工业机器人设计与实例详解

机器人技术是一种以自动化技术和计算机技术为主体、有机融合各种现代信息技术的系统集成和应用。 全书以工程应用为主，不仅可以帮助建立工业机器人整体设计的认知和思路，重点通过典型案例解读帮助读者切实掌握不同用途机器人的设计、实现方法。

本书将在介绍工业机器人基本分类、工作原理与用途的基础上，给出了机器人设计的整体思路和设计方法；同时，通过列举实例，重点介绍了工业机器人机械系统设计、驱动系统设计、控制系统设计、感觉系统设计、编程设计、示教与再现等方面的要求与实现方法，最后通过喷涂机器人、焊接机器人、装配机器人等几个典型实例详细说明不同功能机器人的整体结构特点与设计、实现方法。 本书实用性与可参考性强，可为从事工业机器人设计、操作与维护相关工作的工程技术人员提供帮助，也可供大学院校机电专业、机器人专业的师生学习参考。

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第1章工业机器人概论1 1.1工业机器人的定义及工作原理1 1.1.1工业机器人的定义1 1.1.2工业机器人工作原理2 1.2工业机器人的组成及分类2 1.2.1工业机器人的组成2 1.2.2机器人的分类5 1.3工业机器人的主要特征及表示方法9 1.3.1工业机器人的主要特征9 1.3.2工业机器人的主要特性表示方法9 1.4工业机器人的技术性能11 1.5工业机器人的基本设计方法16 1.5.1工业机器人的设计方法16 1.5.2工业机器人设计内容与步骤17 第2章工业机器人机械结构系统设计19 2.1工业机器人总体设计19 2.1.1系统设计19 2.1.2技术设计20 2.2工业机器人传动机构设计22 2.2.1驱动方式22 2.2.2直线驱动机构24 2.2.3旋转驱动机构25 2.2.4机器人中主要使用的减速器26 2.3工业机器人机身和臂部设计29 2.3.1机身设计29 2.3.2臂部设计32 2.4腕部设计35 2.4.1腕部的作用、自由度与手腕的分类35 2.4.2手腕关节的典型结构38 2.4.3MOTOMAN SV3机器人的手腕结构42 2.4.4六自由度关节型机器人的关节布置与结构特点42 2.5手部设计43 2.5.1手部的特点43 2.5.2手部的分类44 2.6工业机器人行走机构设计49 2.6.1车轮式行走机构49 2.6.2履带式行走机构50 2.6.3步行机构51 2.7SCARA机器人机械系统设计实例52 第3章工业机器人驱动系统设计57 3.1工业机器人驱动装置类型及特点57 3.2工业机器人驱动系统选用原则58 3.3电液伺服系统59 3.4气动驱动系统 60 3.5电动驱动系统62 3.6自动搬运机器人驱动系统设计实例65 3.6.1行走机构结构设计65 3.6.2车载机构结构设计66 第4章工业机器人控制系统设计69 4.1机器人控制系统的体系结构、功能、组成和分类69 4.1.1机器人控制系统的一般要求与体系结构69 4.1.2机器人控制系统的组成70 4.1.3机器人控制系统分类71 4.2机器人整体控制系统设计方法72 4.2.1控制系统结构72 4.2.2控制系统设计原则74 4.3几种典型的控制方法75 4.3.1PID控制75 4.3.2滑模控制78 4.3.3自适应控制80 4.3.4模糊控制81 4.3.5机器人的顺应控制82 4.3.6位置和力控制系统结构82 4.4控制系统硬件构成83 4.5控制系统软件构成85 4.5.1软件构成85 4.5.2软件功能86 4.6机器人控制系统设计实例86 第5章工业机器人感觉系统设计90 5.1工业机器人传感器的分类及要求90 5.2工业机器人的触觉系统92 5.2.1接触觉传感器92 5.2.2滑觉传感器93 5.3机器人视觉系统的组成94 5.3.1视觉系统组成95 5.3.2镜头和视觉传感器97 5.3.3电气输出接口99 5.4并联机器人感觉系统设计实例100 第6章工业机器人编程系统设计104 6.1机器人编程系统及方式104 6.2编程语言的类型105 6.2.1编程语言的分类105 6.2.2机器人编程常用的四大语言107 6.3工业机器人编程、设计过程113 第7章示教与再现118 7.1示教再现原理118 7.1.1示教再现定义118 7.1.2示教的分类118 7.2示教再现操作方法119 7.2.1示教系统的组成119 7.2.2示教再现操作119 第8章典型工业机器人设计实例129 8.1喷涂机器人129 8.1.1喷涂机器人的结构129 8.1.2喷涂机器人控制系统130 8.1.3直接示教轻动化136 8.1.4应用实例137 8.2点焊机器人138 8.2.1点焊机器人的结构138 8.2.2点焊机器人控制系统140 8.2.3点焊机器人应用实例142 8.3弧焊机器人144 8.3.1弧焊机器人的结构144 8.3.2弧焊机器人控制系统146 8.3.3弧焊机器人应用实例148 8.4搬运机器人149 8.4.1搬运机器人的结构149 8.4.2搬运机器人控制系统151 8.4.3搬运机器人应用实例155 8.5装配机器人156 8.5.1装配机器人结构156 8.5.2装配机器人的驱动系统157 8.5.3装配机器人应用实例158 8.6冲压机器人159 8.6.1冲压机器人的结构159 8.6.2冲压机器人控制系统162 8.6.3冲压机器人应用实例165 8.7压铸机器人167 8.7.1压铸机器人的结构167 8.7.2压铸机器人控制系统168 8.7.3压铸机器人应用实例170 参考文献173