移动式工业机器人制造系统

航空航天等领域重大装 备研发是推进我国制造业高 质量发展，加快建设制造强 国、航天强国的重要战略任 务之一。龙门式数控机床等 传统加工方式在进行大型构 件加工时面临诸多瓶颈问题 ，而以移动式工业机器人为 代表的智能化加工单元正逐 步成为大型化、整体化制造 的新趋势。实践证明，优化 移动式工业机器人机械结构 、采用新的定位与测量技术 ，并通过工艺过程设计与软 件系统优化，可以显著提高 机器人的精度和智能化。这 种全新的制造方式可以在大 幅降低成本的同时提高效率 。本书针对航空航天等高端 制造领域大型构件面临的加 工难题，对移动式工业机器 人制造系统进行了系统研究 。全书共五篇，概述了移动 式工业机器人的发展历程、 研究现状和发展趋势，系统 介绍了移动式工业机器人的 组成、控制架构及工艺规划 与仿真等，以及其在航天器 、卫星等大型构件加工制造 方面的具体应用，表明我国 移动式工业机器人制造系统 的技术和性能已达到国际领 先水平。 本书适合具有一定工程 基础的机械制造、机器人等 领域相关专业的本科生和研 究生阅读，亦可供智能制造 领域相关研发人员和行业工 程师扩展阅读与参考。

第一篇 概述 第1章 系统介绍 1.1 移动式工业机器人的发展 1.2 移动式工业机器人的用途 1.2.1 移动制造 1.2.2 移动搬运 1.3 移动式工业机器人的几项关键技术 1.3.1 移动式工业机器人的末端形式 1.3.2 移动式工业机器人的精度 1.3.3 移动式工业机器人的作业形式 1.3.4 移动加工工艺规划技术 1.3.5 移动式工业机器人的控制技术 1.4 移动式工业机器人的未来发展趋势 1.4.1 机器人化、小型化、便携式加工装备 1.4.2 多机原位智能协同制造 1.4.3 检测-装调-加工一体化 1.5 小结 参考文献 第2章 系统架构 2.1 应用架构 2.2 控制架构 2.3 工艺架构 2.4 软件架构 2.4.1 Tecnomatix Process Simulate 2.4.2 Tecnomatix Plant Simulation 2.4.3 UG NX 2.4.4 SpatialAnalyzer 2.4.5 西门子840D sl数控系统 2.4.6 KUKA KR C4控制系统 2.5 小结 参考文献 第二篇 结构与机构 第3章 全向智能移动平台 3.1 全向智能移动平台的组成 3.2 底盘总成 3.2.1 车体 3.2.2 减振系统 3.3 动力总成 3.3.1 麦克纳姆全向轮组单元 3.3.2 基于麦克纳姆轮的移动单元运动原理 3.3.3 舵轮全向轮组单元 3.3.4 基于舵轮的移动单元运动原理 3.4 电气系统 3.5 小结 参考文献 第4章 工业机器人 4.1 工业机器人的分类与主要参数 4.1.1 工业机器人的分类 4.1.2 工业机器人的技术参数 4.2 影响工业机器人性能的主要因素 4.3 小结 参考文献 第5章 末端执行器 5.1 末端执行器分类 5.1.1 钻铆末端执行器 5.1.2 铣削末端执行器 5.1.3 铺丝末端执行器 5.1.4 焊接末端执行器 5.1.5 装配末端执行器 5.2 末端执行器标定 5.2.1 基于激光跟踪仪的标定 5.2.2 基于对刀仪的标定 5.3 小结 参考文献 第三篇 感知与控制 第6章 全局定位与导航 6.1 激光广域感知定位 6.1.1 激光雷达观测与噪声建模 6.1.2 环境感知建图技术 6.1.3 激光定位导航技术 6.2 iGPS高精度空间定位 6.2.1 iGPS分布式测量系统的基本组成及原理 6.2.2 iGPS分布式测量系统空间三维测量坐标解算算法 6.2.3 不确定度稳定性提升的测量网络拓扑布局优化 6.3 小结 参考文献 第7章 机器人定位精度提升 7.1 几何误差建模与标定 7.1.1 机器人运动学模型构建 7.1.2 基于几何约束的移动机器人基坐标系构建 7.1.3 基于两步误差的机器人运动学参数标定 7.1.4 几何误差标定实验与分析 7.2 非几何误差建模与补偿 7.2.1 空间网格分割原理 7.2.2 网格差值补偿方法 7.2.3 非几何误差标定实验与分析 7.3 机器人刚度特性分析与精度补偿 7.3.1 机器人静刚度模型 7.3.2 机器人关节刚度辨识 7.3.3 基于刚度的机器人位姿优化 7.3.4 铣削精度实验与分析 7.4 小结 参考文献 第8章 移动机器人系统高精度控制 8.1 全向智能移动平台控制 8.1.1 单全向智能移动平台控制 8.1.2 多轮组移动单元运动控制 8.2 移动式工业机器人控制集成 8.2.1 基于PLC的移动式工业机器人控制 8.2.2 基于数控的移动式工业机器人控制 8.2.3 多机器人协同控制 8.3 小结 参考文献 第四篇 决策 第9章 系统工艺规划与仿真 9.1 移动式工业机器人系统工艺规划 9.1.1 工艺架构 9.1.2 工艺路线 9.1.3 工艺要素配置 9.1.4 工艺规划——分级精度控制 9.1.5 工艺规划——站位规划 9.1.6 工艺规划——加工空间分区拼接 9.2 移动式工业机器人作业时间仿真 9.2.1 仿真任务分析 9.2.2 仿真过程规划 9.2.3 仿真参数设置 9.2.4 仿真结果分析 9.3 移动式工业机器人空间路径仿真 9.3.1 仿真任务分析 9.3.2 仿真环境构建 9.3.3 仿真路径设置 9.3.4 仿真结果分析 9.4 小结 参考文献 第10章 系统在线决策与调控 10.1 智能调度运行控制 10.1.1 机器人作业任务管理 10.1.2 单移动作业单元控制 10.1.3 多移动作业单元调度 10.2 系统监控 10.3 电子地图 10.3.1 电子地图建模 10.3.2 机器人导引路径规划 10.4 智能制造系统信息融合分析技术 10.4.1 基于移动式工业机器人制造的生产在线信息采集与判读