機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 機(jī)器人與機(jī)器人裝備

出版說明
前言

第26篇機(jī)器人與機(jī)器人裝備

第1章概述

1機(jī)器人與機(jī)器人系統(tǒng)26-3

11機(jī)器人26-3

12工業(yè)機(jī)器人26-3

13服務(wù)機(jī)器人26-4

2機(jī)器人專用術(shù)語26-5

21有關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)、幾何學(xué)和運(yùn)動學(xué)的
術(shù)語26-5

22有關(guān)編程、控制和安全、性能、感知與
導(dǎo)航的術(shù)語26-5

23機(jī)器人的分類26-8

3工業(yè)機(jī)器人性能規(guī)范和測試方法26-10

31工業(yè)機(jī)器人性能指標(biāo)26-10

32工業(yè)機(jī)器人測試方法26-11

4機(jī)器人的新發(fā)展與發(fā)展趨勢26-11

第2章串聯(lián)機(jī)器人

1串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與坐標(biāo)形式26-13

11串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-13

12自由度26-13

13工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動的坐標(biāo)形式26-14

2串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn)26-14

3機(jī)器人運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)26-15

31基本定義26-15

32機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正問題26-16

33機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆問題26-17

34變換方程26-17

35微分關(guān)系式26-17

351微分平移變換26-17

352微分旋轉(zhuǎn)變換26-17

353動系與固定系之間的微分變換
關(guān)系26-17

36雅可比(Jacobian)矩陣26-17

361雅可比矩陣(簡稱J陣)26-17

362雅可比逆陣26-18

37機(jī)器人動力學(xué)問題的常用分析
方法26-18

371拉格朗日法26-18

372牛頓歐拉法26-18

373機(jī)器人動力學(xué)的正問題26-19

4工業(yè)機(jī)器人的工作空間及與結(jié)構(gòu)尺寸的
相關(guān)性26-19

41機(jī)器人的工作空間26-19

42確定工作空間的幾何法26-19

43包容正方體26-20

44工作空間與機(jī)器人結(jié)構(gòu)尺寸的
相關(guān)性26-20

5機(jī)器人尺度規(guī)劃中的優(yōu)化設(shè)計(jì)及關(guān)鍵
尺寸的選定26-20

51位置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)26-20

511要求使工作空間最小的優(yōu)化
設(shè)計(jì)26-21

512要求使工作空間最大的優(yōu)化
設(shè)計(jì)26-21

52尺度規(guī)劃時關(guān)鍵尺寸的選定26-21

6機(jī)器人整機(jī)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法26-21

61機(jī)器人整機(jī)設(shè)計(jì)原則26-21

62機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)步驟26-21

7機(jī)器人腰部、臂部和腕部結(jié)構(gòu)26-23

71腰部結(jié)構(gòu)26-23

72臂部結(jié)構(gòu)26-23

73腕部結(jié)構(gòu)26-24

74工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)26-25

8剛度、強(qiáng)度計(jì)算及誤差分配26-28

81機(jī)器人剛度計(jì)算26-28

82機(jī)器人本體強(qiáng)度計(jì)算26-28

83機(jī)器人本體連桿參數(shù)的誤差分配26-28

9平衡機(jī)構(gòu)的計(jì)算26-28

91配重平衡機(jī)構(gòu)26-28

92彈簧平衡機(jī)構(gòu)26-28

93氣缸平衡機(jī)構(gòu)26-29

10終端剛度計(jì)算26-29

11關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩計(jì)算26-30

111移動關(guān)節(jié)驅(qū)動力的計(jì)算26-30

112轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的計(jì)算26-30

12靈巧性指標(biāo)26-30

121開鏈結(jié)構(gòu)的局部靈巧性26-30

122基于動力學(xué)的局部性能評價26-32

123全局靈巧性度量26-32


