工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)

模塊一 工業(yè)機器人及其應(yīng)用 1
任務(wù)1了解機器人的起源與發(fā)展 2
一、任務(wù)導(dǎo)入 2
二、機器人的起源 2
三、國際機器人的發(fā)展 4
四、我國機器人的發(fā)展 4
任務(wù)2熟悉機器人的定義與分類 6
一、任務(wù)導(dǎo)入 6
二、機器人的定義 6
三、機器人的分類 8
任務(wù)3熟悉工業(yè)機器人的基本組成及參數(shù) 11
一、任務(wù)導(dǎo)入 11
二、機器人的基本組成 12
三、機器人的技術(shù)參數(shù) 14
任務(wù)4了解工業(yè)機器人的典型應(yīng)用 15
一、任務(wù)導(dǎo)入 15
二、工業(yè)機器人的典型應(yīng)用 16
模塊小結(jié) 18
習題 18

模塊二 工業(yè)機器人數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 19
任務(wù)1矩陣及其運算 20
一、任務(wù)導(dǎo)入 20
二、矩陣的基本理論 20
三、矩陣的運算 23
任務(wù)2位置與姿態(tài)描述 26
一、任務(wù)導(dǎo)入 26
二、坐標系的定義 26
三、位置描述 28
四、姿態(tài)描述 30
五、位姿描述 32
任務(wù)3坐標變換 33
一、任務(wù)導(dǎo)入 33
二、平移坐標變換 34
三、旋轉(zhuǎn)坐標變換 35
四、復(fù)合坐標變換 36
五、齊次坐標變換 37
六、平移齊次坐標變換 38
七、旋轉(zhuǎn)齊次坐標變換 39
模塊小結(jié) 41
習題 42

模塊三 工業(yè)機器人運動學(xué) 44
任務(wù)1工業(yè)機器人位姿描述 45
一、任務(wù)導(dǎo)入 45
二、點的位置描述 45
三、點的齊次坐標 45
四、坐標軸方向的描述 46
五、動坐標系位姿的描述 46
六、齊次變換和運算 49
任務(wù)2工業(yè)機器人正向運動學(xué)及實例 53
一、任務(wù)導(dǎo)入 53
二、工業(yè)機器人正向運動學(xué)方程及實例 54
任務(wù)3工業(yè)機器人逆向運動學(xué)及實例 61
一、任務(wù)導(dǎo)入 61
二、工業(yè)機器人逆向運動學(xué)方程及實例 61
模塊小結(jié) 65
習題 65

模塊四 工業(yè)機器人動力學(xué) 68
任務(wù)1牛頓歐拉方程 69
一、任務(wù)導(dǎo)入 69
二、慣量矩陣 69
三、牛頓歐拉方程 70
四、牛頓歐拉方程推導(dǎo)應(yīng)用舉例 71
任務(wù)2拉格朗日方程 75
一、任務(wù)導(dǎo)入 75
二、拉格朗日方程推導(dǎo)舉例 76
三、拉格朗日方程應(yīng)用舉例 78
模塊小結(jié) 80
習題 81

模塊五 工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu) 82
任務(wù)1工業(yè)機器人的手部結(jié)構(gòu) 83
一、任務(wù)導(dǎo)入 83
二、機器人的手部結(jié)構(gòu) 83
三、工業(yè)機器人的手部 83
任務(wù)2工業(yè)機器人的手腕結(jié)構(gòu) 90
一、任務(wù)導(dǎo)入 90
二、機器人手腕概述 90
三、機器人手腕的分類 91
四、手腕的典型結(jié)構(gòu) 93
任務(wù)3工業(yè)機器人的手臂結(jié)構(gòu) 95
一、任務(wù)導(dǎo)入 95
二、手臂概述 95
三、臂部的分類 95
四、手臂的運動機構(gòu)介紹 96
任務(wù)4工業(yè)機器人的機身結(jié)構(gòu) 99
一、任務(wù)導(dǎo)入 99
二、機身概述 99
三、機身的典型結(jié)構(gòu) 99
四、機身與臂部的配置形式 100
任務(wù)5工業(yè)機器人的驅(qū)動與傳動 102
一、任務(wù)導(dǎo)入 102
二、工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng) 103
三、工業(yè)機器人的傳動機構(gòu) 106
模塊小結(jié) 108
習題 109

