智能机械与机器人基础(高等学校土木类专业教学指导委员会智能建造专业指导小组规划教

为了适应我国现代化建 造装配和技术的发展形势， 学习了解智能机械建造机器 人装备的基本原理与技术是 必要的。通过学习智能机械 与机器人相关的建模理论、 设计方法及利用数学工具分 析工程应用问题，引导学生 从社会、环境等方面认识智 能机械与机器人技术对于人 类发展的相互关系。 本书为高等学校土木类 专业教学指导委员会智能建 造专业指导小组规划教材。 本书涵盖了智能机械与机器 人的相关专业知识，主要内 容包括：机器人技术概述、 机器人机械基础、机器人运 动学及动力学基础、机器人 组成结构、机器人行走机构 、机器人驱动控制技术、机 器人感知系统、机器人视觉 技术建造机器人装备工程应 用案例等多领域学科知识。 此外，各章末附有不同难度 的习题。另外，书中配置了 二维码，主要呈现相关彩色 图片和视频等，方便读者更 直观地学习。 本书可作为于新工科智 能建造和智能制造等专业的 相关专业课程教材，也可以 为土木工程、机械电子工程 、机械设计、机械制造等专 业的学生和工程技术人员提 供参考。

第1章 机器人技术概述 1.1 机器人的定义和分类 1.1.1 机器人定义 1.1.2 工业机器人 1.1.3 其他机器人 1.2 工业机器人关键技术 1.3 工业机器人发展现状 1.3.1 世界工业机器人发展状况 1.3.2 我国工业机器人产业现状 1.3.3 我国工业机器人发展展望 习题 参考文献 第2章 机器人机械基础 2.1 机械系统概述 2.1.1 机器与机构 2.1.2 机器的组成部分 2.1.3 常见机械材料 2.2 机械连接 2.2.1 螺纹连接 2.2.2 键与销 2.2.3 联轴器和离合器 2.3 支承零部件 2.3.1 轴 2.3.2 滑动轴承 2.3.3 滚动轴承 2.4 机械传动方式 2.4.1 带传动 2.4.2 链传动 2.4.3 齿轮传动 2.4.4 蜗轮蜗杆传动 2.5 其他传动 2.5.1 液压传动 2.5.2 气压传动 2.5.3 电力传动 2.6 机器人减速器 2.6.1 RV减速器 2.6.2 谐波齿轮减速器 2.7 润滑和密封 2.7.1 润滑剂和润滑方法 2.7.2 机械密封和密封方法 2.8 案例 2.8.1 同步带传动设计 2.8.2 非圆齿轮传动设计 2.8.3 凸轮传动设计 习题 参考文献 第3章 机器人运动学及动力学基础 3.1 机器人运动学 3.1.1 运动学引言 3.1.2 运动学数学基础 3.1.3 机器人主要参数 3.1.4 机器人运动正向解 3.1.5 机器人运动逆向解 3.2 机器人动力学 3.2.1 动力学引言 3.2.2 动力学方程 3.3 几何法逆运动学分析案例 习题 参考文献 第4章 机器人组成结构 4.1 机器人总体方案 4.1.1 机器人系统分析 4.1.2 机器人技术设计 4.2 机器人基本形式 4.2.1 直角坐标系机器人 4.2.2 柱面坐标系机器人 4.2.3 球面坐标系机器人 4.2.4 多关节坐标系机器人 4.3 机器人技术参数 4.3.1 自由度 4.3.2 工作空间 4.3.3 速度特性 4.3.4 材料特性 4.3.5 承载能力 4.4 机器人机构特点 4.4.1 机器人手部类型和特点 4.4.2 机器人转动机构 4.4.3 机器人升降机构 4.4.4 机器人手部设计要求 4.4.5 机器人腕部类型和特点 4.4.6 机器人臂部类型和特点 4.5 同步提升施工机器人案例 习题 参考文献 第5章 机器人行走机构 5.1 机器人行走概述 5.1.1 机器人行走机构概述 5.1.2 机器人行走机构特点 5.2 轮式行走机构 5.2.1 轮式行走机构形式和特点 5.2.2 运动规划与控制 5.3 履带式行走机构 5.3.1 履带式行走机构的特点 5.3.2 常见履带式行走机构 5.4 步行式行走机构 5.4.1 步行式行走机构的特点 5.4.2 常见两足步行式机器人 5.5 特种机器人行走机构 5.5.1 爬壁机器人行走机构 5.5.2 管道机器人行走机构 5.6 其他机器人行走机构 5.6.1 固定轨迹式移动机构 5.6.2 钢丝绳传动行走机构 5.6.3 人工肌肉传动机构 5.7 机器人行走性能改善 习题 参考文献 第6章 机器人驱动控制技术 6.1 机器人运动控制 6.1.1 运动控制任务 6.1.2 位置控制 6.1.3 速度控制 6.1.4 力控制 6.2 机器人电气驱动技术 6.2.1 直流伺服电机 6.2.2 交流伺服电机 6.2.3 无刷直流电机 6.2.4 直线电机 6.2.5 步进电机 6.2.6 舵机 6.3 机器人装备液压传动技术 6.3.1 液压传动工作原理 6.3.2 液压能源装置 6.3.3 液压执行元件 6.3.4 液压控制元件 6.3.5 变负载下变增益控制方法 6.4 机器人协同与定位技术 6.4.1 多机器人协同工作 6.4.2 多机器人定位 习题 参考文献 第7章 机器人感知系统 7.1 机器人传感器 7.1.1 外部信息传感器 7.1.2 内部信息传感器 7.2 多传感器融合 7.2.1 多传感器信息融合基本概念 7.2.2 多传感器数据融合算法 7.3 机器人人机交互技术 7.3.1 人机交互基本概念 7.3.2 人机交互发展趋势 7.4 机器人感知应用案例 习题 参考文献 第8章 机器人视觉技术 8.1 相机视觉系统 8.1.1 透视变换 8.1.2 成像模型 8.1.3 相机标定 8.2 图像处理技术 8.2.1 图像预处理 8.2.2 图像特征提取 8.3 基于视觉系统的机器人控制 8.3.1 机械臂位置标定 8.3.2 机械臂作业导引 8.4 动态虚拟相机感知技术 8.4.1 系统成像模型 8.4.2 三维坐标解算 习题 参考文献 第9章 建造机器人装备工程应用案例 9.1 杭州九堡大桥钢结构顶推工程 9.1.1 工程概述 9.1.2 步履式顶推技术与装备 9.1.3 施工工艺 9.1.4 主桥整体顶推