目 錄
第 1 章 概論 1
1.1 機(jī)器人的發(fā)展史 1
1.1.1 古代機(jī)器人 1
1.1.2 現(xiàn)代機(jī)器人 2
1.1.3 中國(guó)機(jī)器人的發(fā)展 3
1.2 機(jī)器人的定義和分類(lèi) 3
1.2.1 機(jī)器人的定義 3
1.2.2 機(jī)器人的分類(lèi) 4
1.3 機(jī)器人學(xué)的研究?jī)?nèi)容 10
習(xí)題 10
第 2 章 機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 11
2.1 概述 11
2.1.1 機(jī)器人及其系統(tǒng)組成 11
2.1.2 機(jī)器人的基本構(gòu)成 11
2.2 機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù) 12
2.3 人的手臂作用機(jī)能初步分析 14
2.4 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成 15
2.5 機(jī)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(jī)器人的手部 21
2.5.4 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)力學(xué)的計(jì)算 22
2.6 機(jī)器人的手腕 25
2.6.1 手腕結(jié)構(gòu)形式 26
2.6.2 手腕的典型結(jié)構(gòu) 27
2.7 機(jī)器人的手臂 29
2.7.1 機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)形式 29
2.7.2 機(jī)器人手臂的典型機(jī)構(gòu) 31
2.7.3 手臂驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 32
2.8 機(jī)器人的機(jī)身 36
2.9 機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu) 37
習(xí)題 43
第 3 章 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué) 44
3.1 概述 44
3.2 齊次坐標(biāo)與動(dòng)系位姿矩陣 44
3.2.1 點(diǎn)的位置描述 44
3.2.2 齊次坐標(biāo) 45
3.2.3 坐標(biāo)軸方向的描述 45
3.2.4 動(dòng)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(zhuǎn)的齊次變換 51
3.3.3 復(fù)合變換 53
3.4 機(jī)器人操作機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立及 求解 54
3.4.1 連桿參數(shù)及連桿坐標(biāo)系的建立 54
3.4.2 連桿坐標(biāo)系間的變換矩陣 55
3.5 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 56
3.5.1 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 56
3.5.2 正向運(yùn)動(dòng)學(xué)及實(shí)例 57
3.5.3 逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)及實(shí)例 59
3.6 工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué) 62
3.6.1 機(jī)器人雅可比矩陣 62
3.6.2 機(jī)器人力雅可比矩陣靜力計(jì)算 65
3.6.3 工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析 67
習(xí)題 68
第 4 章 機(jī)器人傳感器技術(shù) 70
4.1 概述 70
4.2 觸覺(jué)傳感器 70
4.2.1 觸覺(jué)傳感器基本結(jié)構(gòu) 71
4.2.2 壓覺(jué)傳感器 72
4.2.3 力覺(jué)傳感器 73
4.2.4 滑覺(jué)傳感器 75
4.3 接近覺(jué)傳感器 77
4.4 視覺(jué)傳感器 78
4.4.1 機(jī)器人視覺(jué) 78
4.4.2 視覺(jué)傳感器工作原理 79
4.5 聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)傳感器 80
4.5.1 聽(tīng)覺(jué)傳感器 80
4.5.2 嗅覺(jué)傳感器 81
4.5.3 味覺(jué)傳感器 83
4.6 智能傳感器 85
4.6.1 智能傳感器的構(gòu)成 85
4.6.2 壓力傳感器智能化 85
習(xí)題 88
第 5 章 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 89
5.1 概述 89
5.1.1 氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 89
5.1.2 液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 89
5.1.3 電氣驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn) 90
5.1.4 新型驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn) 90
5.2 氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 91
5.2.1 氣壓驅(qū)動(dòng)回路 91
5.2.2 氣源系統(tǒng)的組成 92
5.2.3 氣壓驅(qū)動(dòng)器 94
5.3 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 95
5.3.1 液壓伺服系統(tǒng) 95
5.3.2 電液伺服系統(tǒng) 96
5.3.3 電液比例控制閥 97
5.4 電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 99
5.4.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 99
5.4.2 直流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制 102
5.4.3 交流伺服電動(dòng)機(jī)及其控制 104
5.5 直線電動(dòng)機(jī) 108
5.6 其他新型驅(qū)動(dòng)器 111
5.6.1 壓電驅(qū)動(dòng)器 111
5.6.2 靜電驅(qū)動(dòng)器 113
5.6.3 磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器 115
5.6.4 人工肌肉 116
習(xí)題 118
第 6 章 機(jī)器人控制技術(shù) 119
6.1 概述 119
6.2 工業(yè)機(jī)器人控制方式的分類(lèi) 119
6.3 工業(yè)機(jī)器人位置控制 120
6.3.1 基于直流伺服電動(dòng)機(jī)的單關(guān)節(jié) 控制器 121
6.3.2 基于交流伺服電動(dòng)機(jī)的單關(guān)節(jié) 控制器 124
6.4 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃 125
6.4.1 路徑和軌跡 125
6.4.2 軌跡規(guī)劃及控制過(guò)程 126
6.4.3 機(jī)器人軌跡插值計(jì)算 127
6.4.4 笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃 133
6.5 力(力矩)控制技術(shù) 134
6.5.1 問(wèn)題的提出 134
6.5.2 工業(yè)機(jī)器人位置/力混合控制 135
