手眼系统标定过程 9.6.1 眼在手外式手眼系统标定过程 9.6.2 眼在手上式手眼系统标定过程 9.6.3 求解线性方程A·X=X·B 9.7 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定案例 9.7.1 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定步骤 9.7.2 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定变换关系 9.7.3 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定参考程序 9.8 2D抓取应用案例 第10章 基于几何信息的工业机器人应用 10.1 RoboDK 10.2 基于RoboDK API的机器人仿真编程 10.3 Robolink模块使用示例 10.4 RoboDK模块使用示例 10.5 RoboDK应用示例 10.5.1 机器人的连接 10.5.2 监视关节 10.5.3 监视UR机械手 第11章 基于传感信息的工业机器人应用 11.1 COBOTSYS简介 11.1.1 COBOTSYS模块 11.1.2 COBOTSYS特性 11.2 COBOTSYS典型应用案例 11.2.1 力控打磨系统 11.2.2 无序抓取系统 第12章 基于机器学习的工业机器人应用 12.1 亚马逊抓取挑战赛（Amazon Picking Challenge）项目简介 12.1.1 比赛规则 12.1.2 面临的挑战 12.2 APC系统解决方案 12.2.1 机器人本体 12.2.2 机械手 12.2.3 摄像机 12.2.4 机器人系统计算机 12.2.5 软件系统 12.3 视觉系统 12.3.1 视觉总体方案 12.3.2 方案执行 12.3.3 深度学习模型 12.3.4 训练模型标注过程 12.3.5 使用分类器 第13章 任务协作化应用案例 13.1 装配现状 13.2 工业交换机 13.3 工业交换机装配工艺 13.3.1 人机协作工艺分析 13.3.2 人机协作装配生产线的工艺分析 13.4 人机协作装配生产线设计与建模 13.4.1 机器人末端工具设计 13.4.2 工作台上工装卡具设计 13.4.3 协作机器人工步设计 13.4.4 协作机器人整条装配生产线设计 13.4.5 人机协作装配生产线的传送带控制设