工业机器人技术及应用

本书以工业机器人技术及应用为主线，从工业机器人的基础理论、结构认知到控制编程和典型应用，以“理论知识+实践项目”的方式组织内容。本书以认识工业机器人和对工业机器人进行简单示教编程为目标，通过大量的图片和实例，对工业机器人的认知、工业机器人的运动学基础、工业机器人的机械系统、工业机器人的动力系统、工业机器人的传感系统、工业机器人的控制系统、工业机器人的示教与编程、工业机器人的典型应用等方面进行了介绍。内容紧跟时代特征、新颖全面，注重理论知识和实践技能的有机结合。本书为高等职业本、专科院校工业机器人课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校、培训班的教材，以及机器人领域的研究人员和工程技术人员的参考书。本书配有免费的微课视频、电子教学课件、习题参考答案等，详见前言。

项目1工业机器人的认知1
导读1
任务1.1工业机器人的定义及发展2
任务目标2
知识点学习2
1.1.1工业机器人的定义2
1.1.2工业机器人的发展3
1.1.3工业机器人的品牌6
小测验6
任务1.2工业机器人的基本组成和技术参数7
任务目标7
知识点学习7
1.2.1工业机器人的基本组成7
1.2.2工业机器人的技术参数10
小测验12
任务1.3工业机器人的分类和应用12
任务目标12
知识点学习12
1.3.1工业机器人的分类12
1.3.2工业机器人的应用16
小测验18
实践训练1识别实训室内不同种类的工业机器人18
项目总结19
思考与练习119
项目2工业机器人的运动学基础20
导读20
任务2.1工业机器人的轴和坐标系21
任务目标21
知识点学习21
2.1.1工业机器人的轴21
2.1.2工业机器人常用坐标系21
2.1.3工业机器人的运动简图22
小测验24
任务2.2工业机器人的位姿描述24
任务目标24
知识点学习25
2.2.1工业机器人的矩阵表示25
2.2.2工业机器人的坐标关系描述26
小测验28
任务2.3工业机器人的坐标变换28
任务目标28
知识点学习28
2.3.1平移坐标变换29
2.3.2旋转坐标变换30
2.3.3复合坐标变换31
2.3.4相对于运动坐标系的变换33
小测验34
任务2.4工业机器人的运动学35
任务目标35
知识点学习35
2.4.1连杆和关节变量36
2.4.2工业机器人D-H模型37
小测验41
项目总结41
思考与练习241
项目3工业机器人的机械系统43
导读43
任务3.1工业机器人的基座44
任务目标44
知识点学习44
3.1.1固定式基座44
3.1.2移动式基座45
3.1.3轮式行走机构46
3.1.4履带式行走机构48
3.1.5足式行走机构49
小测验50
任务3.2工业机器人的臂部51
任务目标51
知识点学习51
3.2.1臂部的特点51
3.2.2臂部的配置形式52
3.2.3臂部的驱动方式53
小测验54
任务3.3工业机器人的腕部55
任务目标55
知识点学习55
3.3.1腕部的运动形式55
3.3.2腕部的分类56
3.3.3腕部的驱动方式58
小测验59
任务3.4工业机器人的末端执行器60
任务目标60
知识点学习60
3.4.1末端执行器的特点60
3.4.2末端执行器的分类60
3.4.3夹钳式末端执行器62
3.4.4吸附式末端执行器64
3.4.5其他形式的末端执行器65
小测验68
任务3.5工业机器人的传动机构68
任务目标68
知识点学习68
3.5.1谐波减速器68
3.5.2RV减速器70
小测验72
实践训练2工业机器人的机械系统认知72
项目总结72
思考与练习373
项目4工业机器人的动力系统74
导读74
任务4.1动力系统的类型及组成75
任务目标75
知识点学习75
4.1.1动力系统的类型75
4.1.2动力系统的组成76
4.1.3伺服系统的分类79
小测验80
任务4.2步进伺服系统81
任务目标81
知识点学习81
4.2.1步进电动机的分类81
4.2.2反应式步进电动机的结构及工作原理82
4.2.3步进电动机的主要性能指标83
4.2.4步进电动机驱动控制电路84
4.2.5步进伺服系统的控制特征及硬件接线85
小测验86
任务4.3直流伺服系统87
任务目标87