模塊六 工業(yè)機器人感知技術(shù) 110
任務(wù)1了解工業(yè)機器人傳感器 111
一、任務(wù)導(dǎo)入 111
二、工業(yè)機器人傳感器概述 111
三、傳感器的特性 112
四、機器人傳感器 112
五、機器人傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 114
任務(wù)2熟悉內(nèi)部傳感器裝置 116
一、任務(wù)導(dǎo)入 116
二、位移傳感器 116
三、角度傳感器 117
任務(wù)3熟悉外部傳感器裝置 118
一、任務(wù)導(dǎo)入 118
二、力覺傳感器 118
三、觸覺傳感器 118
四、接近覺傳感器 119
五、滑覺傳感器 119
六、視覺傳感器 119
七、聽覺傳感器 120
八、味覺傳感器 120
任務(wù)4了解視覺裝置 120
一、任務(wù)導(dǎo)入 120
二、光電轉(zhuǎn)換器件 121
三、視覺傳感器的分類 121
四、工業(yè)機器人視覺系統(tǒng) 122
模塊小結(jié) 123
習題 123

模塊七 工業(yè)機器人控制 125
任務(wù)1工業(yè)機器人控制的分類、變量與層次 126
一、任務(wù)導(dǎo)入 126
二、機器人的基本控制原則 126
任務(wù)2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的功能和組成 129
一、任務(wù)導(dǎo)入 129
二、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成 129
三、工業(yè)機器人控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 130
任務(wù)3工業(yè)機器人的位置控制 131
一、任務(wù)導(dǎo)入 131
二、位置控制的基本結(jié)構(gòu) 132
三、位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 133
四、多關(guān)節(jié)位置控制器 134
任務(wù)4工業(yè)機器人的力控制 134
一、任務(wù)導(dǎo)入 134
二、力控制概述 134
三、力控制中的關(guān)鍵問題 135
四、機器人力控制研究的前景 136
任務(wù)5工業(yè)機器人的力和位置混合控制 136
一、任務(wù)導(dǎo)入 136
二、機器人力和位置控制概述 137
三、力/位混合控制思想 137
四、力/位混合控制在作業(yè)中的控制方案 137
五、力/位混合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 138
模塊小結(jié) 139
習題 139

模塊八 工業(yè)機器人編程 140
任務(wù)1了解機器人編程方式 141
一、任務(wù)導(dǎo)入 141
二、編程方式 141
任務(wù)2了解工業(yè)機器人編程要求和語言類型 142
一、任務(wù)導(dǎo)入 142
二、工業(yè)機器人的編程要求 143
三、工業(yè)機器人的編程語言類型 144
任務(wù)3了解工業(yè)機器人語言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能 147
一、任務(wù)導(dǎo)入 147
二、工業(yè)機器人語言系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 148
三、工業(yè)機器人語言的基本功能 151
任務(wù)4了解常用的機器人編程語言 152
一、任務(wù)導(dǎo)入 152
二、VAL語言 153
三、AL語言 153
四、AUTOPASS語言 155
五、SIGLA語言 155
六、IML語言 156
任務(wù)5了解工業(yè)機器人的離線編程 156
一、任務(wù)導(dǎo)入 156
二、離線編程的概念 157
三、離線編程系統(tǒng)的一般要求 157
四、離線編程系統(tǒng)的基本組成 158
模塊小結(jié) 160
習題 160

模塊九 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃 162
任務(wù)1了解工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃 163
一、任務(wù)導(dǎo)入 163
二、機器人軌跡規(guī)劃的概念 163
三、軌跡規(guī)劃的一般性問題 163
四、軌跡的生成方式 165
任務(wù)2掌握關(guān)節(jié)空間法 165
一、任務(wù)導(dǎo)入 165
二、三次多項式插值 165
三、過路徑點的三次多項式插值 167
四、五次多項式插值 168
五、用拋物線過渡的線性函數(shù)插值 168
任務(wù)3熟悉直角坐標空間法 170
一、任務(wù)導(dǎo)入 170
二、直角坐標空間描述 170
三、直角坐標空間的軌跡規(guī)劃 171
任務(wù)4了解軌跡的實時生成 172
一、任務(wù)導(dǎo)入 172
二、關(guān)節(jié)空間軌跡的生成 172
三、直角坐標空間軌跡的生成 173
模塊小結(jié) 174
習題 174

模塊十 工業(yè)機器人典型應(yīng)用 175
任務(wù)1了解裝配機器人 176
一、任務(wù)導(dǎo)入 176
二、裝配機器人的發(fā)展狀況 177
三、了解裝配機器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用 177
任務(wù)2了解焊接機器人 178
一、任務(wù)導(dǎo)入 178
二、焊接機器人的發(fā)展狀況 179
三、了解焊接機器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用 179
任務(wù)3了解噴涂機器人 180
一、任務(wù)導(dǎo)入 180
二、噴涂機器人的發(fā)展狀況 181
三、了解噴涂機器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用 182
任務(wù)4了解移動式搬運機器人 183
一、任務(wù)導(dǎo)入 183
二、移動式搬運機器人的發(fā)展狀況 183
三、了解移動式搬運機器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用 184
模塊小結(jié) 185
習題 186

參考文獻 187