工業(yè)機器人

前言

本書自第一版發(fā)行以來，經(jīng)三次印刷，被全國幾十所院校有關專業(yè)采用。在使用中，許多授課老師和讀者向我們提出了寶貴意見和建議，使我們受益匪淺，在此，向熱心支持和幫助我們的相關兄弟院校的教師以及讀者表示衷心的感謝。利用機器人技術提升我國工業(yè)發(fā)展水平，從制造業(yè)大國向強國轉(zhuǎn)變，提高人民生活質(zhì)量已成為全社會的共識。工業(yè)機器人在各個領域的應用迎來了快速增長的發(fā)展時期，因此對工業(yè)機器人技術人才的需求也急劇增加。根據(jù)大家所提寶貴意見和近幾年來的教學實踐，同時結(jié)合社會的實際需求，我們對第一版進行了修訂。此次修訂延續(xù)原有教材的定位，仍立足于機器人理論知識和實際應用技術的最佳結(jié)合，不把重點放在理論分析上，而放在多學科知識的綜合應用方面，強化機器人技術應用能力的培養(yǎng)，以滿足機械類應用型高級人才的培養(yǎng)目標。本書在內(nèi)容的編寫上,仍以MOTOMAN SV3機器人為典型教學案例，結(jié)合每章的內(nèi)容，對該機器人的機械結(jié)構(gòu)、電動機驅(qū)動、運動學計算、控制技術、傳感器、軌跡規(guī)劃與編程操作及其應用等方面進行系統(tǒng)講解，并結(jié)合實驗教學使學生從機器人實體和實際工程上對其進行消化理解，以提高教學效果。本書共分為8章，各章配有習題。第1章介紹機器人及其技術的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和未來，以及基本概念、定義、組成和分類等內(nèi)容。第2章主要講解工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設計，包括機器人總體設計、驅(qū)動機構(gòu)、機身和臂部設計、腕部設計、手部設計、行走機構(gòu)設計等內(nèi)容。第3章主要對工業(yè)機器人運動學進行講解，屬于機器人基礎理論的重要組成部分。首先從空間任意一點的相對動坐標和固定坐標位置之間的關系推導入手，引入齊次坐標變換矩陣的概念，介紹剛體的位姿描述方法，由此導出機器人手腕中心點的位移方程；然后引入機器人機構(gòu)的一般坐標定義描述方法和DH 坐標變換；最后用實例講解機器人正、逆運動學方程的建立方法。第4章主要介紹工業(yè)機器人靜力計算及動力學分析方法。首先引入速度雅可比矩陣與速度分析的內(nèi)容，介紹力雅可比矩陣與靜力計算；然后對機器人動力學進行分析，并講解機器人動力學的建模和仿真方法。第5章主要介紹工業(yè)機器人控制的一般理論與技術方法。首先引入機器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成和控制思路，詳細論述機器人單關節(jié)位置控制的理論與方法；然后講解機器人常用的力/力矩控制方法等內(nèi)容。第6章主要講解工業(yè)機器人的感覺系統(tǒng)。首先闡述機器人的一般信息檢測與分析方法、機器人的常用傳感技術與特殊感知技術、機器人視覺技術等，并通過實例對理論和技術方法的應用進行深入說明。第7章討論工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃、機器人語言和機器人離線編程系統(tǒng)三方面的內(nèi)容。第8章分析國內(nèi)外工業(yè)機器人技術的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，就機器人在制造業(yè)和非制造業(yè)兩方面中的應用，用典型實例深入地進行闡述，最后對一款大學生課外科技制作作品——六足行走機器人進行介紹。此次再版邀請兄弟院校幾位從事機器人教學工作的老師參加了修訂工作，除對部分章節(jié)做了文字上的修訂外，主要在原版基礎上重點增加了工業(yè)機器人的實際應用技術，使得教材更加貼近工程實際，以方便更多讀者選用。本次再版編寫的具體分工為：第1章緒論（河南科技大學韓建海）；第2章工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設計（長江大學錢玉寶、河南農(nóng)業(yè)大學李慧琴）；第3章工業(yè)機器人運動學（蘭州理工大學楊萍、安徽工業(yè)大學葉曄）；第4章工業(yè)機器人靜力計算及動力學分析（湖北工業(yè)大學張錚、安徽工程大學蘇學滿）；第5章工業(yè)機器人控制（河南科技大學韓建海、河南科技大學王會良）；第6章工業(yè)機器人感覺系統(tǒng)（河南科技大學郭冰菁、安陽工學院韓向可）；第7章工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程（河南科技大學趙書尚、河南農(nóng)業(yè)大學李慧琴）；第8章工業(yè)機器人的應用（上海師范大學王麗慧、河南科技大學王會良）。全書由韓建海擔任主編并負責全書統(tǒng)稿工作。湖北工業(yè)大學吳斌芳在大綱制訂、內(nèi)容安排、協(xié)助統(tǒng)稿等方面做了大量工作。本書在修訂過程中，參閱了同行專家、學者及一些院校的教材、資料和文獻，在此謹致謝意。修訂后的本書較第一版有明顯的改進與提高，但由于編者水平有限，書中仍難免存在不足和錯誤之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書為普通高等院校“十一五”規(guī)劃教材、普通高等院校機械類精品教材。全書共8章，內(nèi)容包括工業(yè)機器人的基本概念和基礎理論、工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)、運動學和動力學分析、控制技術、與機器人相關的傳感技術、軌跡規(guī)劃、機器人語言，以及機器人在制造業(yè)和非制造業(yè)中的應用。每章均附有習題。
　　本書的編寫立足于機器人理論知識和實際應用技術的恰當結(jié)合，強調(diào)工程實際應用，以典型案例教學為主線，并將其貫穿于整個理論教學和實驗教學的全過程?！豆I(yè)機器人》內(nèi)容全面、豐富，重點突出，層次清楚，既注意基礎理論，又強調(diào)知識的綜合應用，注重反映當今機器人技術發(fā)展的新成就和新動向，力求體現(xiàn)先進性、實用性。
　　《工業(yè)機器人》可作為地方普通工科院校的機械工程及其自動化、機械設計制造及其自動化、機械電子工程等機械類專業(yè)的教材，也適合作為廣大自學者的自學用書及工程技術人員的培訓用書，對從事機器人技術研究工作的科技人員也有一定的參考價值。

