機器人技術設計、應用與實踐

目錄
第1章概論1
1.1機器人的發展史1
1.1.1古代機器人1
1.1.2現代機器人2
1.1.3中國機器人的發展3
1.2機器人的定義和分類3
1.2.1機器人的定義3
1.2.2機器人的分類4
1.3機器人學的研究內容10
習題10

第2章機器人機械系統結構與設計11
2.1概述11
2.1.1機器人及其係統組成11
2.1.2機器人的基本構成11
2.2機器人主要技術參數12
2.3人的手臂作用機能初步分析14
2.4工業機器人機械結構組成15
2.5機器人的手部17
2.5.1夾鉗式手部18
2.5.2吸附式手部19
2.5.3仿人機器人的手部21
2.5.4機械手驅動力學的計算22
2.6機器人的手腕25
2.6.1手腕結構形式26
2.6.2手腕的典型結構27
2.7機器人的手臂29
2.7.1機器人手臂的結構形式29
2.7.2機器人手臂的典型機構31
2.7.3手臂驅動力的計算32
2.8機器人的機身36
2.9機器人的行走機構37
習題43

第3章機器人運動學和動力學44
3.1概述44
3.2齊次坐標與動系位姿矩陣44
3.2.1點的位置描述44
3.2.2齊次坐標45
3.2.3坐標軸方向的描述45
3.2.4動系的位姿表示46
3.3齊次變換49
3.3.1平移的齊次變換49
3.3.2旋轉的齊次變換51
3.3.3複合變換53
3.4機器人操作機運動學方程的建立及求解54
3.4.1連桿參數及連桿坐標系的建立54
3.4.2連桿坐標系間的變換矩陣55
3.5工業機器人運動學56
3.5.1機器人運動學方程56
3.5.2正向運動學及實例57
3.5.3逆向運動學及實例59
3.6工業機器人動力學62
3.6.1機器人雅可比矩陣62
3.6.2機器人力雅可比矩陣靜力計算65
3.6.3工業機器人動力學分析67
習題68

第4章機器人傳感器技術70
4.1概述70
4.2觸覺傳感器70
4.2 .1觸覺傳感器基本結構71
4.2.2壓覺傳感器72
4.2.3力覺傳感器73
4.2.4滑覺傳感器75
4.3接近覺傳感器77
4.4視覺傳感器78
4.4.1機器人視覺78
4.4.2視覺傳感器工作原理79
4.5聽覺、嗅覺、味覺傳感器80
4.5.1聽覺傳感器80
4.5.2嗅覺傳感器81
4.5.3味覺傳感器83
4.6智能傳感器85
4.6.1智能傳感器的構成85
4.6.2壓力傳感器智能化85
習題88

第5章機器人驅動系統設計89
5.1概述89
5.1.1氣壓驅動的特點89
5.1.2液壓驅動的特點89
5.1.3電氣驅動的特點90
5.1.4新型驅動器的特點90
5.2氣壓驅動系統91
5.2.1氣壓驅動迴路91
5.2.2氣源系統的組成92
5.2.3氣壓驅動器94
5.3液壓驅動系統95
5.3.1液壓伺服系統95
5.3.2電液伺服系統96
5.3.3電液比例控制閥97
5.4電氣驅動系統99
5.4.1步進電動機驅動99
5.4.2直流伺服電動機及其控制102
5.4.3交流伺服電動機及其控制104
5.5直線電動機108
5.6其他新型驅動器111
5.6.1壓電驅動器111
5.6.2靜電驅動器113
5.6.3磁致伸縮驅動器115
5.6.4人工肌肉116
習題118

第6章機器人控制技術119
6.1概述119
6.2工業機器人控制方式的分類119
6.3工業機器人位置控制120
6.3.1基於直流伺服電動機的單關節控制器121
6.3.2基於交流伺服電動機的單關節控制器124
6.4工業機器人的運動軌跡規劃125
6.4.1路徑和軌跡125
6.4.2軌跡規劃及控製過程126
6.4.3機器人軌跡插值計算127
6.4.4笛卡兒路徑軌跡規劃133
6.5力(力矩)控制技術134
6.5.1問題的提出134
6.5.2工業機器人位置/力混合控制135
習題138

第7章智能機器人139
7.1概述139
7.2智能機器人的分類140
7.2.1按智能程度分類140
7.2.2按用途分類141
7.3智能機器人的關鍵技術143
7.3.1多傳感信息融合技術143
7.3.2導航和定位技術145
7.3.3路徑規劃技術147
7.3.4智能控制技術149
習題164

第8章機器人編程165
8.1概述165
8.2對機器人的編程方式和要求166
8.2.1在線編程166
8.2.2離線編程167
8.2.3自主編程168
8.2.4對機器人的編程要求169
8.3機器人編程語言的要求和類別170
8.4機器人的示教編程171
8.4.1程序形式171
8.4.2程序結構172
8.4.3程序實例172
8.5常用的機器人專用編程語言173
8.5.1 VAL語言173
8.5.2 AL語言176
8.5.3 SIGLA語言178
8.5.4 C語言179
8.6編程技術的發展趨勢180
習題180

第9章機器人在不同領域中的應用181
9.1概述181
9.2工業機器人182
9.2.1工業機器人產品分類與應用182
9.2.2工業機器人的應用準則183
9.2.3焊接機器人及其應用184
9.2.4焊接機器人系統的基本配置186
9.2.5機器人焊縫自動跟踪技術190
9.2.6 11軸聯動的焊接機器人193
9.2.7機器人在鑄造行業的應用194
9.3農業機器人197
9.3.1果蔬採摘機器人198
9.3.2林木球果採集機器人199
9.3.3移栽機器人200
9.3.4自動擠牛奶系統200
9.3.5農業生產用機械手與控制201
9.4服務機器人207
9.5特種機器人211
9.5.1地面移動機器人211
9.5.2水下機器人213
9.5.3空間機器人215
9.5.4微型機器人219
9.6類人機器人222
9.7機器人技術發展趨勢225
習題227

第10章機器人系統設計實例228
10.1機器人系統設計基本方法228
10.1.1概述228
10.1.2工業機器人系統設計內容與步驟229
10.1.3工業機器人系統設計要求與準則230
10.1.4工業機器人系統詳細設計及實現方法231
10.2崑山1號機器人系統設計實例234
10.2.1設計參數與指標的確定234
10.2.2系統總體功能和結構方案設計234
10.2.3機械系統詳細設計及實現235
10.2.4控制系統結構設計及實現250
10.3 MT-R智能型移動機器人設計實例265
10.3.1組成與功能265
10.3.2設計參數與性能指標266
10.3.3系統總體結構方案設計267
10.3.4運動學及動力學分析267
10.3.5機械系統設計270
10.3.6能源系統設計272
10.3.7控制系統設計273
10.3.8驅動系統設計274
10.3.9傳感系統設計275
10.3.10軟件系統設計281
10.3.11運動控制應用283
10.4 E100變電站智能巡檢機器人設計實例288
10.4.1組成與功能288
10.4.2設計參數與性能指標289
10.4.3系統總體結構方案設計290
10.4.4運動學及動力學分析290
10.4.5機械系統設計292
10.4.6能源系統設計294
10.4.7控制系統設計295
10.4.8驅動系統設計296
10.4.9傳感系統設計296
習題299
參考文獻300