機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)-第二版

內(nèi)容概要

　　作為機(jī)械類、近機(jī)械類專業(yè)課教材，《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》第一版受到全國(guó)應(yīng)用型本科院校廣大師生的歡迎和肯定，被評(píng)為江蘇省立項(xiàng)精品教材及普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材?！　”敬涡抻喼荚诟M(jìn)機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展的步伐，進(jìn)一步突出應(yīng)用型本科及CDIO工程教育的特點(diǎn)，使學(xué)生更好地理解和掌握機(jī)器人技術(shù)的基本內(nèi)容。修訂過(guò)程中，對(duì)部分章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，適當(dāng)調(diào)整了章節(jié)次序，對(duì)涉及新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)更新；根據(jù)近年來(lái)機(jī)器人學(xué)的發(fā)展及編者在機(jī)器人科研項(xiàng)目中的研究成果，部分重點(diǎn)章節(jié)增加了計(jì)算或設(shè)計(jì)實(shí)例；增加了機(jī)器人課程實(shí)驗(yàn)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?！　　镀胀ǜ叩冉逃笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》的主要內(nèi)容包括緒論、機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人軌跡規(guī)劃，機(jī)器人控制系統(tǒng)、機(jī)器人語(yǔ)言與編程、工業(yè)機(jī)器人、操縱型機(jī)器人、智能機(jī)器人及附錄。與《普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材：機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）》配套的多媒體課件附于書(shū)后，隨書(shū)贈(zèng)送?！　”緯?shū)可作為應(yīng)用型本科機(jī)械類、近機(jī)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(shū)，還可作為自學(xué)人員及機(jī)器人工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

