工業(yè)機器人

內容概要

　　《高等院校計算機系列教材：工業(yè)機器人》介紹工業(yè)機器人的基礎理論、關鍵技術及工程應用，主要包括工業(yè)機器人的數(shù)學建模、機械結構、驅動裝置、控制方法、運動規(guī)劃、示教學習、網(wǎng)絡控制、作業(yè)調度等。讀者通過學習本書可以開闊視野，全面、深入地了解和掌握工業(yè)機器人的基礎知識和相關技術，為今后研究、開發(fā)及應用各類工業(yè)機器人打下堅實的基礎?！　　陡叩仍盒Ｓ嬎銠C系列教材：工業(yè)機器人》內容翔實，注重理論與實踐相結合，講解深入淺出，可讀性強。　　本書可以作為在機械制造、化工生產(chǎn)、包裝輸送、設備安裝、核電維修、道路施工、鑿巖采礦、作物栽培、教學科研等各個行業(yè)從事工業(yè)機器人研究、開發(fā)及應用的科研工作者和工程技術人員及高等院校師生的參考書。

作者簡介

肖南峰，博士，華南理工大學計算機科學與工程學院“智能計算機”科研團隊負責人，教授，博士生導師。先后承擔和完成了2項國家自然科學基金項目、2項廣東省自然科學基金重點項目、2項廣東省優(yōu)秀科技專著出版基金項目，以及30多項由教育部、交通運輸部、廣東省科技廳、廣東省教育廳、廣州市科信局、華南理工大學、相關企業(yè)等資助的研究和開發(fā)課題。至今，已在國內外的著名雜志和學術會議上發(fā)表了學術論文近160篇，其中被三大索引收錄50多篇（次），主編和合編出版了中、英文專著或教材10部，申請或獲得發(fā)明及實用新型專利10項、軟件版權21個。

