简介
作为机械类、近机械类专业课教材，《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：机器人技术基础（第2版）》第一版受到全国应用型本科院校广大师生的欢迎和肯定，被评为江苏省立项精品教材及普通高等教育“十一五”国家级规划教材。 本次修订旨在跟进机器人技术迅速发展的步伐，进一步突出应用型本科及CDIO工程教育的特点，使学生更好地理解和掌握机器人技术的基本内容。修订过程中，对部分章节内容进行了补充和完善，适当调整了章节次序，对涉及新国家标准的内容进行了相应更新；根据近年来机器人学的发展及编者在机器人科研项目中的研究成果，部分重点章节增加了计算或设计实例；增加了机器人课程实验示例，并将其作为附录。本次修订始终遵循下述原则：注重理论系统性，突出工程应用性，力求选材新颖性，提高文字可读性。 《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：机器人技术基础（第2版）》的主要内容包括绪论、机器人本体结构、机器人运动学、机器人动力学、机器人轨迹规划，机器人控制系统、机器人语言与编程、工业机器人、操纵型机器人、智能机器人及附录。与《普通高等教育“十一五”国家级规划教材：机器人技术基础（第2版）》配套的多媒体课件附于书后，随书赠送。 本书可作为应用型本科机械类、近机械类各专业的教材，也可作为远程教育、成人教育、高等职业教育的教学用书，还可作为自学人员及机器人工程技术人员的参考书。
目录
主要符号表
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 机器人发展简史
1.1.2 机器人的定义
1.1.3 机器人技术的研究领域与相关学科
1.2 机器人的分类
1.2.1 按机器人的开发内容与应用分类
1.2.2 按机器人的发展程度分类
1.2.3 按机器人的性能指标分类
1.2.4 按机器人的结构形式分类
1.2.5 按坐标形式分类
1.2.6 按控制方式分类
1.2.7 按驱动方式分类
1.2.8 按机器人工作时的机座可动性分类
1.3 机器人的组成
1.4 机器人的技术参数
1.4.1 机器人的主要技术参数
1.4.2 MOTOMANUP6型通用工业机器人的技术参数
1.4.3 MOTOMANEA1400型弧焊机器人的技术参数
习题
第2章 机器人本体结构
2.1 概述
2.1.1 机器人本体的基本结构形式
2.1.2 机器人本体材料的选择
2.2 机身及臂部结构
2.2.1 机身结构的基本形式和特点
2.2.2 臂部结构的基本形式和特点
2.2.3 机器人的平稳性和臂杆平衡方法
2.3 腕部及手部结构
2.3.1 腕部结构的基本形式和特点
2.3.2 手部结构的基本形式和特点
2.4 传动及行走机构
2.4.1 传动机构的基本形式和特点
2.4.2 行走机构的基本形式和特点
习题
第3章 机器人运动学
3.1 齐次坐标与位姿表示
3.1.1 齐次坐标
3.1.2 位姿表示
3.2 齐次变换
3.2.1 旋转的齐次变换
3.2.2 平移的齐次变换
3.2.3 复合变换
3.3 机器人的位姿分析
3.3.1 杆件坐标系的建立
3.3.2 连杆坐标系间的变换矩阵
3.4 机器人正向运动学
3.4.1 斯坦福机器人运动方程
3.4.2 PUMA560型机器人运动学方程
3.5 机器人逆向运动学
3.5.1 逆向运动学的解
3.5.2 逆向运动学求解实例
3.6 苹果采摘机械手运动学分析实例
习题
第4章 机器人动力学
4.1 机器人雅可比
4.1.1 机器人雅可比的定义
4.1.2 机器人速度分析
4.1.3 机器人雅可比讨论
4.2 机器人静力分析
4.2.1 操作臂的力和力矩平衡
4.2.2 机器人力雅可比
4.2.3 机器人静力计算
4.3 机器人动力学方程
4.3.1 欧拉方程
4.3.2 拉格朗日方程
4.3.3 平面关节机器人动力学分析
4.4 机器人的动态特性
习题
第5章 机器人轨迹规划
5.1 概述
5.1.1 机器人轨迹的概念
5.1.2 轨迹规划的一般性问题
5.1.3 轨迹的生成方式
5.1.4 轨迹规划涉及的主要问题
5.2 插补方式分类与轨迹控制
5.2.1 插补方式分类
5.2.2 机器人轨迹控制过程
5.3 机器人轨迹插值计算
5.3.1 直线插补
5.3.2 圆弧插补
5.3.3 定时插补与定距插补
5.3.4 关节空间插补
5.4 机器人手部路径的轨迹规划
5.4.1 操作对象的描述
5.4.2 作业的描述
习题
第6章 机器人控制系统
6.1 机器人传感器
6.1.1 机器人传感器的特点和要求
6.1.2 机器人内部传感器
6.1.3 机器人外部传感器
6.2 驱动与运动控制系统
6.2.1 概述
6.2.2 基于计算机和芯片的运动控制器设计
6.2.3 基于PC技术的运动控制(卡)器
