工業(yè)機器人技術基礎

模塊一 工業(yè)機器人及其應用 1
任務1了解機器人的起源與發(fā)展 2
一、任務導入 2
二、機器人的起源 2
三、國際機器人的發(fā)展 4
四、我國機器人的發(fā)展 4
任務2熟悉機器人的定義與分類 6
一、任務導入 6
二、機器人的定義 6
三、機器人的分類 8
任務3熟悉工業(yè)機器人的基本組成及參數(shù) 11
一、任務導入 11
二、機器人的基本組成 12
三、機器人的技術參數(shù) 14
任務4了解工業(yè)機器人的典型應用 15
一、任務導入 15
二、工業(yè)機器人的典型應用 16
模塊小結 18
習題 18

模塊二 工業(yè)機器人數(shù)學基礎 19
任務1矩陣及其運算 20
一、任務導入 20
二、矩陣的基本理論 20
三、矩陣的運算 23
任務2位置與姿態(tài)描述 26
一、任務導入 26
二、坐標系的定義 26
三、位置描述 28
四、姿態(tài)描述 30
五、位姿描述 32
任務3坐標變換 33
一、任務導入 33
二、平移坐標變換 34
三、旋轉坐標變換 35
四、復合坐標變換 36
五、齊次坐標變換 37
六、平移齊次坐標變換 38
七、旋轉齊次坐標變換 39
模塊小結 41
習題 42

模塊三 工業(yè)機器人運動學 44
任務1工業(yè)機器人位姿描述 45
一、任務導入 45
二、點的位置描述 45
三、點的齊次坐標 45
四、坐標軸方向的描述 46
五、動坐標系位姿的描述 46
六、齊次變換和運算 49
任務2工業(yè)機器人正向運動學及實例 53
一、任務導入 53
二、工業(yè)機器人正向運動學方程及實例 54
任務3工業(yè)機器人逆向運動學及實例 61
一、任務導入 61
二、工業(yè)機器人逆向運動學方程及實例 61
模塊小結 65
習題 65

模塊四 工業(yè)機器人動力學 68
任務1牛頓歐拉方程 69
一、任務導入 69
二、慣量矩陣 69
三、牛頓歐拉方程 70
四、牛頓歐拉方程推導應用舉例 71
任務2拉格朗日方程 75
一、任務導入 75
二、拉格朗日方程推導舉例 76
三、拉格朗日方程應用舉例 78
模塊小結 80
習題 81

模塊五 工業(yè)機器人機械結構 82
任務1工業(yè)機器人的手部結構 83
一、任務導入 83
二、機器人的手部結構 83
三、工業(yè)機器人的手部 83
任務2工業(yè)機器人的手腕結構 90
一、任務導入 90
二、機器人手腕概述 90
三、機器人手腕的分類 91
四、手腕的典型結構 93
任務3工業(yè)機器人的手臂結構 95
一、任務導入 95
二、手臂概述 95
三、臂部的分類 95
四、手臂的運動機構介紹 96
任務4工業(yè)機器人的機身結構 99
一、任務導入 99
二、機身概述 99
三、機身的典型結構 99
四、機身與臂部的配置形式 100
任務5工業(yè)機器人的驅(qū)動與傳動 102
一、任務導入 102
二、工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng) 103
三、工業(yè)機器人的傳動機構 106
模塊小結 108
習題 109

模塊六 工業(yè)機器人感知技術 110
任務1了解工業(yè)機器人傳感器 111
一、任務導入 111
二、工業(yè)機器人傳感器概述 111
三、傳感器的特性 112
四、機器人傳感器 112
五、機器人傳感器技術的發(fā)展趨勢 114
任務2熟悉內(nèi)部傳感器裝置 116
一、任務導入 116
二、位移傳感器 116
三、角度傳感器 117
任務3熟悉外部傳感器裝置 118
一、任務導入 118
二、力覺傳感器 118
三、觸覺傳感器 118
四、接近覺傳感器 119
五、滑覺傳感器 119
六、視覺傳感器 119
七、聽覺傳感器 120
八、味覺傳感器 120
任務4了解視覺裝置 120
一、任務導入 120
二、光電轉換器件 121
三、視覺傳感器的分類 121
四、工業(yè)機器人視覺系統(tǒng) 122
模塊小結 123
習題 123