主要符號(hào)表 第1章緒論 1.1概述 1.1.1機(jī)器人發(fā)展簡(jiǎn)史 1.1.2機(jī)器人的定義 1.1.3機(jī)器人技術(shù)的研究領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科 1.2機(jī)器人的分類 1.2.1按機(jī)器人的開(kāi)發(fā)內(nèi)容與應(yīng)用分類 1.2.2按機(jī)器人的發(fā)展程度分類 1.2.3按機(jī)器人的性能指標(biāo)分類 1.2.4按機(jī)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(dòng)方式分類 1.2.8按機(jī)器人工作時(shí)的機(jī)座可動(dòng)性分類 1.3機(jī)器人的組成 1.4機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) 1.4.1機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù) 1.4.2MOTOMANUP6型通用工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) 1.4.3MOTOMANEA1400型弧焊機(jī)器人的技術(shù)參數(shù) 習(xí)題 第2章機(jī)器人本體結(jié)構(gòu) 2.1概述 2.1.1機(jī)器人本體的基本結(jié)構(gòu)形式 2.1.2機(jī)器人本體材料的選擇 2.2機(jī)身及臂部結(jié)構(gòu) 2.2.1機(jī)身結(jié)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn) 2.2.2臂部結(jié)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn) 2.2.3機(jī)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(diǎn) 2.3.2手部結(jié)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn) 2.4傳動(dòng)及行走機(jī)構(gòu) 2.4.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn) 2.4.2行走機(jī)構(gòu)的基本形式和特點(diǎn) 習(xí)題 第3章機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué) 3.4.1斯坦福機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程 3.4.2PUMA560型機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 3.5機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué) 3.5.1逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)的解 3.5.2逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解實(shí)例 3.6蘋(píng)果采摘機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析實(shí)例 習(xí)題 第4章機(jī)器人動(dòng)力學(xué) 4.1機(jī)器人雅可比 4.1.1機(jī)器人雅可比的定義 4.1.2機(jī)器人速度分析 4.1.3機(jī)器人雅可比討論 4.2機(jī)器人靜力分析 4.2.1操作臂的力和力矩平衡 4.2.2機(jī)器人力雅可比 4.2.3機(jī)器人靜力計(jì)算 4.3機(jī)器人動(dòng)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(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析 4.4機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性 習(xí)題 第5章機(jī)器人軌跡規(guī)劃 5.1概述 5.1.1機(jī)器人軌跡的概念 5.1.2軌跡規(guī)劃的一般性問(wèn)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(wèn)題 5.2插補(bǔ)方式分類與軌跡控制 5.2.1插補(bǔ)方式分類 5.2.2機(jī)器人軌跡控制過(guò)程 5.3機(jī)器人軌跡插值計(jì)算 5.3.1直線插補(bǔ) 5.3.2圓弧插補(bǔ) 5.3.3定時(shí)插補(bǔ)與定距插補(bǔ) 5.3.4關(guān)節(jié)空間插補(bǔ) 5.4機(jī)器人手部路徑的軌跡規(guī)劃 5.4.1操作對(duì)象的描述 5.4.2作業(yè)的描述 習(xí)題 第6章機(jī)器人控制系統(tǒng) 6.1機(jī)器人傳感器 6.1.1機(jī)器人傳感器的特點(diǎn)和要求 6.1.2機(jī)器人內(nèi)部傳感器 6.1.3機(jī)器人外部傳感器 6.2驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 6.2.1概述 6.2.2基于計(jì)算機(jī)和芯片的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì) 6.2.3基于PC技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制（卡）器 6.2.4機(jī)器人的伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu) 6.2.5MOTOMANUP6型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制 6.3控制理論與算法 6.3.1機(jī)器人分解運(yùn)動(dòng)的速度控制 6.3.2機(jī)器人分解運(yùn)動(dòng)的加速度控制 6.3.3力和力矩的控制 習(xí)題 第7章機(jī)器人語(yǔ)言與編程 7.1概述 7.2編程語(yǔ)言類型 7.2.1動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言 7.2.2對(duì)象級(jí)編程語(yǔ)言 7.2.3任務(wù)級(jí)編程語(yǔ)言 7.3編程語(yǔ)言系統(tǒng) 7.3.1編程語(yǔ)言系統(tǒng)的組成 7.3.2編程語(yǔ)言系統(tǒng)的基本功能 7.4常用的機(jī)器人編程語(yǔ)言 7.4.1VAL語(yǔ)言 7.4.2SIGIA語(yǔ)言 7.4.3IML語(yǔ)言 7.4.4AL語(yǔ)言 7.5機(jī)器人離線編程 7.5.1機(jī)器人離線編程的特點(diǎn)及功能 7.5.2機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 7.5.3MOTOMANUP6型機(jī)器人離線編程仿真系統(tǒng) 習(xí)題 第8章工業(yè)機(jī)器人 8.1焊接機(jī)器人 8.1.1概述 8.1.2弧焊機(jī)器人工作站 8.1.3弧焊機(jī)器人工作站柔性焊接夾具設(shè)計(jì)實(shí)例 8.2搬運(yùn)及碼垛機(jī)器人工作站 8.2.1紙漿成品搬運(yùn)機(jī)器人工作站 8.2.2汽車搬運(yùn)機(jī)器人工作站 8.2.3碼垛機(jī)器人工作站 8.3噴涂機(jī)器人 8.3.1EP—500S小型電動(dòng)噴涂機(jī)器人 8.3.2EP—500S小型電動(dòng)噴涂機(jī)器人在自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線上的應(yīng)用 8.4裝配機(jī)器人 8.4.1FANUC公司的電動(dòng)機(jī)自動(dòng)裝配線 8.4.2西屋公司的APAS系統(tǒng) 8.4.3日立經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)機(jī)器人裝配系統(tǒng) 習(xí)題 第9章操縱型機(jī)器人 9.1概述 9.1.1操縱型機(jī)器人的分類與應(yīng)用 9.1.2操縱型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 9.2操縱型機(jī)器人的控制 9.2.1操縱型機(jī)器人的控制特點(diǎn) 9.2.2操縱型機(jī)器人的控制設(shè)計(jì) 9.3操縱型機(jī)器人實(shí)例 