目錄
目錄
第3章并聯(lián)機(jī)器人

1并聯(lián)機(jī)器的構(gòu)型26-33

11并聯(lián)機(jī)器人的型綜合26-33

12并聯(lián)機(jī)器人的腿結(jié)構(gòu)26-34

132～6自由度并聯(lián)操作手示例26-34

2運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)26-44

21并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)位置分析26-44

211運(yùn)動學(xué)位置分析逆問題26-44

212正運(yùn)動學(xué)26-44

22速度、加速度與精度分析26-44

3并聯(lián)機(jī)構(gòu)的性能評價指標(biāo)與奇異分析26-45

31通用公式26-45

32并聯(lián)奇異分析26-46

4工作空間的確定26-46

5靜力學(xué)分析和靜平衡26-47

6動力學(xué)分析26-48

7并聯(lián)機(jī)器人設(shè)計(jì)問題26-49

第4章輪式機(jī)器人

1輪式移動機(jī)構(gòu)概述26-50

11汽車26-50

12工業(yè)車輛26-50

13建筑機(jī)械及農(nóng)業(yè)機(jī)械等特殊車輛26-50

14醫(yī)療康復(fù)機(jī)器26-50

15教育、研究、開發(fā)的輪式移動
機(jī)構(gòu)26-52

2輪式移動機(jī)構(gòu)的構(gòu)成要求26-52

21車體26-52

22車輪26-52

23車輪支承機(jī)構(gòu)26-54

24驅(qū)動機(jī)構(gòu)26-55

3機(jī)構(gòu)學(xué)26-55

31車輪機(jī)構(gòu)分析26-56

32轉(zhuǎn)向26-57

33車輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動26-57

34輪式移動機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定26-58

4運(yùn)動學(xué)26-59

41與機(jī)械手的區(qū)別26-59

42獨(dú)立兩輪驅(qū)動26-59

43前輪轉(zhuǎn)向驅(qū)動26-59

44前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動26-60

45獨(dú)立4輪轉(zhuǎn)向26-60

46合成型全方位車輪的移動機(jī)構(gòu)26-61

47腳輪型驅(qū)動輪機(jī)構(gòu)的全方位移動26-61

48拖車26-62

5靜力學(xué)26-62

51摩擦26-62

52輪式移動機(jī)構(gòu)的行駛阻力26-63

53車輪的驅(qū)動力26-66

6動力學(xué)26-67

7控制26-67

71控制基礎(chǔ)26-67

72導(dǎo)航26-69

第5章機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)

1機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)特點(diǎn)26-72

2機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)選用原則26-72

3電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)26-73

4氣動驅(qū)動系統(tǒng)26-74

5電動驅(qū)動系統(tǒng)26-75

51直流伺服電動機(jī)驅(qū)動器26-77

52同步式交流伺服電動機(jī)驅(qū)動器26-77

53步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器26-78

54直接驅(qū)動電動機(jī)26-78

第6章機(jī)器人用傳感器

1位移傳感器26-82

11電位器26-82

12光電編碼器26-82

13旋轉(zhuǎn)變壓器26-83

2速度傳感器26-83

3加速度傳感器26-83

4觸覺傳感器26-83

41接觸覺傳感器26-83

42觸覺傳感器陣列26-84

43滑覺傳感器26-85

5力覺傳感器26-86

51力和力矩的一般檢測方法26-86

52腕力傳感器26-87

6接近與距離覺傳感器26-88

61磁力式接近傳感器26-89

62氣壓式接近傳感器26-89

63紅外式接近傳感器26-89

64超聲式距離傳感器26-90

7陀螺儀26-90

第7章機(jī)器人視覺

1概述26-92

2機(jī)器人視覺系統(tǒng)的組成26-93

21視覺系統(tǒng)組成26-93

22鏡頭和視覺傳感器26-95

23電氣輸出接口26-97

3機(jī)器人視覺圖像處理26-98

31機(jī)器人的二維圖像處理26-98

311前處理26-98

312特征提取26-99

313匹配和識別26-100

32三維視覺的分析26-101

321單目視覺26-101

322雙目視覺26-102

323物體的表示及匹配26-102

4機(jī)器人視覺系統(tǒng)實(shí)例26-103

41二值系統(tǒng)26-103

42灰度系統(tǒng)26-103

43三維系統(tǒng)26-104

第8章機(jī)器人控制系統(tǒng)