作者簡介

韓建海，男，1961年2月出生，博士，教授，碩士研究生導師。1990年7月碩士畢業(yè)于華中科技大學機械學院；2002年4月博士畢業(yè)于日本岡山大學工學部。1995年11月至1996年10月日本岡山理科大學工學部高級訪問學者；1998年8月至1999年3月日本岡山大學工學部高級訪問學者。2006-2010年教育部高等學校機械學科機械基礎課程教學指導員會委員；2004年河南省教育廳學術帶頭人。2002年4月受聘于河南科技大學機電學院從事數(shù)控技術及機器人控制技術的教學、科研工作。多年來一直工作在教學和科研第一線，教書育人，為人師表。2003-2006連續(xù)三年被評為河南科技大學教學質(zhì)量一等獎，指導大學生制作的機器人在全國大賽中多次獲獎，河南省精品課程“數(shù)控技術”的課程負責人。已培養(yǎng)碩士研究生12人，出版教材2部。完成省部級科研課題數(shù)5項，獲省級科技進步獎3項。擁有實用新型專利成果3項。近幾年在日本流體動力與控制、機械工程學報、中國機械工程等學術期刊上發(fā)表學術論文47篇。

書籍目錄

x第1章 緒論
1．1 機器人概述
1．2 機器人的分類
1．3 工業(yè)機器人的組成與技術參數(shù)
1．4 本書主要內(nèi)容與教學要求
習題
第2章 工業(yè)機器人機械系統(tǒng)設計
2．1 工業(yè)機器人總體設計
2．2 驅(qū)動機構(gòu)
2．3 機身和臂部設計
2．4 腕部設計
2．5 手部設計
2．6 行走機構(gòu)設計
習題
第3章 工業(yè)機器人運動學
3．1 概述
3．2 物體在空間中的位姿描述
3．3 齊次坐標變換
3．4 變換方程的建立
3．5 RPY角與歐拉角
3．6 機器人連桿D—H參數(shù)及其坐標變換
3．7 建立機器人運動學方程實例
3．8 機器人逆運動學
習題
第4章 工業(yè)機器人靜力計算及動力學分析
4．1 速度雅可比矩陣與速度分析
4．2 力雅可比矩陣與靜力計算
4．3 工業(yè)機器人動力學分析
4．4 機器人動力學建模和仿真
習題
第5章 工業(yè)機器人控制
5．1 機器人控制系統(tǒng)與控制方式
5．2 單關節(jié)機器人模型和控制
5．3 基于關節(jié)坐標的控制
5．4 基于作業(yè)空間的伺服控制
5．5 機器人末端操作器的力/力矩控制
習題
第6章 工業(yè)機器人感覺系統(tǒng)
6．1 工業(yè)機器人傳感器概述
6．2 位置和位移傳感器
6．3 速度傳感器
6．4 接近覺傳感器
6．5 觸覺傳感器
6．6 工業(yè)機器人視覺技術
6．7 其他外部傳感器
習題
第7章 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與編程
7．1 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃
7．2 關節(jié)空間法
7．3 直角坐標空間法
7．4 軌跡的實時生成
7．5 工業(yè)機器人編程
7．6 工業(yè)機器人編程語言
7．7 工業(yè)機器人離線編程
習題
第8章 機器人的應用
8．1 工業(yè)機器人的應用準則和步驟
8．2 機器人在制造業(yè)中的應用
8．3 機器人在非制造業(yè)中的應用
8．4 六足機器人課外科技制作
習題
