工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)

基礎(chǔ)認知篇
項目一工業(yè)機器人概述　2
項目引入　2
知識圖譜　3
任務(wù)一機器人的由來　3
【任務(wù)描述】　3
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　3
【思考與練習(xí)】　5
任務(wù)二機器人的定義　5
【任務(wù)描述】　5
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　5
一、國際上機器人的幾種
定義　5
二、工業(yè)機器人的定義　6
【思考與練習(xí)】　6
任務(wù)三工業(yè)機器人發(fā)展史和發(fā)展
趨勢　7
【任務(wù)描述】　7
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　7
一、工業(yè)機器人發(fā)展史　7
二、工業(yè)機器人發(fā)展趨勢　14
【思考與練習(xí)】　15
項目總結(jié)　15
項目習(xí)題　16
項目二工業(yè)機器人分類和技術(shù)參數(shù)　17
項目引入　17
知識圖譜　18
任務(wù)一　根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)分類　18
【任務(wù)描述】　18
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　18
一、串聯(lián)結(jié)構(gòu)機器人　18
二、并聯(lián)結(jié)構(gòu)機器人　19
三、混合結(jié)構(gòu)機器人　20
【思考與練習(xí)】　21
任務(wù)二根據(jù)坐標系分類　21
【任務(wù)描述】　21
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　21
一、直角坐標機器人　21
二、圓柱坐標機器人　22
三、球坐標機器人　23
四、關(guān)節(jié)機器人　23
【思考與練習(xí)】　25
任務(wù)三根據(jù)控制方式分類　25
【任務(wù)描述】　25
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　25
一、非伺服控制機器人　25
二、伺服控制機器人　26
【思考與練習(xí)】　26
任務(wù)四工業(yè)機器人技術(shù)參數(shù)　26
【任務(wù)描述】　26
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　26
一、自由度　27
二、定位精度　28
三、重復(fù)性或重復(fù)定位
精度　28
四、工作空間　29
五、最大速度　29
六、承載能力　29
【思考與練習(xí)】　30
項目總結(jié)　30
項目習(xí)題　30
項目三工業(yè)機器人編程技術(shù)　33
項目引入　33
知識圖譜　34
任務(wù)一編程概述　34
【任務(wù)描述】　34
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　34
一、編程類型　35
二、編程語言類型　35
三、編程方式　36
【思考與練習(xí)】　37
任務(wù)二在線編程　37
【任務(wù)描述】　37
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　37
一、在線編程方式　37
二、在線編程實例　38
【思考與練習(xí)】　40
任務(wù)三離線編程　40
【任務(wù)描述】　40
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　40
一、離線編程方式　40
二、離線編程軟件　41
三、離線編程實例　43
【思考與練習(xí)】　47
項目總結(jié)　47
項目習(xí)題　47
組成進階篇
項目四工業(yè)機器人機械部分　50
項目引入　50
知識圖譜　51
任務(wù)一工業(yè)機器人末端執(zhí)行器　53
【任務(wù)描述】　53
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　53
一、末端執(zhí)行器分類　53
二、夾鉗式末端執(zhí)行器　54
三、吸附式末端執(zhí)行器　57
四、專用末端執(zhí)行器　59
五、工具快換裝置　60
六、多工位換接裝置　60
【思考與練習(xí)】　61
任務(wù)二工業(yè)機器人手腕　61
【任務(wù)描述】　61
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　62
一、手腕運動形式　62
二、手腕自由度　62
三、柔順手腕結(jié)構(gòu)　64
【思考與練習(xí)】　65
任務(wù)三工業(yè)機器人手臂　65
【任務(wù)描述】　65
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　65
一、手臂特點　65
二、手臂分類　67
【思考與練習(xí)】　68
任務(wù)四工業(yè)機器人腰部　68
【任務(wù)描述】　68
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　68
【思考與練習(xí)】　69
任務(wù)五工業(yè)機器人基座　69
【任務(wù)描述】　69
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　69
一、固定式基座　69
二、移動式基座　70
【思考與練習(xí)】　71
任務(wù)六工業(yè)機器人驅(qū)動裝置　71
【任務(wù)描述】　71
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　71
一、電動驅(qū)動式　72
二、液壓驅(qū)動式　74
三、氣動驅(qū)動式　75
【思考與練習(xí)】　76
任務(wù)七工業(yè)機器人傳動裝置　76
【任務(wù)描述】　76
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　76
一、軸承　77
二、絲杠　78
三、齒輪　80
四、星形齒輪　83
五、RV減速器　84
六、諧波齒輪　87
七、同步帶　88
八、纜繩　89
【思考與練習(xí)】　90
項目總結(jié)　90
項目習(xí)題　91
項目五工業(yè)機器人傳感部分　92
項目引入　92
知識圖譜　93
任務(wù)一工業(yè)機器人傳感器概述　94
【任務(wù)描述】　94
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　94
一、傳感器定義　94
二、工業(yè)機器人傳感器
分類　94
【思考與練習(xí)】　95
任務(wù)二傳感器性能指標　96
【任務(wù)描述】　96
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　96
一、靈敏度　96
二、線性度　96
三、測量范圍　96
四、精度　96
五、重復(fù)性　97
六、分辨率　97
七、響應(yīng)時間　97
八、抗干擾能力　97
【思考與練習(xí)】　97
任務(wù)三位置傳感器　98
【任務(wù)描述】　98
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　98
一、電位器式傳感器　98
二、光電編碼器　99
三、旋轉(zhuǎn)變壓器　101
【思考與練習(xí)】　102
任務(wù)四角速度傳感器　102
【任務(wù)描述】　102
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　102
一、相對式光電編碼器　102
二、測速發(fā)電機　102
【思考與練習(xí)】　103
任務(wù)五接近覺傳感器　103
【任務(wù)描述】　103