6.2.4 机器人的伺服执行机构
6.2.5 MOTOMAN UP6型机器人的运动控制
6.3 控制理论与算法
6.3.1 机器人分解运动的速度控制
6.3.2 机器人分解运动的加速度控制
6.3.3 力和力矩的控制
习题
第7章 机器人语言与编程
7.1 概述
7.2 编程语言类型
7.2.1 动作级编程语言
7.2.2 对象级编程语言
7.2.3 任务级编程语言
7.3 编程语言系统
7.3.1 编程语言系统的组成
7.3.2 编程语言系统的基本功能
7.4 常用的机器人编程语言
7.4.1 VAL语言
7.4.2 SIGIA语言
7.4.3 IML语言
7.4.4 AL语言
7.5 机器人离线编程
7.5.1 机器人离线编程的特点及功能
7.5.2 机器人离线编程系统的结构
7.5.3 MOTOMAN UP6型机器人离线编程仿真系统
习题
第8章 工业机器人
8.1 焊接机器人
8.1.1 概述
8.1.2 弧焊机器人工作站
8.1.3 弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计实例
8.2 搬运及码垛机器人工作站
8.2.1 纸浆成品搬运机器人工作站
8.2.2 汽车搬运机器人工作站
8.2.3 码垛机器人工作站
8.3 喷涂机器人
8.3.1 EP-500S小型电动喷涂机器人
8.3.2 EP-500S小型电动喷涂机器人在自动喷涂生产线上的应用
8.4 装配机器人
8.4.1 FANUC公司的电动机自动装配线
8.4.2 西屋公司的APAS系统
8.4.3 日立经验学习机器人装配系统
习题
第9章 操纵型机器人
9.1 概述
9.1.1 操纵型机器人的分类与应用
9.1.2 操纵型机器人的结构特点
9.2 操纵型机器人的控制
9.2.1 操纵型机器人的控制特点
9.2.2 操纵型机器人的控制设计
9.3 操纵型机器人实例
9.3.1 服务机器人
9.3.2 水下机器人
9.3.3 清扫机器人
9.3.4 割草机器人
9.3.5 果蔬采摘机器人
习题
第10章 智能机器人
10.1 概述
10.1.1 智能机器人技术的形成
10.1.2 智能机器人的应用
10.1.3 智能机器人的普及
10.2 智能机器人的新型驱动元件
10.2.1 静电驱动器
10.2.2 形状记忆合金驱动器
10.2.3 压电效应驱动器
10.2.4 磁致伸缩驱动器
10.2.5 人工肌肉
10.3 智能机器人的控制技术
10.3.1 智能机器人的模糊控制
10.3.2 智能机器人的人工神经网络控制
10.4 智能机器人的视觉技术
10.4.1 人的视觉原理
10.4.2 机器人视觉系统的组成
10.4.3 图像的预处理
10.4.4 图像的分割
10.4.5 机器人视觉系统的应用
10.5 智能机器人的发展与展望
10.5.1 智能机器人的发展趋势
10.5.2 智能机器人的发展展望
10.6 机器人焊缝视觉跟踪技术实例
习题
附录 机器人课程实验示例
实验示例一 慧鱼机器人模型组装综合实验
实验示例二 MOTOMAN机器人焊枪动作与编程实验
参考文献
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 机器人发展简史
1.1.2 机器人的定义
1.1.3 机器人技术的研究领域与相关学科
1.2 机器人的分类
1.2.1 按机器人的开发内容与应用分类
1.2.2 按机器人的发展程度分类
1.2.3 按机器人的性能指标分类
1.2.4 按机器人的结构形式分类
1.2.5 按坐标形式分类
1.2.6 按控制方式分类
1.2.7 按驱动方式分类
1.2.8 按机器人工作时的机座可动性分类
1.3 机器人的组成
1.4 机器人的技术参数
1.4.1 机器人的主要技术参数
1.4.2 MOTOMANUP6型通用工业机器人的技术参数
1.4.3 MOTOMANEA1400型弧焊机器人的技术参数
习题
第2章 机器人本体结构
2.1 概述
2.1.1 机器人本体的基本结构形式
2.1.2 机器人本体材料的选择
2.2 机身及臂部结构
2.2.1 机身结构的基本形式和特点
2.2.2 臂部结构的基本形式和特点
2.2.3 机器人的平稳性和臂杆平衡方法
2.3 腕部及手部结构
2.3.1 腕部结构的基本形式和特点
2.3.2 手部结构的基本形式和特点
2.4 传动及行走机构
2.4.1 传动机构的基本形式和特点
2.4.2 行走机构的基本形式和特点
习题
第3章 机器人运动学
3.1 齐次坐标与位姿表示
3.1.1 齐次坐标
3.1.2 位姿表示
3.2 齐次变换
3.2.1 旋转的齐次变换
3.2.2 平移的齐次变换
3.2.3 复合变换
3.3 机器人的位姿分析
3.3.1 杆件坐标系的建立
3.3.2 连杆坐标系间的变换矩阵
3.4 机器人正向运动学