9.3.1服務(wù)機(jī)器人 9.3.2水下機(jī)器人 9.3.3清掃機(jī)器人 9.3.4割草機(jī)器人 9.3.5果蔬采摘機(jī)器人 習(xí)題 第10章智能機(jī)器人 10.1概述 10.1.1智能機(jī)器人技術(shù)的形成 10.1.2智能機(jī)器人的應(yīng)用 10.1.3智能機(jī)器人的普及 10.2智能機(jī)器人的新型驅(qū)動(dòng)元件 10.2.1靜電驅(qū)動(dòng)器 10.2.2形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器 10.2.3壓電效應(yīng)驅(qū)動(dòng)器 10.2.4磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器 10.2.5人工肌肉 10.3智能機(jī)器人的控制技術(shù) 10.3.1智能機(jī)器人的模糊控制 10.3.2智能機(jī)器人的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 10.4智能機(jī)器人的視覺(jué)技術(shù) 10.4.1人的視覺(jué)原理 10.4.2機(jī)器人視覺(jué)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(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用 10.5智能機(jī)器人的發(fā)展與展望 10.5.1智能機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 10.5.2智能機(jī)器人的發(fā)展展望 10.6機(jī)器人焊縫視覺(jué)跟蹤技術(shù)實(shí)例 習(xí)題 附錄機(jī)器人課程實(shí)驗(yàn)示例 實(shí)驗(yàn)示例一慧魚(yú)機(jī)器人模型組裝綜合實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)示例二MOTOMAN機(jī)器人焊槍動(dòng)作與編程實(shí)驗(yàn) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   機(jī)器人本體基本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要可歸納為以下四點(diǎn)： 1）一般可以簡(jiǎn)化成各連桿首尾相接、末端無(wú)約束的開(kāi)式連桿系，連桿系末端自由且無(wú)支承，這決定了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛度不高，并隨連桿系在空問(wèn)位姿的變化而變化。 2）開(kāi)式連桿系中的每根連桿都具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器，屬于主動(dòng)連桿系，連桿的運(yùn)動(dòng)各自獨(dú)立，不同連桿的運(yùn)動(dòng)之問(wèn)沒(méi)有依從關(guān)系，運(yùn)動(dòng)靈活。 3）連桿驅(qū)動(dòng)扭矩的瞬態(tài)過(guò)程在時(shí)域中的變化非常復(fù)雜，且和執(zhí)行器反饋信號(hào)有關(guān)。連桿的驅(qū)動(dòng)屬于伺服控制型，因而對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度、間隙和運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)或出現(xiàn)其他不穩(wěn)定現(xiàn)象。 綜合以上特點(diǎn)可見(jiàn)，合理的機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)使其機(jī)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(dòng)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(dòng)態(tài)性能。 臂桿質(zhì)量小有利于改善機(jī)器人操作的動(dòng)態(tài)性能。 結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)剛度高有利于提高手臂端點(diǎn)的定位精度和對(duì)編程軌跡的跟蹤精度，這在離線編程時(shí)是至關(guān)重要的。剛度高還可降低對(duì)控制系統(tǒng)的要求和系統(tǒng)造價(jià)。機(jī)器人具有較好的剛度還可以增加機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，比如在選擇傳感器安裝位置時(shí)，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(jì)方面的限制。 盡可能提高機(jī)器人結(jié)構(gòu)固有頻率的目的在于避開(kāi)機(jī)器人的工作頻率。通常機(jī)器人的低階固有頻率為5～25 Hz，以中等速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸入信號(hào)的脈沖延續(xù)時(shí)間為0.05～1 S，振蕩頻率相當(dāng)于1～20 Hz，因而機(jī)械系統(tǒng)可能會(huì)因此激發(fā)振蕩。提高機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí)振蕩的振幅和衰減時(shí)間是衡量機(jī)器人動(dòng)力學(xué)性能好壞的重要指標(biāo)。動(dòng)態(tài)剛度高可以減小定位時(shí)的超調(diào)量，縮短達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，從而提高機(jī)器人的使用性能。 2.1.2機(jī)器人本體材料的選擇 選擇機(jī)器人本體材料應(yīng)從機(jī)器人的性能要求出發(fā)，滿足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制作要求。機(jī)器人本體用來(lái)支承、連接、固定機(jī)器人的各部分，當(dāng)然也包括機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部分，這一點(diǎn)與一般機(jī)械結(jié)構(gòu)的特性相同。機(jī)器人本體所用的材料也是結(jié)構(gòu)材料。但是，機(jī)器人本體又不單是固定結(jié)構(gòu)件，比如機(jī)器人臂是運(yùn)動(dòng)的，機(jī)器人整體也是運(yùn)動(dòng)的，所以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部分的材料應(yīng)盡量輕。精密機(jī)器人對(duì)于機(jī)器人的剛度有一定的要求，即對(duì)材料的剛度有要求。

編輯推薦

《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材:機(jī)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(lái)在機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐中的心得體會(huì)，并結(jié)合他們的研究成果與工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，精心組織和編寫(xiě)，幾經(jīng)修改而完成的。 在理論方面，《普通高等教育"十一五"國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材:機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)(第2版)》能反映當(dāng)前國(guó)內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的最新進(jìn)展，為深入進(jìn)行機(jī)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(shí)用性和新穎性，力求做到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。全書(shū)配有大量的圖、表和實(shí)物照片，信息量豐富，語(yǔ)言敘述較為簡(jiǎn)練，避免了過(guò)于繁雜、冗長(zhǎng)的公式推導(dǎo)。教材知識(shí)體系較為完整，適用于不同類型的院校。

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