工业机器人基础

本书为一线教师所写，贴合教学实际，难易适合，简略得当。

本书以工业机器人为研究对象，不仅系统介绍机器人学基本理论，还图文并茂地讲解工业机器人结构、传感器和应用等内容，部分章节附有习题。全书共7章，分别为绪论，工业机器人的结构、驱动及传动，工业机器人的运动学，工业机器人的力学特性，工业机器人传感器，工业机器人的轨迹规划与控制，工业机器人系统集成与典型应用。本书可作为地方普通工科院校的机械工程等机械类专业的教材，也适合作为广大自学者的自学用书及工程技术人员的培训用书。

程涛，男，博士，湖北工业大学工程技术学院，主要讲授工业机器人基础，3D打印技术基础，传感器原理及检测技术。

第1章绪论(1)
1.1机器人的起源及定义(1)
1.1.1机器人的起源(1)
1.1.2机器人的定义(1)
1.2机器人的发展历程(2)
1.3机器人的分类(3)
1.4机器人系统的构成及技术参数(6)
1.4.1机器人系统的构成(6)
1.4.2机器人主要技术参数(7)
1.5本章小结(11)
习题(11)
第2章工业机器人的结构、驱动及传动(12)
2.1工业机器人的结构形式(12)
2.1.1连杆与关节(12)
2.1.2机构简图(13)
2.1.3结构形式及特点(15)
2.2工业机器人驱动与传动部件(18)
2.2.1驱动方式与驱动器件(18)
2.2.2常见传动部件(24)
2.3串联机器人(30)
2.3.1垂直串联机器人(30)
2.3.2水平串联机器人(36)
2.4并联机器人(37)
2.5机器人末端执行器(39)
2.5.1夹持式取料手(39)
2.5.2吸附式取料手(41)
2.5.3专用工具(43)
2.6行走机构(44)
2.6.1轮式行走机构(44)
2.6.2履带式行走机构(46)
2.6.3足式行走机构(47)
2.7本章小结(47)
习题(48)
第3章工业机器人的运动学(49)
3.1机器人的数学基础(49)
3.1.1直角坐标变换(49)
3.1.2齐次坐标变换(52)
3.2连杆的变换矩阵(56)
3.2.1机器人的位姿描述(56)
3.2.2连杆坐标系及DH参数(57)
3.2.3连杆坐标系间的坐标变换(58)
3.3机器人正运动学方程的建立及求解(59)
3.3.1机器人正运动学方程的建立步骤(59)
3.3.2机器人正运动学方程的典型案例(61)
3.4机器人逆运动学的求解(63)
3.4.1逆运动学求解的问题(63)
3.4.2逆运动学典型案例(67)
3.5本章小结(69)
习题(69)
第4章工业机器人的力学特性(71)
4.1机器人的雅可比矩阵(71)
4.1.1微分运动(71)
4.1.2雅可比矩阵的定义(73)
4.1.3关节速度的传递(75)
4.2机器人的静力学特性(77)
4.2.1静力的传递(77)
4.2.2机器人力雅可比矩阵(78)
4.2.3关节力矩的计算(79)
4.3机器人动力学方程(80)
4.3.1拉格朗日方程(80)
4.3.2机器人动力学方程的建立步骤(80)
4.3.3二连杆机器人动力学方程(80)
4.4本章小结(83)
习题(83)
第5章工业机器人传感器(85)
5.1机器人的传感与感知(85)
5.1.1机器人传感器的定义和组成(85)
5.1.2机器人传感器的分类(85)
5.1.3传感器的性能指标(87)
5.1.4传感器的发展动向(89)
5.2内部传感器(90)
5.2.1位置（位移）传感器(90)
5.2.2速度和加速度传感器(95)
5.2.3姿态传感器(97)
5.3外部传感器(100)
5.3.1触觉传感器(100)
5.3.2工业机器人的听觉(114)
5.3.3工业机器人的嗅觉(115)
5.3.4工业机器人的味觉(116)
5.4工业机器人视觉系统(117)
5.4.1视觉系统的组成(118)
5.4.2机器人视觉技术的应用(119)
5.5传感器融合(122)
5.6本章小结(124)
习题(124)
第6章工业机器人的轨迹规划与控制(126)
6.1轨迹规划(126)
6.1.1轨迹规划的概念及目标(126)
6.1.2关节轨迹的插值计算(127)
6.1.3笛卡儿轨迹规划(133)
6.1.4规划轨迹的实时生成(138)
6.2运动控制(140)
6.2.1关节空间与操作空间控制(140)
6.2.2单关节的控制(141)
6.2.3PID控制(146)
6.3力控制(147)
6.3.1柔顺运动与柔顺控制(148)
6.3.2主动阻力控制(151)
6.3.3力和位置混合控制(154)
6.4本章小结(156)
习题(156)
第7章工业机器人系统集成与典型应用(158)
7.1焊接机器人(158)
7.1.1点焊机器人集成工作站(158)
7.1.2弧焊机器人集成工作站(163)
7.2搬运机器人(167)
7.2.1搬运机器人的结构与分类(167)
7.2.2搬运机器人集成工作站的系统组成(169)
7.2.3搬运机器人应用实例(172)
7.3工业机器人的离线编程(172)
7.3.1离线编程的优点(172)
7.3.2离线编程系统的要求及组成(173)
7.3.3工业机器人离线编程软件介绍(174)
7.4工业AGV(177)
7.4.1AGV的结构组成(177)
7.4.2AGV的导引方式(180)
参考文献(183)