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第1章 机器人应用技术概述1

1.1 机器人的基本概念1

1.1.1 机器人的定义与特性1

1.1.2 机器人的历史与发展3

1.2 机器人的组成原理8

1.2.1 机器人的组成8

1.2.2 工业机器人的工作原理10

1.3 机器人应用技术11

1.3.1 机器人应用与外部的关系11

1.3.2 机器人应用技术的现状13

作业与思考题16

第2章 机器人的基础知识18

2.1 机器人的分类18

2.1.1 按机器人的应用领域分类18

2.1.2 按机器人的驱动方式分类19

2.1.3 按机器人的智能方式分类20

2.1.4 按机器人的控制方式分类21

2.1.5 按机器人的坐标系统分类21

2.2 机器人的基本术语与图形符号25

2.2.1 机器人的基本术语25

2.2.2 机器人的图形符号体系26

2.2.3 机器人的图形符号表示29

2.3 机器人的技术参数32

2.3.1 机器人的主要参数32

2.3.2 实用机器人的举例分析36

2.4 机器人的运动学基础45

2.4.1 机器人的运动学问题45

2.4.2 机器人的位置与变量之间的关系47

2.4.3 机器人运动学的一般表示48

2.5 机器人的动力学基础49

2.5.1 机器人的动力学问题49

2.5.2 机器人的静力学49

2.5.3 机器人的动力学51

作业与思考题52

第3章 机器人的机械结构系统54

3.1 机器人的机身机构54

3.2 机器人的臂部机构57

3.2.1 机器人臂部的组成57

3.2.2 机器人臂部的配置57

3.2.3 机器人的三种臂部机构59

3.3 机器人的腕部机构61

3.3.1 机器人腕部的转动方式61

3.3.2 机器人腕部的自由度62

3.3.3 机器人腕部的驱动方式64

3.3.4 机器人的柔顺腕部65

3.4 机器人的手部机构66

3.4.1 机器人手部的特点66

3.4.2 机器人手部的分类67

3.4.3 机器人的夹持类手部68

3.4.4 机器人的吸附式手部72

3.4.5 仿人手机器人手部75

3.5 机器人的行走机构76

3.5.1 机器人行走机构的特点76

3.5.2 车轮式行走机构77

3.5.3 履带式行走机构82

3.5.4 足式行走机构85

作业与思考题89

第4章 机器人的驱动系统91

4.1 机器人的驱动系统概述91

4.1.1 驱动方式91

4.1.2 驱动元件95

4.1.3 驱动机构96

4.1.4 传动机构97

4.1.5 制动器104

4.2 电动机及其特性104

4.2.1 伺服系统与伺服电动机105

4.2.2 直流伺服电动机105

4.2.3 交流伺服电动机109

4.2.4 步进电动机111

4.3 液压驱动系统及其特性114

4.3.1 液压系统概述114

4.3.2 液压驱动系统主要设备115

4.4 气压驱动系统及其特性118

4.4.1 气源装置118

4.4.2 气动控制元件120

4.4.3 气动执行元件126

作业与思考题128

第5章 机器人的控制系统130

5.1 机器人的控制系统概述130

5.1.1 机器人控制系统及控制方式130

5.1.2 机器人控制系统的基本单元132

5.2 伺服控制系统及其参数133

5.2.1 自动控制系统133

5.2.2 PID控制135

5.2.3 伺服控制系统139

5.2.4 伺服系统的动态参数142

5.3 交流伺服电动机的调速143

5.3.1 交流伺服电动机的调速原理143

5.3.2 交流伺服电动机的调速方法146

5.4 机器人控制系统结构147

5.4.1 机器人控制系统的基本组成147

5.4.2 机器人控制系统的基本结构148

5.4.3 机器人控制系统的分层结构150

5.5 机器人控制的示教再现152

5.5.1 机器人的示教方式153

5.5.2 关节运动的伺服指令生成154

5.5.3 控制软件与机器人示教实例155

5.6 机器人控制系统举例158