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1.2.1 機器人的分類 1.按機器人發(fā)展的程度分類 按從低級到高級的發(fā)展程度，機器人可分為以下幾類。 （1）第一代機器人第一代機器人是指只能以示教一再現(xiàn)方式工作的工業(yè)機器人。 （2）第二代機器人第二代機器人帶有一些可感知環(huán)境的裝置，可通過反饋控制使其在一定程度上適應變化的環(huán)境。 （3）第三代機器人第三代機器人是智能機器人，它具有多種感知功能，可進行復雜的邏輯推理、判斷及決策，可在作業(yè)環(huán)境中獨立行動，具有發(fā)現(xiàn)問題并自主地解決問題的能力。這類機器人具有高度的適應性和自治能力。 （4）第四代機器人第四代機器人為情感型機器人，它具有與人類相似的情感。具有情感是機器人發(fā)展的最高層次，也是機器人科學家的夢想。 2.按控制方式分類 按控制方式可將機器人分為操作機器人、程序機器人、示教一再現(xiàn)機器人、數(shù)控機器人和智能機器人等。 （1）操作機器人操作機器人（operating robot）是指人可在一定距離處直接操縱其進行作業(yè)的機器人。通常采用主、從方式實現(xiàn)對操作機器人的遙控操作。 （2）程序機器人程序機器人（sequence control robot）可按預先給定的程序、條件、位置等信息進行作業(yè)，其在工作過程中的動作順序是固定的。 （3）示教一再現(xiàn)機器人示教一再現(xiàn)機器人（playback robot）的工作原理是：由人操縱機器人執(zhí)行任務，并記錄下這些動作，機器人進行作業(yè)時按照記錄下的信息重復執(zhí)行同樣的動作。示教一再現(xiàn)機器人的出現(xiàn)標志著工業(yè)機器人廣泛應用的開始。示教一再現(xiàn)方式目前仍然是工業(yè)機器人控制的主流方式。 （4）數(shù)控機器人數(shù)控機器人（numerical control robot）動作的信息由編制的計算機程序提供，機器人依據(jù)動作信息進行作業(yè)。 （5）智能機器人智能機器人（intelligent robot）具有感知和理解外部環(huán)境信息的能力，即使其工作環(huán)境發(fā)生變化，也能夠成功地完成作業(yè)任務。 在實際應用中所用的機器人多是這些類型機器人的組合。

編輯推薦

《普通高等院校"十一五"規(guī)劃教材?普通高等院校機械類精品教材:工業(yè)機器人(第2版)》內(nèi)容全面、豐富，重點突出，層次清楚，既注重基礎理論，又強調(diào)知識的綜合應用，注重反映當今機器人技術發(fā)展的新成就和新動向，力求體現(xiàn)先進性、實用性。此書編寫的指導思想是：以學生的能力驅(qū)動為目的，將典型案例教學這一主線貫穿于整個教學內(nèi)容、實驗和創(chuàng)新實踐過程中。本書以工業(yè)界、高校院所廣泛使用的Motoman SV3機器人為典型教學案例，對該機器人的機械結(jié)構(gòu)、電動機驅(qū)動、運動學分析、運動規(guī)劃，以及編程控制和應用等方面進行了系統(tǒng)講解，并結(jié)合實驗教學，使學生通過機器人實體和實際工程對課程內(nèi)容進行消化理解，以提高教學效果。因此，本書是一本實用的學習工業(yè)機器人相關知識的教材。

圖書封面

圖書標簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    工業(yè)機器人 PDF格式下載

---