目 錄
第 1 章 概論 1
1.1 機器人的發(fā)展史 1
1.1.1 古代機器人 1
1.1.2 現(xiàn)代機器人 2
1.1.3 中國機器人的發(fā)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(xué)的研究內(nèi)容 10
習(xí)題 10
第 2 章 機器人機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計 11
2.1 概述 11
2.1.1 機器人及其系統(tǒng)組成 11
2.1.2 機器人的基本構(gòu)成 11
2.2 機器人主要技術(shù)參數(shù) 12
2.3 人的手臂作用機能初步分析 14
2.4 工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)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(qū)動力學(xué)的計算 22
2.6 機器人的手腕 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 機器人的手臂 29
2.7.1 機器人手臂的結(jié)構(gòu)形式 29
2.7.2 機器人手臂的典型機構(gòu) 31
2.7.3 手臂驅(qū)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(gòu) 37
習(xí)題 43
第 3 章 機器人運動學(xué)和動力學(xué) 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(zhuǎn)的齊次變換 51
3.3.3 復(fù)合變換 53
3.4 機器人操作機運動學(xué)方程的建立及 求解 54
3.4.1 連桿參數(shù)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(yè)機器人運動學(xué) 56
3.5.1 機器人運動學(xué)方程 56
3.5.2 正向運動學(xué)及實例 57
3.5.3 逆向運動學(xué)及實例 59
3.6 工業(yè)機器人動力學(xué) 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(yè)機器人動力學(xué)分析 67
習(xí)題 68
第 4 章 機器人傳感器技術(shù) 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(jié)構(gòu) 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(gòu)成 85
4.6.2 壓力傳感器智能化 85
習(xí)題 88
第 5 章 機器人驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 89
5.1 概述 89
5.1.1 氣壓驅(qū)動的特點 89
5.1.2 液壓驅(qū)動的特點 89
5.1.3 電氣驅(qū)動的特點 90
5.1.4 新型驅(qū)動器的特點 90
5.2 氣壓驅(qū)動系統(tǒng) 91
5.2.1 氣壓驅(qū)動回路 91
5.2.2 氣源系統(tǒng)的組成 92
5.2.3 氣壓驅(qū)動器 94
5.3 液壓驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng) 99
5.4.1 步進電動機驅(qū)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(qū)動器 111
5.6.1 壓電驅(qū)動器 111
5.6.2 靜電驅(qū)動器 113
5.6.3 磁致伸縮驅(qū)動器 115
5.6.4 人工肌肉 116
習(xí)題 118
第 6 章 機器人控制技術(shù) 119
6.1 概述 119
6.2 工業(yè)機器人控制方式的分類 119
6.3 工業(yè)機器人位置控制 120
6.3.1 基于直流伺服電動機的單關(guān)節(jié) 控制器 121
6.3.2 基于交流伺服電動機的單關(guān)節(jié) 控制器 124
6.4 工業(yè)機器人的運動軌跡規(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(guī)劃 133
6.5 力(力矩)控制技術(shù) 134
6.5.1 問題的提出 134
6.5.2 工業(yè)機器人位置/力混合控制 135
習(xí)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(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(jié)構(gòu) 172
8.4.3 程序?qū)嵗?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(shù)的發(fā)展趨勢 180
習(xí)題 180
第 9 章 機器人在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用 181
9.1 概述 181
9.2 工業(yè)機器人 182
9.2.1 工業(yè)機器人產(chǎn)品分類與應(yīng)用 182
9.2.2 工業(yè)機器人的應(yīng)用準則 183
9.2.3 焊接機器人及其應(yīng)用 184
9.2.4 焊接機器人系統(tǒng)的基本配置 186
9.2.5 機器人焊縫自動跟蹤技術(shù) 190
9.2.6 11 軸聯(lián)動的焊接機器人 193
9.2.7 機器人在鑄造行業(yè)的應(yīng)用 194
9.3 農(nóng)業(yè)機器人 197
9.3.1 果蔬采摘機器人 198
9.3.2 林木球果采集機器人 199
9.3.3 移栽機器人 200
9.3.4 自動擠牛奶系統(tǒng) 200
9.3.5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用機械手與控制 201
9.4 服務(wù)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(shù)發(fā)展趨勢 225
習(xí)題 227
第 10 章 機器人系統(tǒng)設(shè)計實例 228
10.1 機器人系統(tǒng)設(shè)計基本方法 228
10.1.1 概述 228
10.1.2 工業(yè)機器人系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容與步驟 229
10.1.3 工業(yè)機器人系統(tǒng)設(shè)計要求與準則 230
10.1.4 工業(yè)機器人系統(tǒng)詳細設(shè)計及實現(xiàn) 方法 231
10.2 昆山 1 號機器人系統(tǒng)設(shè)計實例 234
10.2.1 設(shè)計參數(shù)與指標的確定 234
10.2.2 系統(tǒng)總體功能和結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 234
10.2.3 機械系統(tǒng)詳細設(shè)計及實現(xiàn) 235
10.2.4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及實現(xiàn) 250
10.3 MT-R 智能型移動機器人設(shè)計 實例 265
10.3.1 組成與功能 265
10.3.2 設(shè)計參數(shù)與性能指標 266
10.3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 267
10.3.4 運動學(xué)及動力學(xué)分析 267
10.3.5 機械系統(tǒng)設(shè)計 270
10.3.6 能源系統(tǒng)設(shè)計 272
10.3.7 控制系統(tǒng)設(shè)計 273
10.3.8 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 274
10.3.9 傳感系統(tǒng)設(shè)計 275
10.3.10 軟件系統(tǒng)設(shè)計 281
10.3.11 運動控制應(yīng)用 283
10.4 E100 變電站智能巡檢機器人設(shè)計 實例 288
10.4.1 組成與功能 288
10.4.2 設(shè)計參數(shù)與性能指標 289
10.4.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 290
10.4.4 運動學(xué)及動力學(xué)分析 290
10.4.5 機械系統(tǒng)設(shè)計 292
10.4.6 能源系統(tǒng)設(shè)計 294
10.4.7 控制系統(tǒng)設(shè)計 295
10.4.8 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 296
10.4.9 傳感系統(tǒng)設(shè)計 296
習(xí)題 299
參考文獻 300