5.6.1 MOTOMAN UP6概述158

5.6.2 MOTOMAN UP6的XRC的功能159

5.6.3 XRC的外部轴控制160

作业与思考题160

第6章 机器人的感觉系统162

6.1 机器人的传感技术162

6.1.1 机器人与传感器162

6.1.2 机器人传感器的分类163

6.2 机器人的内部传感器164

6.2.1 机器人的位置传感器164

6.2.2 机器人的角度传感器166

6.2.3 机器人的速度传感器169

6.2.4 机器人的姿态传感器171

6.3 机器人的外部传感器172

6.3.1 机器人的触觉传感器172

6.3.2 机器人的力觉传感器182

6.3.3 机器人的距离传感器186

6.3.4 机器人的听觉传感器189

6.4 机器人的视觉系统190

6.4.1 机器人视觉系统的组成191

6.4.2 机器人视觉系统的原理192

6.4.3 视觉信息的处理196

6.4.4 数字图像的编码199

6.4.5 机器人视觉系统的应用200

6.5 机器人传感器的选择203

6.5.1 机器人对传感器的要求203

6.5.2 机器人传感器的评价与选择204

作业与思考题207

第7章 机器人的语言系统209

7.1 机器人的语言系统概述209

7.1.1 机器人的控制方式209

7.1.2 机器人语言的编程212

7.1.3 机器人编程语言的分类214

7.1.4 机器人编程语言的功能216

7.1.5 机器人编程语言的发展218

7.2 常用的机器人语言简介220

7.2.1 VAL语言简介220

7.2.2 AL语言简介224

7.2.3 Autopass语言简介229

7.2.4 RAPT语言简介230

7.3 机器人的离线编程232

7.3.1 机器人离线编程的特点233

7.3.2 机器人离线编程系统的结构234

7.4 机器人的编程示例236

7.4.1 MOTOMAN机器人的示教再现236

7.4.2 MOTOMAN机器人的离线编程仿真240

作业与思考题242

第8章 工业机器人及其应用243

8.1 工业机器人概述243

8.1.1 机器人的应用243

8.1.2 工业机器人的应用步骤244

8.2 焊接机器人247

8.2.1 焊接机器人概述247

8.2.2 点焊机器人248

8.2.3 弧焊机器人253

8.3 搬运机器人259

8.3.1 搬运机器人概述259

8.3.2 成品搬运机器人工作站260

8.3.3 码垛机器人工作站261

8.3.4 码垛机器人系统应用实例264

8.4 喷涂机器人265

8.4.1 喷涂机器人概述265

8.4.2 喷涂机器人系统应用实例266

8.5 装配机器人267

8.5.1 装配机器人概述267

8.5.2 装配机器人系统应用实例269

作业与思考题271

第9章 其他机器人及其应用272

9.1 操纵型机器人272

9.1.1 操纵型机器人的分类272

9.1.2 操纵型机器人的特点274

9.1.3 操纵型机器人的控制275

9.2 操纵型机器人应用276

9.2.1 水下机器人276

9.2.2 空间机器人282

9.2.3 飞行机器人285

9.2.4 服务机器人287

9.3 其他机器人的应用292

9.3.1 军用机器人292

9.3.2 农业机器人295

9.3.3 仿人机器人298

作业与思考题302

第10章 智能机器人简介304

10.1 智能机器人概述304

10.1.1 智能机器人的定义与分类304

10.1.2 智能机器人技术的形成306

10.1.3 智能机器人的普及与应用307

10.1.4 智能机器人的发展308

10.2 智能机器人的体系310

10.2.1 智能机器人的体系结构310

10.2.2 智能机器人的控制系统311

10.3 智能机器人的新型驱动器312

10.3.1 静电驱动器312

10.3.2 形状记忆合金驱动器312

10.3.3 压电效应驱动器313

10.3.4 磁致伸缩驱动器314

10.3.5 人工肌肉315

作业与思考题315

参考文献316