機器人技術(shù)基礎(chǔ)-第二版

內(nèi)容概要

　　作為機械類、近機械類專業(yè)課教材，《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：機器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》第一版受到全國應(yīng)用型本科院校廣大師生的歡迎和肯定，被評為江蘇省立項精品教材及普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材?！　”敬涡抻喼荚诟M機器人技術(shù)迅速發(fā)展的步伐，進一步突出應(yīng)用型本科及CDIO工程教育的特點，使學(xué)生更好地理解和掌握機器人技術(shù)的基本內(nèi)容。修訂過程中，對部分章節(jié)內(nèi)容進行了補充和完善，適當(dāng)調(diào)整了章節(jié)次序，對涉及新國家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進行了相應(yīng)更新；根據(jù)近年來機器人學(xué)的發(fā)展及編者在機器人科研項目中的研究成果，部分重點章節(jié)增加了計算或設(shè)計實例；增加了機器人課程實驗示例，并將其作為附錄。本次修訂始終遵循下述原則：注重理論系統(tǒng)性，突出工程應(yīng)用性，力求選材新穎性，提高文字可讀性。　　《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：機器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》的主要內(nèi)容包括緒論、機器人本體結(jié)構(gòu)、機器人運動學(xué)、機器人動力學(xué)、機器人軌跡規(guī)劃，機器人控制系統(tǒng)、機器人語言與編程、工業(yè)機器人、操縱型機器人、智能機器人及附錄。與《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材：機器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》配套的多媒體課件附于書后，隨書贈送。　　本書可作為應(yīng)用型本科機械類、近機械類各專業(yè)的教材，也可作為遠(yuǎn)程教育、成人教育、高等職業(yè)教育的教學(xué)用書，還可作為自學(xué)人員及機器人工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

主要符號表 第1章緒論 1.1概述 1.1.1機器人發(fā)展簡史 1.1.2機器人的定義 1.1.3機器人技術(shù)的研究領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科 1.2機器人的分類 1.2.1按機器人的開發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用分類 1.2.2按機器人的發(fā)展程度分類 1.2.3按機器人的性能指標(biāo)分類 1.2.4按機器人的結(jié)構(gòu)形式分類 1.2.5按坐標(biāo)形式分類 1.2.6按控制方式分類 1.2.7按驅(qū)動方式分類 1.2.8按機器人工作時的機座可動性分類 1.3機器人的組成 1.4機器人的技術(shù)參數(shù) 1.4.1機器人的主要技術(shù)參數(shù) 1.4.2MOTOMANUP6型通用工業(yè)機器人的技術(shù)參數(shù) 1.4.3MOTOMANEA1400型弧焊機器人的技術(shù)參數(shù) 習(xí)題 第2章機器人本體結(jié)構(gòu) 2.1概述 2.1.1機器人本體的基本結(jié)構(gòu)形式 2.1.2機器人本體材料的選擇 2.2機身及臂部結(jié)構(gòu) 2.2.1機身結(jié)構(gòu)的基本形式和特點 2.2.2臂部結(jié)構(gòu)的基本形式和特點 2.2.3機器人的平穩(wěn)性和臂桿平衡方法 2.3腕部及手部結(jié)構(gòu) 2.3.1腕部結(jié)構(gòu)的基本形式和特點 2.3.2手部結(jié)構(gòu)的基本形式和特點 2.4傳動及行走機構(gòu) 2.4.1傳動機構(gòu)的基本形式和特點 2.4.2行走機構(gòu)的基本形式和特點 習(xí)題 第3章機器人運動學(xué) 3.1齊次坐標(biāo)與位姿表示 3.1.1齊次坐標(biāo) 3.1.2位姿表示 3.2齊次變換 3.2.1旋轉(zhuǎn)的齊次變換 3.2.2平移的齊次變換 3.2.3復(fù)合變換 3.3機器人的位姿分析 3.3.1桿件坐標(biāo)系的建立 3.3.2連桿坐標(biāo)系間的變換矩陣 3.4機器人正向運動學(xué) 3.4.1斯坦福機器人運動方程 3.4.2PUMA560型機器人運動學(xué)方程 3.5機器人逆向運動學(xué) 