本書系統地介紹了與工業機器人技術相關的基礎知識,全書共分為七章,主要內容包括:概述、機器人運動與動力學、機器人機械設計基礎、工業機器人控制系統、機器人路徑規劃、工業機器人傳感器系統、機器人語言與編程。在內容安排上做到了循序漸進、由淺入深,既讓讀者全面掌握工業機器人的基本知識,又讓讀者對現代機器人的發展有了一定的了解。
本書是根據機械工業職業技能鑒定職教分中心“機械行業職教系統工業機器人和汽車后市場新形態職業技能學材選題會議”的指導思想編寫的,力圖使職業院校工業機器人、機電一體化和機械制造及其自動化等專業的學生在學完本課程后,能獲得生產一線操作人員所必需的工業機器人技術應用的基本知識和基本技能。
工業機器人技術應用崗位目前已經成為眾多行業特別是汽車制造、電子制造、半導體工業、精密儀器儀表、制藥等行業的關鍵和核心崗位。國務院發布的“中國制造2025”規劃明確提出,在通過“三步走”實現制造強國戰略目標的第一個十年里,要著力突破工業機器人等重點領域的核心關鍵技術,推進產業化。因此,工業機器人技術應用人才的培養是我國職業院校的重要任務之一。
本書由荊門職業學院侯守軍、金凌芳任主編,侯守軍負責統稿,埃斯頓(湖北)機器人工程有限公司張道平主審。參加編寫的人員還有:徐斌、王紅秀、馮磊、陳暉、金凌芳、顧燦飛、田偉、陳民峰、陳騰、閆朝輝、楊光輝、梁瑞和陳龍明。
在本書編寫過程中,得到了國內外各大主流機器人廠家的積極支持,同時也參閱了眾多專家學者、機器人研制及使用單位和一些院校的教材、資料和文獻,在這里一并表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,書中難免存在不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
編者
前言
第一章 概述 1
第一節 工業機器人的定義及基本結構 2
第二節 工業機器人的分類及技術參數 8
第三節 機器人產業發展現狀及趨勢 9
第二章 機器人運動學與動力學 12
第一節 齊次坐標與動系位姿矩陣 12
第二節 齊次變換 16
第三節 機器人操作機運動學方程的建立及
求解 21
第四節 機器人運動學方程 24
第五節 機器人動力學 28
第三章 機器人機械設計基礎 36
第一節 機器人的總體設計 36
第二節 機器人傳動部件設計 39
第三節 機器人臂部設計 42
第四節 機器人手腕及手部設計 46
第五節 機器人機身及行走結構設計 51
第四章 工業機器人驅動控制系統 56
第一節 驅動系統 56
第二節 控制系統 62
第三節 人機交互系統 65
第五章 機器人路徑規劃 68
第一節 關節空間路徑規劃 68
第二節 直角坐標空間路徑規劃 73
第三節 移動機器人路徑規劃 77
第四節 遺傳算法簡介 80
第五節 基于遺傳算法的移動機器人路徑
規劃 81
第六章 工業機器人傳感器系統 84
第一節 工業機器人傳感器概述 84
第二節 工業機器人內部傳感器 86
第三節 工業機器人外部傳感器 90
第七章 機器人語言與編程 99
第一節 機器人對編程的要求與語言類型 99
第二節 機器人語言系統結構和基本功能 103
第三節 常用機器人編程語言 106
第四節 機器人的離線編程 117
附錄 部分動畫演示二維碼 122