模塊七 工業(yè)機器人控制 125
任務1工業(yè)機器人控制的分類、變量與層次 126
一、任務導入 126
二、機器人的基本控制原則 126
任務2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的功能和組成 129
一、任務導入 129
二、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)結構組成 129
三、工業(yè)機器人控制技術發(fā)展現(xiàn)狀 130
任務3工業(yè)機器人的位置控制 131
一、任務導入 131
二、位置控制的基本結構 132
三、位置控制系統(tǒng)結構 133
四、多關節(jié)位置控制器 134
任務4工業(yè)機器人的力控制 134
一、任務導入 134
二、力控制概述 134
三、力控制中的關鍵問題 135
四、機器人力控制研究的前景 136
任務5工業(yè)機器人的力和位置混合控制 136
一、任務導入 136
二、機器人力和位置控制概述 137
三、力/位混合控制思想 137
四、力/位混合控制在作業(yè)中的控制方案 137
五、力/位混合控制系統(tǒng)結構 138
模塊小結 139
習題 139

模塊八 工業(yè)機器人編程 140
任務1了解機器人編程方式 141
一、任務導入 141
二、編程方式 141
任務2了解工業(yè)機器人編程要求和語言類型 142
一、任務導入 142
二、工業(yè)機器人的編程要求 143
三、工業(yè)機器人的編程語言類型 144
任務3了解工業(yè)機器人語言系統(tǒng)結構和基本功能 147
一、任務導入 147
二、工業(yè)機器人語言系統(tǒng)結構 148
三、工業(yè)機器人語言的基本功能 151
任務4了解常用的機器人編程語言 152
一、任務導入 152
二、VAL語言 153
三、AL語言 153
四、AUTOPASS語言 155
五、SIGLA語言 155
六、IML語言 156
任務5了解工業(yè)機器人的離線編程 156
一、任務導入 156
二、離線編程的概念 157
三、離線編程系統(tǒng)的一般要求 157
四、離線編程系統(tǒng)的基本組成 158
模塊小結 160
習題 160

模塊九 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃 162
任務1了解工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃 163
一、任務導入 163
二、機器人軌跡規(guī)劃的概念 163
三、軌跡規(guī)劃的一般性問題 163
四、軌跡的生成方式 165
任務2掌握關節(jié)空間法 165
一、任務導入 165
二、三次多項式插值 165
三、過路徑點的三次多項式插值 167
四、五次多項式插值 168
五、用拋物線過渡的線性函數(shù)插值 168
任務3熟悉直角坐標空間法 170
一、任務導入 170
二、直角坐標空間描述 170
三、直角坐標空間的軌跡規(guī)劃 171
任務4了解軌跡的實時生成 172
一、任務導入 172
二、關節(jié)空間軌跡的生成 172
三、直角坐標空間軌跡的生成 173
模塊小結 174
習題 174

模塊十 工業(yè)機器人典型應用 175
任務1了解裝配機器人 176
一、任務導入 176
二、裝配機器人的發(fā)展狀況 177
三、了解裝配機器人在生產(chǎn)中的應用 177
任務2了解焊接機器人 178
一、任務導入 178
二、焊接機器人的發(fā)展狀況 179
三、了解焊接機器人在生產(chǎn)中的應用 179
任務3了解噴涂機器人 180
一、任務導入 180
二、噴涂機器人的發(fā)展狀況 181
三、了解噴涂機器人在生產(chǎn)中的應用 182
任務4了解移動式搬運機器人 183
一、任務導入 183
二、移動式搬運機器人的發(fā)展狀況 183
三、了解移動式搬運機器人在生產(chǎn)中的應用 184
模塊小結 185
習題 186

參考文獻 187