基礎(chǔ)知識(shí)篇

第1章　緒論　1
1．1　機(jī)器人的基本概念與發(fā)展歷程　1
1．1．1　機(jī)器人的基本概念　1
1．1．2　機(jī)器人的發(fā)展歷程　2
1．2　機(jī)器人的分類(lèi)　4
1．3　機(jī)器人的系統(tǒng)組成及技術(shù)參數(shù)　5
1．3．1　機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成　5
1．3．2　機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)　6
習(xí)題　8

第2章　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)　9
2．1　常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)　9
2．1．1　直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)　9
2．1．2　旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)　11
2．1．3　減速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)　13
2．2　工業(yè)機(jī)器人常見(jiàn)運(yùn)動(dòng)形式　16
2．3　移動(dòng)機(jī)器人常見(jiàn)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)　18
2．4　機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)　23
2．4．1　液壓驅(qū)動(dòng)　23
2．4．2　氣壓驅(qū)動(dòng)　25
2．4．3　電氣驅(qū)動(dòng)　26
習(xí)題　28

第3章　機(jī)器人的感知系統(tǒng)　29
3．1　傳感器概述　29
3．1．1　機(jī)器人對(duì)傳感器的要求　29
3．1．2　常用傳感器的特性　30
3．1．3　機(jī)器人傳感器的分類(lèi)　32
3．2　常用內(nèi)部傳感器　33
3．2．1　位置傳感器　33
3．2．2　速度傳感器　36
3．2．3　加速度傳感器　38
3．2．4　傾斜角傳感器　39
3．2．5　力覺(jué)傳感器　40
3．3　常用外部傳感器　42
3．3．1　視覺(jué)傳感器　42
3．3．2　觸覺(jué)傳感器　45
3．3．3　接近度傳感器　48
3．4　焊接機(jī)器人傳感器系統(tǒng)　52
3．4．1　電弧傳感系統(tǒng)　52
3．4．2　超聲傳感跟蹤系統(tǒng)　54
3．4．3　視覺(jué)傳感跟蹤系統(tǒng)　56
3．5　裝配機(jī)器人傳感器系統(tǒng)　58
3．5．1　位姿傳感器　58
3．5．2　柔性腕力傳感器　61
3．5．3　工件識(shí)別傳感器　62
3．5．4　裝配機(jī)器人視覺(jué)傳感技術(shù)　64
3．5．5　多傳感器信息融合裝配機(jī)器人　65
習(xí)題　66

第4章　機(jī)器人的控制系統(tǒng)　67
4．1　機(jī)器人控制系統(tǒng)及其功能　67
4．2　PUMA560機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件組成　68
4．3　機(jī)器人控制器的軟件組成　69
4．4　常用編程語(yǔ)言　71
4．5　幾種典型的機(jī)器人控制系統(tǒng)舉例　74
4．5．1　PUMA562機(jī)器人控制系統(tǒng)　74
4．5．2　FANAC機(jī)器人控制系統(tǒng)　81
習(xí)題　82

工業(yè)機(jī)器人篇

第5章　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)　83
5．1　機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述　83
5．2　坐標(biāo)變換　86
5．3　齊次坐標(biāo)變換　87
5．4　機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)　91
5．4．1　正向運(yùn)動(dòng)方程的變換矩陣　91
5．4．2　正向運(yùn)動(dòng)方程的求解　94
5．5　機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)　99
5．5．1　逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的多解性與可解性　99
5．5．2　逆向運(yùn)動(dòng)方程的求解　99
5．6　機(jī)器人的雅可比矩陣　108
5．6．1　微分運(yùn)動(dòng)　108
5．6．2　雅可比矩陣　111
習(xí)題　116

第6章　機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)　117
6．1　剛體動(dòng)力學(xué)　117
6．2　機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建�！�120
6．2．1　n自由度機(jī)器人操作臂動(dòng)力學(xué)方程　120
6．2．2　機(jī)器人操作臂動(dòng)力學(xué)方程系數(shù)的簡(jiǎn)化　123
6．2．3　考慮非剛體效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型　124
6．3　動(dòng)力學(xué)仿真　125
習(xí)題　125

第7章　工業(yè)機(jī)器人的常用控制方法　126
7．1　工業(yè)機(jī)器人控制的特點(diǎn)及分類(lèi)　126
7．1．1　工業(yè)機(jī)器人控制的特點(diǎn)　126
7．1．2　工業(yè)機(jī)器人控制的分類(lèi)　127
7．2　機(jī)器人的位置控制　127
7．2．1　基于直流伺服電動(dòng)機(jī)的單關(guān)節(jié)控制　127
7．2．2　基于交流伺服電動(dòng)機(jī)的單關(guān)節(jié)控制　130
7．2．3　操作臂的多關(guān)節(jié)控制　132
7．3　機(jī)器人的力控制　132
7．3．1　質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的力控制　133
7．3．2　力/位混合控制　134
7．4　機(jī)器人的現(xiàn)代控制技術(shù)　136
7．4．1　機(jī)器人的自適應(yīng)控制　136
7．4．2　機(jī)器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制　141
7．5　機(jī)器人的智能控制技術(shù)　144
7．5．1　機(jī)器人的學(xué)習(xí)控制　144
7．5．2　機(jī)器人的模糊控制　146
習(xí)題　148

第8章　工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃　149
8．1　機(jī)器人軌跡規(guī)劃　149
8．1．1　關(guān)節(jié)空間描述與直角坐標(biāo)空間描述　149
8．1．2　軌跡規(guī)劃的基本原理　150
8．2　關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃　152
8．3　直角坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃　158
習(xí)題　160

移動(dòng)機(jī)器人篇

第9章　移動(dòng)機(jī)器人概述　161
9．1　移動(dòng)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)　161
9．1．1　分層遞階式體系結(jié)構(gòu)　161
9．1．2　反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)　162
9．1．3　混合式體系結(jié)構(gòu)　163
9．2　移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型　163
習(xí)題　165

第10章　移動(dòng)機(jī)器人的定位與導(dǎo)航　166
10．1　移動(dòng)機(jī)器人的定位　166
10．2　環(huán)境地圖的表示　167
10．3　移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃　169
10．4　移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航　172
10．4．1　移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航方式　172
10．4．2　基于多傳感器信息融合的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航　173
10．4．3　基于混合方法的移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航　173
10．4．4　導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用　173
習(xí)題　174

應(yīng)用篇

第11章　工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例　175
11．1　工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍　175
11．2　機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)　175
11．2．1　系統(tǒng)分析　175
11．2．2　技術(shù)設(shè)計(jì)　177
11．3　焊接機(jī)器人　178
11．3．1　弧焊機(jī)器人　178
11．3．2　點(diǎn)焊機(jī)器人　181
11．4　噴漆機(jī)器人　183
11．4．1　液壓噴漆機(jī)器人　184
11．4．2　電動(dòng)噴漆機(jī)器人　185

第12章　移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例　187
12．1　概述　187
12．2　自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)的導(dǎo)引方式　188
12．3　自主循跡機(jī)器人　190
12．3．1　攝像頭工作原理　190
12．3．2　邊緣檢測(cè)算法　191
12．3．3　雙峰邊緣跟蹤算法　191
12．3．4　路徑識(shí)別　191
12．3．5　控制方法　192

附錄　有關(guān)術(shù)語(yǔ)英漢對(duì)照　193
參考文獻(xiàn)　203