知识点学习87
4.3.1直流伺服电动机的分类87
4.3.2直流伺服电动机的结构及工作原理88
4.3.3直流伺服电动机调速89
小测验92
任务4.4交流伺服系统92
任务目标92
知识点学习92
4.4.1交流伺服电动机的分类93
4.4.2交流伺服电动机的结构及工作原理93
4.4.3交流伺服驱动器的工作原理及控制方式94
小测验97
实践训练3工业机器人的动力系统认知97
实践训练4步进电动机的接线与调试97
实践训练5交流伺服电动机调速及位置控制98
项目总结98
思考与练习499
项目5工业机器人的传感系统100
导读100
任务5.1传感器基础知识101
任务目标101
知识点学习101
5.1.1传感器的定义102
5.1.2传感器的分类102
5.1.3工业机器人对传感器的性能要求103
5.1.4传感器的性能指标103
小测验105
任务5.2工业机器人的内部传感器105
任务目标105
知识点学习106
5.2.1位置传感器和位移传感器106
5.2.2速度传感器110
5.2.3力传感器112
小测验112
任务5.3工业机器人的外部传感器113
任务目标113
知识点学习113
5.3.1触觉传感器113
5.3.2接近觉传感器115
5.3.3其他外部传感器116
小测验117
任务5.4工业机器人的机器视觉系统117
任务目标117
知识点学习118
5.4.1机器视觉系统的定义118
5.4.2机器视觉系统的组成119
5.4.3机器视觉系统的应用120
小测验122
实践训练6辨识工业机器人传感器122
项目总结122
思考与练习5123
项目6工业机器人的控制系统124
导读124
任务6.1控制系统的基本组成125
任务目标125
知识点学习125
6.1.1控制系统的功能125
6.1.2控制系统的组成126
6.1.3典型工业机器人控制系统127
小测验130
任务6.2工业机器人控制系统的分类130
任务目标130
知识点学习130
6.2.1按控制方式分类130
6.2.2按被控对象分类133
小测验135
任务6.3工业机器人控制系统的结构135
任务目标135
知识点学习135
6.3.1工业机器人控制器的功能136
6.3.2工业机器人常用的控制器的结构136
6.3.3工业机器人控制系统的通信139
小测验140
实践训练7认识工业机器人的控制系统140
项目总结141
思考与练习6141
项目7工业机器人的示教与编程142
导读142
任务7.1工业机器人的编程要求和工业机器人语言143
任务目标143
知识点学习143
7.1.1工业机器人的编程要求143
7.1.2工业机器人语言144
小测验146
任务7.2工业机器人的编程方式147
任务目标147
知识点学习147
7.2.1示教编程147
7.2.2离线编程147
小测验149
任务7.3工业机器人的编程实践150
任务目标150
知识点学习150
7.3.1坐标系认知150
7.3.2示教器认知153
7.3.3编程指令157
7.3.4编程实例分析165
小测验166
实践训练8ESTUN工业机器人轨迹路线的示教编程167
实践训练9ESTUN工业机器人搬运任务的示教编程167
实践训练10FANUC工业机器人搬运任务的示教编程168
实践训练11ABB工业机器人取料任务的示教编程168
项目总结169
思考与练习7169
项目8工业机器人的典型应用170
导读170
任务8.1焊接机器人171
任务目标171
知识点学习171
8.1.1焊接机器人定义171
8.1.2焊接机器人工作站系统组成171
8.1.3焊接机器人分类172
小测验177
任务8.2搬运机器人178
任务目标178
知识点学习178
8.2.1搬运机器人特点和分类178
8.2.2搬运机器人工作站系统组成179
8.2.3搬运机器人工作站系统外围设备180
小测验181
任务8.3装配机器人181
任务目标181
知识点学习182
8.3.1装配机器人特点和分类182
8.3.2装配机器人工作站系统组成183
8.3.3装配机器人工作站系统外围设备184
小测验185
实践训练12认识典型工业机器人工作站系统186
项目总结186
思考与练习8186
参考文献187