3.5.1逆向運動學(xué)的解 3.5.2逆向運動學(xué)求解實例 3.6蘋果采摘機械手運動學(xué)分析實例 習(xí)題 第4章機器人動力學(xué) 4.1機器人雅可比 4.1.1機器人雅可比的定義 4.1.2機器人速度分析 4.1.3機器人雅可比討論 4.2機器人靜力分析 4.2.1操作臂的力和力矩平衡 4.2.2機器人力雅可比 4.2.3機器人靜力計算 4.3機器人動力學(xué)方程 4.3.1歐拉方程 4.3.2拉格朗日方程 4.3.3平面關(guān)節(jié)機器人動力學(xué)分析 4.4機器人的動態(tài)特性 習(xí)題 第5章機器人軌跡規(guī)劃 5.1概述 5.1.1機器人軌跡的概念 5.1.2軌跡規(guī)劃的一般性問題 5.1.3軌跡的生成方式 5.1.4軌跡規(guī)劃涉及的主要問題 5.2插補方式分類與軌跡控制 5.2.1插補方式分類 5.2.2機器人軌跡控制過程 5.3機器人軌跡插值計算 5.3.1直線插補 5.3.2圓弧插補 5.3.3定時插補與定距插補 5.3.4關(guān)節(jié)空間插補 5.4機器人手部路徑的軌跡規(guī)劃 5.4.1操作對象的描述 5.4.2作業(yè)的描述 習(xí)題 第6章機器人控制系統(tǒng) 6.1機器人傳感器 6.1.1機器人傳感器的特點和要求 6.1.2機器人內(nèi)部傳感器 6.1.3機器人外部傳感器 6.2驅(qū)動與運動控制系統(tǒng) 6.2.1概述 6.2.2基于計算機和芯片的運動控制器設(shè)計 6.2.3基于PC技術(shù)的運動控制（卡）器 6.2.4機器人的伺服執(zhí)行機構(gòu) 6.2.5MOTOMANUP6型機器人的運動控制 6.3控制理論與算法 6.3.1機器人分解運動的速度控制 6.3.2機器人分解運動的加速度控制 6.3.3力和力矩的控制 習(xí)題 第7章機器人語言與編程 7.1概述 7.2編程語言類型 7.2.1動作級編程語言 7.2.2對象級編程語言 7.2.3任務(wù)級編程語言 7.3編程語言系統(tǒng) 7.3.1編程語言系統(tǒng)的組成 7.3.2編程語言系統(tǒng)的基本功能 7.4常用的機器人編程語言 7.4.1VAL語言 7.4.2SIGIA語言 7.4.3IML語言 7.4.4AL語言 7.5機器人離線編程 7.5.1機器人離線編程的特點及功能 7.5.2機器人離線編程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 7.5.3MOTOMANUP6型機器人離線編程仿真系統(tǒng) 習(xí)題 第8章工業(yè)機器人 8.1焊接機器人 8.1.1概述 8.1.2弧焊機器人工作站 8.1.3弧焊機器人工作站柔性焊接夾具設(shè)計實例 8.2搬運及碼垛機器人工作站 8.2.1紙漿成品搬運機器人工作站 8.2.2汽車搬運機器人工作站 8.2.3碼垛機器人工作站 8.3噴涂機器人 8.3.1EP—500S小型電動噴涂機器人 8.3.2EP—500S小型電動噴涂機器人在自動噴涂生產(chǎn)線上的應(yīng)用 8.4裝配機器人 8.4.1FANUC公司的電動機自動裝配線 8.4.2西屋公司的APAS系統(tǒng) 8.4.3日立經(jīng)驗學(xué)習(xí)機器人裝配系統(tǒng) 習(xí)題 第9章操縱型機器人 9.1概述 9.1.1操縱型機器人的分類與應(yīng)用 9.1.2操縱型機器人的結(jié)構(gòu)特點 9.2操縱型機器人的控制 9.2.1操縱型機器人的控制特點 9.2.2操縱型機器人的控制設(shè)計 9.3操縱型機器人實例 9.3.1服務(wù)機器人 9.3.2水下機器人 9.3.3清掃機器人 9.3.4割草機器人 9.3.5果蔬采摘機器人 習(xí)題 第10章智能機器人 10.1概述 10.1.1智能機器人技術(shù)的形成 10.1.2智能機器人的應(yīng)用 10.1.3智能機器人的普及 10.2智能機器人的新型驅(qū)動元件 10.2.1靜電驅(qū)動器 10.2.2形狀記憶合金驅(qū)動器 10.2.3壓電效應(yīng)驅(qū)動器 10.2.4磁致伸縮驅(qū)動器 10.2.5人工肌肉 10.3智能機器人的控制技術(shù) 10.3.1智能機器人的模糊控制 10.3.2智能機器人的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 10.4智能機器人的視覺技術(shù) 10.4.1人的視覺原理 10.4.2機器人視覺系統(tǒng)的組成 10.4.3圖像的預(yù)處理 10.4.4圖像的分割 10.4.5機器人視覺系統(tǒng)的應(yīng)用 10.5智能機器人的發(fā)展與展望 10.5.1智能機器人的發(fā)展趨勢 10.5.2智能機器人的發(fā)展展望 10.6機器人焊縫視覺跟蹤技術(shù)實例 習(xí)題 附錄機器人課程實驗示例 實驗示例一慧魚機器人模型組裝綜合實驗 實驗示例二MOTOMAN機器人焊槍動作與編程實驗 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   機器人本體基本結(jié)構(gòu)的特點主要可歸納為以下四點： 1）一般可以簡化成各連桿首尾相接、末端無約束的開式連桿系，連桿系末端自由且無支承，這決定了機器人的結(jié)構(gòu)剛度不高，并隨連桿系在空問位姿的變化而變化。 