3.4.1 斯坦福机器人运动方程
3.4.2 PUMA560型机器人运动学方程
3.5 机器人逆向运动学
3.5.1 逆向运动学的解
3.5.2 逆向运动学求解实例
3.6 苹果采摘机械手运动学分析实例
习题
第4章 机器人动力学
4.1 机器人雅可比
4.1.1 机器人雅可比的定义
4.1.2 机器人速度分析
4.1.3 机器人雅可比讨论
4.2 机器人静力分析
4.2.1 操作臂的力和力矩平衡
4.2.2 机器人力雅可比
4.2.3 机器人静力计算
4.3 机器人动力学方程
4.3.1 欧拉方程
4.3.2 拉格朗日方程
4.3.3 平面关节机器人动力学分析
4.4 机器人的动态特性
习题
第5章 机器人轨迹规划
5.1 概述
5.1.1 机器人轨迹的概念
5.1.2 轨迹规划的一般性问题
5.1.3 轨迹的生成方式
5.1.4 轨迹规划涉及的主要问题
5.2 插补方式分类与轨迹控制
5.2.1 插补方式分类
5.2.2 机器人轨迹控制过程
5.3 机器人轨迹插值计算
5.3.1 直线插补
5.3.2 圆弧插补
5.3.3 定时插补与定距插补
5.3.4 关节空间插补
5.4 机器人手部路径的轨迹规划
5.4.1 操作对象的描述
5.4.2 作业的描述
习题
第6章 机器人控制系统
6.1 机器人传感器
6.1.1 机器人传感器的特点和要求
6.1.2 机器人内部传感器
6.1.3 机器人外部传感器
6.2 驱动与运动控制系统
6.2.1 概述
6.2.2 基于计算机和芯片的运动控制器设计
6.2.3 基于PC技术的运动控制(卡)器
6.2.4 机器人的伺服执行机构
6.2.5 MOTOMAN UP6型机器人的运动控制
6.3 控制理论与算法
6.3.1 机器人分解运动的速度控制
6.3.2 机器人分解运动的加速度控制
6.3.3 力和力矩的控制
习题
第7章 机器人语言与编程
7.1 概述
7.2 编程语言类型
7.2.1 动作级编程语言
7.2.2 对象级编程语言
7.2.3 任务级编程语言
7.3 编程语言系统
7.3.1 编程语言系统的组成
7.3.2 编程语言系统的基本功能
7.4 常用的机器人编程语言
7.4.1 VAL语言
7.4.2 SIGIA语言
7.4.3 IML语言
7.4.4 AL语言
7.5 机器人离线编程
7.5.1 机器人离线编程的特点及功能
7.5.2 机器人离线编程系统的结构
7.5.3 MOTOMAN UP6型机器人离线编程仿真系统
习题
第8章 工业机器人
8.1 焊接机器人
8.1.1 概述
8.1.2 弧焊机器人工作站
8.1.3 弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计实例
8.2 搬运及码垛机器人工作站
8.2.1 纸浆成品搬运机器人工作站
8.2.2 汽车搬运机器人工作站
8.2.3 码垛机器人工作站
8.3 喷涂机器人
8.3.1 EP-500S小型电动喷涂机器人
8.3.2 EP-500S小型电动喷涂机器人在自动喷涂生产线上的应用
8.4 装配机器人
8.4.1 FANUC公司的电动机自动装配线
8.4.2 西屋公司的APAS系统
8.4.3 日立经验学习机器人装配系统
习题
第9章 操纵型机器人
9.1 概述
9.1.1 操纵型机器人的分类与应用
9.1.2 操纵型机器人的结构特点
9.2 操纵型机器人的控制
9.2.1 操纵型机器人的控制特点
9.2.2 操纵型机器人的控制设计
9.3 操纵型机器人实例
9.3.1 服务机器人
9.3.2 水下机器人
9.3.3 清扫机器人
9.3.4 割草机器人
9.3.5 果蔬采摘机器人
习题
第10章 智能机器人
10.1 概述
10.1.1 智能机器人技术的形成
10.1.2 智能机器人的应用
10.1.3 智能机器人的普及
10.2 智能机器人的新型驱动元件
10.2.1 静电驱动器
10.2.2 形状记忆合金驱动器
10.2.3 压电效应驱动器
10.2.4 磁致伸缩驱动器
10.2.5 人工肌肉
10.3 智能机器人的控制技术
10.3.1 智能机器人的模糊控制
10.3.2 智能机器人的人工神经网络控制
10.4 智能机器人的视觉技术
10.4.1 人的视觉原理
10.4.2 机器人视觉系统的组成
10.4.3 图像的预处理
10.4.4 图像的分割
10.4.5 机器人视觉系统的应用
10.5 智能机器人的发展与展望
10.5.1 智能机器人的发展趋势
10.5.2 智能机器人的发展展望
10.6 机器人焊缝视觉跟踪技术实例
习题
附录 机器人课程实验示例
实验示例一 慧鱼机器人模型组装综合实验
实验示例二 MOTOMAN机器人焊枪动作与编程实验
参考文献
机器人技术基础
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