1機(jī)器人控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能、
組成和分類26-105

11機(jī)器人控制系統(tǒng)的一般要求與體系
結(jié)構(gòu)26-105

12機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成26-106

13機(jī)器人控制系統(tǒng)分類26-106

2機(jī)器人整體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法26-107

21控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)26-107

22控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則26-109

23控制系統(tǒng)選擇方法26-109

3幾種典型的控制方法26-109

31PID控制26-109

32滑?？刂?6-110

33自適應(yīng)控制26-111

34模糊控制26-111

35機(jī)器人的順應(yīng)控制26-112

36位置和力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)26-113

4控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成26-113

5控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成26-116

51軟件構(gòu)成26-116

52軟件功能26-116

6機(jī)器人語言26-118

7機(jī)器人離線編程與仿真26-126

第9章機(jī)器人人工智能

1智能機(jī)器人的含義26-127

11感覺功能智能化26-127

12控制功能智能化26-127

13移動功能智能化26-128

14安全可靠性26-128

2機(jī)器人系統(tǒng)的描述26-129

21作業(yè)程序知識26-129

22對象物的知識26-129

23知識表達(dá)框架26-130

3機(jī)器人行為規(guī)劃26-132

31作業(yè)規(guī)劃26-132

32行動規(guī)劃26-132

4機(jī)器人知識的獲取26-135

41學(xué)習(xí)的分類26-135

42作業(yè)知識的獲取26-136

43圖像理解與環(huán)境知識的獲取26-137

5智能機(jī)器人的控制范式26-138

6智能機(jī)器人應(yīng)用前景26-139

第10章機(jī)器人工裝夾具及變位機(jī)

1定位與工裝夾具26-141

11定位方法及定位器與夾具體26-141

111基準(zhǔn)的概念26-141

112工件以平面定位26-141

113工件以圓孔定位26-142

114工件以外圓柱定位26-143

115組合表面的定位26-144

116型面的定位26-144

117夾具體26-144

12手動夾緊機(jī)構(gòu)26-145

13動力工裝夾具26-145

131氣壓和液壓夾具26-145

132磁力夾緊裝置26-152

2機(jī)器人變位機(jī)26-153

21變位機(jī)的種類26-153

22變位機(jī)與焊接機(jī)器人組合的
工作站26-156

第11章工業(yè)機(jī)器人的典型應(yīng)用

1噴涂機(jī)器人26-158

11噴涂機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-158

12噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)26-158

13直接示教輕動化26-159

131示教輕動化的概念26-159

132影響示教輕動化的因素及解決
途徑26-160

14應(yīng)用實(shí)例26-160

2點(diǎn)焊機(jī)器人26-161

21點(diǎn)焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-161

22點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)26-162

23點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-162

231機(jī)器人工作單元26-162

232機(jī)器人生產(chǎn)線26-162

3弧焊機(jī)器人26-163

31弧焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-163

32弧焊機(jī)器人控制系統(tǒng)26-164

33弧焊機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-164

4搬運(yùn)機(jī)器人26-165

41搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-165

42搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)26-165

43搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-166

5裝配機(jī)器人26-166

51裝配機(jī)器人結(jié)構(gòu)26-166

52裝配機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)26-167

53裝配機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-167

531用機(jī)器人裝配電子印制電路板
(PCB)26-167

532用機(jī)器人裝配計(jì)算機(jī)硬盤26-168

6沖壓機(jī)器人26-168

61沖壓機(jī)器人的結(jié)構(gòu)26-168

611臂結(jié)構(gòu)26-168

612末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)26-169

62沖壓機(jī)器人控制系統(tǒng)26-169

63沖壓機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-169

631沖壓機(jī)器人在應(yīng)用中的幾個
問題26-170

632機(jī)器人在汽車工業(yè)沖壓加工
中的應(yīng)用26-170

7壓鑄機(jī)器人26-171

71壓鑄機(jī)器人結(jié)構(gòu)26-171

72壓鑄機(jī)器人控制系統(tǒng)26-171

73壓鑄機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-172

第12章服務(wù)機(jī)器人技術(shù)的新進(jìn)展

1概述26-173

11服務(wù)機(jī)器人的分類26-173

12服務(wù)機(jī)器人的共性技術(shù)26-173


2農(nóng)業(yè)機(jī)器人26-174

21農(nóng)業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)和分類26-174

22農(nóng)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例26-175

3醫(yī)療機(jī)器人26-179

31神經(jīng)外科機(jī)器人26-179

32骨科機(jī)器人26-180

33腹腔鏡機(jī)器人26-182

34血管介入機(jī)器人26-183

35假肢和外骨骼機(jī)器人26-183

36輔助、康復(fù)機(jī)器人26-185

37醫(yī)院服務(wù)機(jī)器人26-186

4水下機(jī)器人26-186

41水下機(jī)器人的定義與分類26-186

42典型水下機(jī)器人26-187

5空間機(jī)器人26-189

51空間機(jī)器人的定義和分類26-189

52空間機(jī)器人實(shí)例26-189

6軍用機(jī)器人26-191

61軍用機(jī)器人的含義與分類26-191

62軍用機(jī)器人實(shí)例26-191

7家用服務(wù)與娛樂機(jī)器人26-193

8特種服務(wù)機(jī)器人26-194

9服務(wù)機(jī)器人前沿關(guān)鍵技術(shù)26-196

參考文獻(xiàn)26-197