2）開式連桿系中的每根連桿都具有獨立的驅(qū)動器，屬于主動連桿系，連桿的運動各自獨立，不同連桿的運動之問沒有依從關(guān)系，運動靈活。 3）連桿驅(qū)動扭矩的瞬態(tài)過程在時域中的變化非常復(fù)雜，且和執(zhí)行器反饋信號有關(guān)。連桿的驅(qū)動屬于伺服控制型，因而對機械傳動系統(tǒng)的剛度、間隙和運動精度都有較高的要求。 4）連桿系的受力狀態(tài)、剛度條件和動態(tài)性能都是隨位姿的變化而變化的，因此，極容易發(fā)生振動或出現(xiàn)其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。 綜合以上特點可見，合理的機器人本體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使其機械系統(tǒng)的工作負(fù)載與自重的比值盡可能大，結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)剛度盡可能高，并盡量提高系統(tǒng)的固有頻率和改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。 臂桿質(zhì)量小有利于改善機器人操作的動態(tài)性能。 結(jié)構(gòu)靜、動態(tài)剛度高有利于提高手臂端點的定位精度和對編程軌跡的跟蹤精度，這在離線編程時是至關(guān)重要的。剛度高還可降低對控制系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)造價。機器人具有較好的剛度還可以增加機械系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，比如在選擇傳感器安裝位置時，剛度高的結(jié)構(gòu)允許傳感器放在離執(zhí)行器較遠(yuǎn)的位置上，減少了設(shè)計方面的限制。 盡可能提高機器人結(jié)構(gòu)固有頻率的目的在于避開機器人的工作頻率。通常機器人的低階固有頻率為5～25 Hz，以中等速度運動時，輸入信號的脈沖延續(xù)時間為0.05～1 S，振蕩頻率相當(dāng)于1～20 Hz，因而機械系統(tǒng)可能會因此激發(fā)振蕩。提高機械系統(tǒng)的固有頻率有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。運動速度變化時振蕩的振幅和衰減時間是衡量機器人動力學(xué)性能好壞的重要指標(biāo)。動態(tài)剛度高可以減小定位時的超調(diào)量，縮短達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間，從而提高機器人的使用性能。 2.1.2機器人本體材料的選擇 選擇機器人本體材料應(yīng)從機器人的性能要求出發(fā)，滿足機器人的設(shè)計和制作要求。機器人本體用來支承、連接、固定機器人的各部分，當(dāng)然也包括機器人的運動部分，這一點與一般機械結(jié)構(gòu)的特性相同。機器人本體所用的材料也是結(jié)構(gòu)材料。但是，機器人本體又不單是固定結(jié)構(gòu)件，比如機器人臂是運動的，機器人整體也是運動的，所以機器人運動部分的材料應(yīng)盡量輕。精密機器人對于機器人的剛度有一定的要求，即對材料的剛度有要求。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材:機器人技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)》是作者劉極峰、丁繼斌總結(jié)了近年來在機器人教學(xué)實踐中的心得體會，并結(jié)合他們的研究成果與工程設(shè)計經(jīng)驗，精心組織和編寫，幾經(jīng)修改而完成的。 在理論方面，《普通高等教育"十一五"國家級規(guī)劃教材:機器人技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)》能反映當(dāng)前國內(nèi)外機器人技術(shù)研究開發(fā)的最新進展，為深入進行機器人技術(shù)的研究提供一些有益的參考；在內(nèi)容的選擇和編排上考慮了初學(xué)者的需求，側(cè)重普及性、實用性和新穎性，力求做到理論與實踐的有機結(jié)合。全書配有大量的圖、表和實物照片，信息量豐富，語言敘述較為簡練，避免了過于繁雜、冗長的公式推導(dǎo)。教材知識體系較為完整，適用于不同類型的院校。

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