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基础知识篇1

第1章 绪论1

1.1 机器人的基本概念与发展历程1

1.1.1 机器人的基本概念1

1.1.2 机器人的发展历程2

1.2 机器人的分类4

1.3 机器人的系统组成及技术参数5

1.3.1 机器人系统的基本组成5

1.3.2 机器人的技术参数6

习题8

第2章 机器人的运动机构与执行机构9

2.1 常见运动机构9

2.1.1 直线运动机构9

2.1.2 旋转运动机构11

2.1.3 减速运动机构13

2.2 工业机器人常见运动形式16

2.3 移动机器人常见的移动机构18

2.4 机器人执行机构23

2.4.1 液压驱动23

2.4.2 气压驱动25

2.4.3 电气驱动26

习题28

第3章 机器人的感知系统29

3.1 传感器概述29

3.1.1 机器人对传感器的要求29

3.1.2 常用传感器的特性30

3.1.3 机器人传感器的分类32

3.2 常用内部传感器33

3.2.1 位置传感器33

3.2.2 速度传感器36

3.2.3 加速度传感器38

3.2.4 倾斜角传感器39

3.2.5 力觉传感器40

3.3 常用外部传感器42

3.3.1 视觉传感器42

3.3.2 触觉传感器45

3.3.3 接近度传感器48

3.4 焊接机器人传感器系统52

3.4.1 电弧传感系统52

3.4.2 超声传感跟踪系统54

3.4.3 视觉传感跟踪系统56

3.5 装配机器人传感器系统58

3.5.1 位姿传感器58

3.5.2 柔性腕力传感器61

3.5.3 工件识别传感器62

3.5.4 装配机器人视觉传感技术64

3.5.5 多传感器信息融合装配机器人65

习题66

第4章 机器人的控制系统67

4.1 机器人控制系统及其功能67

4.2 PUMA560机器人控制系统的硬件组成68

4.3 机器人控制器的软件组成69

4.4 常用编程语言71

4.5 几种典型的机器人控制系统举例74

4.5.1 PUMA562机器人控制系统74

4.5.2 FANAC机器人控制系统81

习题82

工业机器人篇83

第5章 机器人的运动学83

5.1 机器人位置与姿态的描述83

5.2 坐标变换86

5.3 齐次坐标变换87

5.4 机器人正向运动学91

5.4.1 正向运动方程的变换矩阵91

5.4.2 正向运动方程的求解94

5.5 机器人逆向运动学99

5.5.1 逆向运动学问题的多解性与可解性99

5.5.2 逆向运动方程的求解99

5.6 机器人的雅可比矩阵108

5.6.1 微分运动108

5.6.2 雅可比矩阵111

习题116

第6章 机器人的动力学117

6.1 刚体动力学117

6.2 机器人动力学建模120

6.2.1 n自由度机器人操作臂动力学方程120

6.2.2 机器人操作臂动力学方程系数的简化123

6.2.3 考虑非刚体效应的动力学模型124

6.3 动力学仿真125

习题125

第7章 工业机器人的常用控制方法126

7.1 工业机器人控制的特点及分类126

7.1.1 工业机器人控制的特点126

7.1.2 工业机器人控制的分类127

7.2 机器人的位置控制127

7.2.1 基于直流伺服电动机的单关节控制127

7.2.2 基于交流伺服电动机的单关节控制130

7.2.3 操作臂的多关节控制132

7.3 机器人的力控制132

7.3.1 质量—弹簧系统的力控制133

7.3.2 力／位混合控制134

7.4 机器人的现代控制技术136

7.4.1 机器人的自适应控制136

7.4.2 机器人的滑模变结构控制141

7.5 机器人的智能控制技术144

7.5.1 机器人的学习控制144

7.5.2 机器人的模糊控制146

习题148

第8章 工业机器人的轨迹规划149

8.1 机器人轨迹规划149

8.1.1 关节空间描述与直角坐标空间描述149

8.1.2 轨迹规划的基本原理150

8.2 关节空间的轨迹规划152

8.3 直角坐标空间的轨迹规划158

习题160

移动机器人篇161

第9章 移动机器人概述161

9.1 移动机器人的体系结构161

9.1.1 分层递阶式体系结构161

9.1.2 反应式体系结构162

9.1.3 混合式体系结构163

9.2 移动机器人的运动学模型163

习题165

第10章 移动机器人的定位与导航166

10.1 移动机器人的定位166

10.2 环境地图的表示167

10.3 移动机器人的路径规划169

10.4 移动机器人的导航172

10.4.1 移动机器人的导航方式172

10.4.2 基于多传感器信息融合的移动机器人导航173

10.4.3 基于混合方法的移动机器人导航173

10.4.4 导航技术的应用173

习题174

应用篇175

第11章 工业机器人应用实例175

11.1 工业机器人的应用范围175

11.2 机器人的总体设计175

11.2.1 系统分析175

11.2.2 技术设计177

11.3 焊接机器人178

11.3.1 弧焊机器人178

11.3.2 点焊机器人181

11.4 喷漆机器人183

11.4.1 液压喷漆机器人184

11.4.2 电动喷漆机器人185

第12章 移动机器人应用实例187

12.1 概述187

12.2 自动导引车的导引方式188

12.3 自主循迹机器人190

12.3.1 摄像头工作原理190

12.3.2 边缘检测算法191

12.3.3 双峰边缘跟踪算法191

12.3.4 路径识别191

12.3.5 控制方法192

附录 有关术语英汉对照193

参考文献203