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　103
一、電容式傳感器　104
二、電感式傳感器　104
三、光電式傳感器　105
四、超聲波式傳感器　107
五、距離傳感器　109
【思考與練習(xí)】　110
任務(wù)六觸覺傳感器　110
【任務(wù)描述】　110
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　110
一、接觸式傳感器　111
二、壓覺傳感器　112
三、滑覺傳感器　113
【思考與練習(xí)】　115
任務(wù)七力/扭矩傳感器　115
【任務(wù)描述】　115
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　115
【思考與練習(xí)】　117
任務(wù)八視覺傳感器　117
【任務(wù)描述】　117
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　117
【思考與練習(xí)】　121
任務(wù)九各類傳感器組合使用　121
【任務(wù)描述】　121
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　122
【思考與練習(xí)】　122
項目總結(jié)　122
項目習(xí)題　123
項目六工業(yè)機器人控制部分　124
項目引入　124
知識圖譜　125
任務(wù)一工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
概述　126
【任務(wù)描述】　126
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　126
一、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
功能　126
二、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
特點　127
三、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
組成　127
【思考與練習(xí)】　129
任務(wù)二工業(yè)機器人控制方式　130
【任務(wù)描述】　130
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　130
一、工業(yè)機器人運動
控制　130
二、工業(yè)機器人力控制　133
【思考與練習(xí)】　134
任務(wù)三控制系統(tǒng)數(shù)字化實現(xiàn)　135
【任務(wù)描述】　135
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　135
【思考與練習(xí)】　136
任務(wù)四示教控制坐標系　137
【任務(wù)描述】　137
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　137
【思考與練習(xí)】　142
項目總結(jié)　142
項目習(xí)題　142
運動高級篇
項目七工業(yè)機器人運動學(xué)基礎(chǔ)　144
項目引入　144
知識圖譜　145
任務(wù)一工業(yè)機器人數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　145
【任務(wù)描述】　145
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　146
一、空間點表示　146
二、空間向量表示　146
三、坐標系表示　147
四、坐標系在固定參考坐
標系中的表示　147
五、剛體表示　147
【思考與練習(xí)】　148
任務(wù)二工業(yè)機器人軸與坐標系　148
【任務(wù)描述】　148
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　149
一、工業(yè)機器人軸　149
二、工業(yè)機器人坐標系　150
【思考與練習(xí)】　151
任務(wù)三工業(yè)機器人位姿描述　151
【任務(wù)描述】　151
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　151
一、剛體位姿描述　151
二、位姿齊次坐標描述　153
【思考與練習(xí)】　154
任務(wù)四工業(yè)機器人坐標變換　154
【任務(wù)描述】　154
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　154
一、坐標變換　154
二、齊次坐標變換　157
【思考與練習(xí)】　159
任務(wù)五工業(yè)機器人D-H建模　160
【任務(wù)描述】　160
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　160
一、工業(yè)機器人運動
簡圖　160
二、標準D-H建模　162
三、改進D-H建?！?64
【思考與練習(xí)】　166
項目總結(jié)　166
項目習(xí)題　167
項目八工業(yè)機器人運動學(xué)計算　169
項目引入　169
知識圖譜　170
任務(wù)一工業(yè)機器人正運動學(xué)
計算　170
【任務(wù)描述】　170
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　171
【思考與練習(xí)】　171
任務(wù)二工業(yè)機器人逆運動學(xué)
計算　172
【任務(wù)描述】　172
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　172
【思考與練習(xí)】　173
任務(wù)三工業(yè)機器人雅克比矩陣
計算　173
【任務(wù)描述】　173
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　173
【思考與練習(xí)】　175
項目總結(jié)　175
項目習(xí)題　175
應(yīng)用拓展篇
項目九工業(yè)機器人典型應(yīng)用　178
項目引入　178
知識圖譜　179
任務(wù)一工業(yè)機器人外圍設(shè)備　179
【任務(wù)描述】　179
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　180
【思考與練習(xí)】　180
任務(wù)二焊接機器人　180
【任務(wù)描述】　180
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　180
一、焊接機器人系統(tǒng)
組成　181
二、點焊機器人　183
三、弧焊機器人　185
【思考與練習(xí)】　188
任務(wù)三噴涂機器人　189
【任務(wù)描述】　189
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　189
【思考與練習(xí)】　192
任務(wù)四裝配機器人　192
【任務(wù)描述】　192
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　192
【思考與練習(xí)】　195
任務(wù)五搬運機器人　195
【任務(wù)描述】　195
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　195
【思考與練習(xí)】　196
任務(wù)六輪式移動機器人與AGV　196
【任務(wù)描述】　196
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　196
【思考與練習(xí)】　202
任務(wù)七其他類型機器人　202
【任務(wù)描述】　202
【任務(wù)學(xué)習(xí)】　202
【思考與練習(xí)】　204
項目總結(jié)　204
項目習(xí)題　205
參考文獻　206