書籍目錄

前言作者簡介第1章概論1.1 工業(yè)機器人的歷史1.2 工業(yè)機器人的定義1.3 工業(yè)機器人的種類1.4 工業(yè)機器人的構成1.5 工業(yè)機器人的應用1.5.1 制造業(yè)機器人1.5.2 采礦業(yè)機器人1.5.3 建筑業(yè)機器人1.5.4 食品業(yè)機器人1.5.5 農(nóng)林業(yè)機器人1.6 工業(yè)機器人的發(fā)展習題第2章工業(yè)機器人數(shù)學基礎2.1 點、直線、平面的齊次坐標2.1.1 點坐標2.1.2 平面坐標2.1.3 直線坐標（Plucker坐標）2.1.4 螺旋坐標2.1.5 點、直線、平面的關系2.1.6 齊次坐標的坐標變換2.2 剛體的旋轉運動2.2.1 旋轉運動的矩陣表現(xiàn)2.2.2 旋轉速度與旋轉加速度2.3 剛體的空間運動2.3.1 空間運動的矩陣表現(xiàn)2.3.2 相對速度與相對加速度2.3.3 速度、加速度矩陣的坐標變換2.4 速度和加速度矢量2.4.1 速度和加速度矩陣的矢量表示2.4.2 6維矢量的外積2.4.3 動坐標系上6維矢量的微分2.4.4 逮度、加速度矢量的坐標變換2.4.5 表示空間運動的矢量2.5 與剛體運動相關的6維矢量2.5.1 剛體的運動量2.5.2 對剛體的作用力與力的慣量習題第3章工業(yè)機器人體系結構3.1 工業(yè)機器人的機械結構3.2 工業(yè)機器人機構學3.2.1 空間內剛體的自由度3.2.2 空間內剛體的約束3.2.3 機構3.2.4 過約束機構3.2.5 多自由度機構3.2.6 多自由度機構的分類3.3 工業(yè)機器人設計3.4 開環(huán)機構的運動解析3.4.1 位移解析3.4.2 速度、加速度解析3.5 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)3.5.1 工業(yè)機器人的系統(tǒng)構成3.5.2 工業(yè)機器人的信號構成3.5.3 機械臂控制部分的構成與規(guī)格3.5.4 圖像處理部分的構成與參數(shù)3.5.5 工業(yè)機器人運動學習題第4章工業(yè)機器人操作控制4.1 控制系統(tǒng)的總體設計4.1.1 控制系統(tǒng)的硬件構成4.1.2 瀏覽器／服務器架構和客戶機／服務器架構4.1.3 遠程控制系統(tǒng)的總體設計4.2 工業(yè)機器人的操作端輸入處理4.2.1 Directlnput技術4.2.2 手柄輸入封裝模塊4.2.3 手柄輸入驗證程序4.3 工業(yè)機器人的三維仿真4.3.1 三維仿真技術4.3.2 物體三維模型的建立4.3.3 物體的三維顯示技術4.4 I業(yè)機器人碰撞檢測技術4.4.1 三維碰撞檢測技術4.4.2 基于球體包裝的碰撞檢測4.4.3 基于AABB和OBB包裝盒的碰撞檢測4.4.4 碰撞檢測實現(xiàn)4.4.5 實時碰撞檢測系統(tǒng)的性能和精確性4.4.6 碰撞檢測驗證程序4.5 視頻數(shù)據(jù)的傳輸4.5.1 視頻的網(wǎng)絡傳輸方案4.5.2 系統(tǒng)中視頻通信實現(xiàn)4.5.3 視頻傳輸過程的優(yōu)化4.5.4 控制命令網(wǎng)絡傳輸協(xié)議習題第5章工業(yè)機器人視覺控制5.1 裝配機器人5.2 圖像處理算法5.2.1 圖像的表現(xiàn)5.2.2 通過特征抽出法處理圖像5.2.3 模式匹配法5.2.4 灰度圖像處理5.3 工業(yè)機器視覺控制系統(tǒng)5.3.1 密封定位控制系統(tǒng)5.3.2 視覺傳感器的構成5.3.3 二值化5.3.4 搜索窗5.3.5 密封對象的位置和姿勢檢測5.3.6 視覺反饋控制系統(tǒng)設計5.3.7 采用模糊規(guī)則生成位置目標值……第6章 工業(yè)機器人混合控制第7章 工業(yè)機器人網(wǎng)絡控制第8章 工業(yè)機器人調度方法參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：1.2 工業(yè)機器人的定義目前，機器人的定義還是一個未確定的問題。例如，卡雷爾一除佩克將科幻世界中人造的“人”視為機器人；早期的研究者們把具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械／半人性、自動性、奴隸性等特征的柔軟機械稱為機器人，也即有半人、半動物的特征。此后，工業(yè)界從實用的角度出發(fā)，將工業(yè)機器人視為自動機的一部分，特別是替代人手的機器。對于在制造環(huán)境下使用的工業(yè)機器人，國際標準化組織（ISO）將工業(yè)機器人定義為：通過自動控制而具有操作功能和移動功能，以及可以通過編程來完成各種作業(yè)的機器。日本則將具有類似人類上肢的功能，能夠使對象物在空間移動的機器定義為工業(yè)機器人。更具體地說，工業(yè)機器人是具有多軸和通用的自動機械，它的動作可以自動控制，并且通過程序可以調節(jié)各個軸的關節(jié)角（軌道），通過傳感器反饋可以進行實時控制。工業(yè)機器人通過安裝在其機械臂上的機械手（end-effector）或其他制造用輔助工具，就能夠進行生產(chǎn)加工或產(chǎn)品制作等。代替和幫助工人在工廠勞動是制造工業(yè)機器人的主要目的，工業(yè)機器人的機械臂上裝有機械手和簡單的記憶裝置，能夠按照規(guī)定的動作進行工作。工業(yè)機器人用在缺少勞動力的工廠和必須進行簡單的重復性勞動或者危及人身健康及安全的車間里。人每天要睡大約8個小時，即使不勞動也不能不睡覺。人若連續(xù)工作幾個小時的話，無論誰都會感到疲倦和厭煩，所以要在工作中間安排休息時間。但是，工業(yè)機器人是機器，不會出現(xiàn)疲倦和厭煩的現(xiàn)象，只是沉默而連續(xù)地完成規(guī)定的工作。必須休息的時間是出故障時或維護和擦洗時。如有必要，當然也可以從早到晚，一年到頭地連續(xù)工作。因而簡單和重復的作業(yè)，例如把產(chǎn)品從一條傳送帶向另外的傳送帶反復搬運的工作對工業(yè)機器人來說是最合適的。與人相比，工業(yè)機器人的另一個特點是不怕危險。工人在不宜接近的危險地方長時間的勞動會對身體有害，而工業(yè)機器人則毫不在乎。例如，在有放射線的地方、高溫和高熱的場所、充滿有毒和有害氣體的車間等，在這類地方工人是不能長期勞動的。但是，.有的時候又必須要有工人到那里面去工作。這種時候就是工業(yè)機器人代替穿著防輻射和隔熱的防護服、戴著防毒面具的工人而發(fā)揮作用的時候。大部分工業(yè)機器人是用鋼鐵等金屬制造的，其內部的配線也是采用高強度的塑料等包裹起來，它們比人更結實，所以目前工廠首先在工人很難在其中工作的車間里采用工業(yè)機器人。例如，在冶金企業(yè)的鑄造車間里，因為要加熱金屬使其軟化后再進行加工，因而要受到幾百度高溫的烘烤。在那種地方，工人們一邊舐著鹽、喝著水，一邊堅持操作。長時間在這種地方干活，對身體非常有害。因此，人們就想出了讓工業(yè)機器人來完成這種工作。危險不只限于高溫，在加工金屬的沖床或者創(chuàng)床作業(yè)中，即使工序稍微錯一點兒也有可能把操作工人的手切掉。焊接作業(yè)、噴漆作業(yè)、玻璃生產(chǎn)等也都充滿著危險。這些作業(yè)可以說都適合工業(yè)機器人來完成。

編輯推薦

《工業(yè)機器人》：工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。它是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器，廣泛地用于機械制造、化工生產(chǎn)、包裝輸送、設備安裝、核電維修、道路施工、鑿巖采礦、作物栽培、教學科研等領域?！豆I(yè)機器人》是作者在參考了大量國內外文獻資料和研究成果后，本著理論與實踐相結合、深入淺出的原則編寫而成的。書中詳盡地介紹了工業(yè)機器人的基礎理論、關鍵技術和工程應用，特別側重于與工業(yè)機器人的數(shù)學建模、機械結構、驅動裝置、控制方法、運動規(guī)劃、示教學習、網(wǎng)絡控制、作業(yè)調度等相關的最新成果?！豆I(yè)機器人》適合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域里的科研工作者、工程技術人員和高校師生閱讀。

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