習(xí)題 138
第 7 章 智能機(jī)器人 139
7.1 概述 139
7.2 智能機(jī)器人的分類(lèi) 140
7.2.1 按智能程度分類(lèi) 140
7.2.2 按用途分類(lèi) 141
7.3 智能機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 143
7.3.1 多傳感信息融合技術(shù) 143
7.3.2 導(dǎo)航和定位技術(shù) 145
7.3.3 路徑規(guī)劃技術(shù) 147
7.3.4 智能控制技術(shù) 149
習(xí)題 164
第 8 章 機(jī)器人編程 165
8.1 概述 165
8.2 對(duì)機(jī)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(duì)機(jī)器人的編程要求 169
8.3 機(jī)器人編程語(yǔ)言的要求和類(lèi)別 170
8.4 機(jī)器人的示教編程 171
8.4.1 程序形式 171
8.4.2 程序結(jié)構(gòu) 172
8.4.3 程序?qū)嵗?172
8.5 常用的機(jī)器人專(zhuān)用編程語(yǔ)言 173
8.5.1 VAL 語(yǔ)言 173
8.5.2 AL 語(yǔ)言 176
8.5.3 SIGLA 語(yǔ)言 178
8.5.4 C 語(yǔ)言 179
8.6 編程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 180
習(xí)題 180
第 9 章 機(jī)器人在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用 181
9.1 概述 181
9.2 工業(yè)機(jī)器人 182
9.2.1 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品分類(lèi)與應(yīng)用 182
9.2.2 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用準(zhǔn)則 183
9.2.3 焊接機(jī)器人及其應(yīng)用 184
9.2.4 焊接機(jī)器人系統(tǒng)的基本配置 186
9.2.5 機(jī)器人焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù) 190
9.2.6 11 軸聯(lián)動(dòng)的焊接機(jī)器人 193
9.2.7 機(jī)器人在鑄造行業(yè)的應(yīng)用 194
9.3 農(nóng)業(yè)機(jī)器人 197
9.3.1 果蔬采摘機(jī)器人 198
9.3.2 林木球果采集機(jī)器人 199
9.3.3 移栽機(jī)器人 200
9.3.4 自動(dòng)擠牛奶系統(tǒng) 200
9.3.5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用機(jī)械手與控制 201
9.4 服務(wù)機(jī)器人 207
9.5 特種機(jī)器人 211
9.5.1 地面移動(dòng)機(jī)器人 211
9.5.2 水下機(jī)器人 213
9.5.3 空間機(jī)器人 215
9.5.4 微型機(jī)器人 219
9.6 類(lèi)人機(jī)器人 222
9.7 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 225
習(xí)題 227
第 10 章 機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 228
10.1 機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法 228
10.1.1 概述 228
10.1.2 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟 229
10.1.3 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與準(zhǔn)則 230
10.1.4 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 方法 231
10.2 昆山 1 號(hào)機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 234
10.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)與指標(biāo)的確定 234
10.2.2 系統(tǒng)總體功能和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 234
10.2.3 機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 235
10.2.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 250
10.3 MT-R 智能型移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì) 實(shí)例 265
10.3.1 組成與功能 265
10.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)與性能指標(biāo) 266
10.3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 267
10.3.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析 267
10.3.5 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 270
10.3.6 能源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 272
10.3.7 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 273
10.3.8 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 274
10.3.9 傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì) 275
10.3.10 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 281
10.3.11 運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用 283
10.4 E100 變電站智能巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì) 實(shí)例 288
10.4.1 組成與功能 288
10.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)與性能指標(biāo) 289
10.4.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 290
10.4.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析 290
10.4.5 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 292
10.4.6 能源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 294
10.4.7 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 295
10.4.8 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 296
10.4.9 傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì) 296
習(xí)題 299
參考文獻(xiàn) 300