工业机器人技术及应用

" 1. 丛书为培养高水平应用型新兴专业——机器人工程专业人才而组织撰写，致力于配合以开发机器人工作站为目标的应用型机器人工程专业课程体系构建。 2. 机器人工程专业课程体系包括电气控制技术及PLC应用，机电一体化系统设计，机器人焊接、喷涂与激光加工工艺及设备，机器人末端执行器、作业工装及输送设备设计、工业机器人技术及应用。这5门课程体现了机械工程、控制科学与工程以及信息技术的交叉融合。 3. 丛书5分册分别与上述5门课程对应撰写。教材内容涵盖了机器人工作站开发所涉及的作业工艺、工装夹具、末端执行器，也包括了机器人工作站开发所涉及的电气控制技术、检测技术和机械设计技术的应用方法，构成了机器人工程专业的核心教材体系。 4. 丛书实现校企合作，由知名机器人企业配合应用型高校资深作者共同撰写。各分册均以应用为导向，以典型实例引导读者理解和掌握机器人工作站的设计目标、设计方法和设计流程。 5. 丛书针对机器人工程专业撰写，既考虑了以机械为主的机器人工程专业的需求，也考虑到以自动化为主的机器人工程专业的需求。各分册内容较为全面，便于授课教师根据学时进行取舍，也便于读者自学。 "

工业机器人的应用，本质上就是工业机器人工作站的系统集成。为了帮助读者了解和初步掌握这一过程，本书以“应用”为导向，安排了基础和应用两大部分：基础部分(第1~5章)，介绍了机器人学习的入门知识，也是研究机器人技术和应用工业机器人解决工程问题的基础。对于这些基础知识的理解和掌握程度，将决定一个人在机器人技术的研究和应用方面能够走多远。应用部分(第6~10章)，分别介绍了对机器人的运动规划、编程语言、与机器人作业相关的坐标系建立及标定、机器人系统集成，以及机器人的典型应用案例，这些案例也是本书相关内容的具体应用。

荆学东，丛书总负责及主要作者。工学博士，上海应用技术大学电气与电子工程学院院长、教授，上海应用技术大学和陕西科技大学研究生导师，科技部国际合作项目评审专家。主要从事智能检测技术及机器人技术研究。长期从事本科生和研究生的机器人技术、测试技术、智能检测技术、自动控制原理等课程教学。1997年10月—1998年9月赴日本国立高知大学留学，研究TIG焊接及机器人控制技术；2010年受科技部派遣，经由日本协力机构(JICA)渠道，赴日本研修节能技术。获上海市科技进步三等奖1项、行业协会科技进步奖4项；获2013年上海市奉贤区“滨海贤人”系列领军人才称号。主持国家自然科学基金面上项目1项、省部级项目2项、厅局级项目5项、联盟计划项目2项、横向课题15项。发表论文30篇，其中被SCI检索6篇、被EI检索6篇；出版专著2部。已培养硕士研究生30人。

第1章 绪论
1.1 工业机器人简介 1
1.2 工业机器人的组成、分类及关键技术 2
1.3 工业机器人的主要技术指标 7
1.4 机器人编程语言 9
1.5 研究和应用机器人技术须具备的基础知识 9
1.6 工业机器人的应用 11
1.7 应用工业机器人解决工程问题面临的基本任务 14
参考文献 15
思考与练习 15
第2章 刚体运动描述、坐标变换及坐标系变换16
2.1 质点的运动描述 16
2.2 刚体运动描述 17
参考文献 40
思考与练习 40
第3章 工业机器人正向运动学42
3.1 机器人常用运动副及机器人机构 42
3.2 机器人连杆及相对运动描述——D-H矩阵 44
3.3 机器人运动学方程 48
参考文献 56
思考与练习 57
第4章 工业机器人逆向运动学59
4.1 工业机器人逆向运动学 59
4.2 机器人逆向运动学求解实例 63
参考文献 70
思考与练习 70
第5章 工业机器人的速度、静力分析和动力学71
5.1 位置向量对时间的导数——质点速度 71
5.2 向量叉积的计算方法以及自由向量对时间的导数 72
5.3 刚体运动的线速度和角速度 75
5.4 机器人速度雅可比矩阵和连杆之间的速度传递 78
5.5 连杆上的静力及其传递 88
5.6 机器人力雅可比矩阵及其作用 91
5.7 机器人动力学 92
参考文献 101
思考与练习 101
第6章 工业机器人运动轨迹规划103
6.1 工业机器人轨迹规划概述 103
6.2 插补方式与轨迹控制 106
6.3 机器人轨迹插值计算 107
6.4 轨迹规划的实施过程 120
6.5 基于动力学的机器人轨迹规划 122
参考文献 123
思考与练习 123
第7章 机器人编程语言124
7.1 机器人编程语言的基本功能 124
7.2 工业机器人编程语言的分类 125
7.3 主流工业机器人编程语言及其分类 126
7.4 通用离线编程语言 130
思考与练习 132
第8章 工业机器人作业坐标系的建立及标定133
8.1 与机器人作业相关的坐标系的建立 133
8.2 机器人坐标系的标定 137
思考与练习 144
第9章 工业机器人与外围设备及生产系统的集成146
9.1 工业机器人与外围设备及生产系统相集成的基本问题 147
9.2 工业机器人与外围设备相集成的技术途径 179
9.3 机器人与外围设备相集成的工作流程 195
参考文献 198
思考与练习 199
第10章 工业机器人系统集成案例200
10.1 焊接机器人工作站开发实例 200
10.2 汽车C84后桥 PVC喷涂和烘干系统 211