工業機器人技術與應用

第1章 工業機器人概述 001
1.1 工業機器人的基礎知識 002
1.1.1 工業機器人的發展背景 002
1.1.2 工業機器人的概念特征 002
1.1.3 工業機器人的系統構成 004
1.1.4 工業機器人的關鍵技術 006
1.1.5 工業機器人的應用領域 007
1.2 工業機器人的類型劃分 009
1.2.1 根據拓撲結構分類 009
1.2.2 根據坐標系分類 012
1.2.3 根據控制方式分類 016
1.3 工業機器人的技術參數 017
1.3.1 自由度 017
1.3.2 精度 019
1.3.3 工作空間 020
1.3.4 最大速度 020
1.3.5 承載能力 021

第2章 工業機器人機械系統 022
2.1 工業機器人的機械結構 023
2.1.1 機身部件 023
2.1.2 手臂部件 027
2.1.3 手腕部件 030
2.1.4 手部部件 032
2.2 工業機器人的驅動機構 036
2.2.1 液壓驅動系統 036
2.2.2 氣動驅動系統 038
2.2.3 電動驅動系統 042
2.2.4 驅動系統的選用原則 044
2.3 工業機器人的傳動機構 045
2.3.1 直線傳動機構 045
2.3.2 旋轉傳動機構 047

第3章 工業機器人運動軌跡規劃 050
3.1 工業機器人的路徑規劃 051
3.1.1 模板匹配路徑規劃技術 051
3.1.2 人工勢場路徑規劃技術 052
3.1.3 地圖構建路徑規劃技術 052
3.1.4 人工智能路徑規劃技術 054
3.2 工業機器人的軌跡規劃 055
3.2.1 軌跡規劃概述及其分類 055
3.2.2 笛卡兒空間軌跡規劃 056
3.2.3 關節空間軌跡規劃 058
3.2.4 最優軌跡規劃算法 061
 
第4章 工業機器人感知系統 064
4.1 工業機器人感知系統概述 065
4.1.1 感知系統的構成與原理 065
4.1.2 機器人傳感器的分類 066
4.1.3 感知系統的性能指標 069
4.2 工業機器人內部傳感器 071
4.2.1 位置傳感器 071
4.2.2 速度傳感器 074
4.2.3 加速度傳感器 075
4.2.4 扭矩傳感器 076
4.3 工業機器人外部傳感器 078
4.3.1 接近覺傳感器 079
4.3.2 觸覺傳感器 081
4.3.3 力覺傳感器 083
4.3.4 視覺傳感器 084
4.4 多傳感器信息融合技術應用 086
4.4.1 多傳感器信息融合的基本原理 086
4.4.2 多傳感器信息融合的系統構建 087
4.4.3 多傳感器信息融合的技術路徑 089
4.4.4 多傳感器信息融合的關鍵問題 090

第5章 工業機器人控制系統 092
5.1 工業機器人控制系統概述 093
5.1.1 工業機器人控制系統的特點 093
5.1.2 工業機器人控制系統的功能 093
5.1.3 工業機器人控制系統的組成 094
5.1.4 工業機器人控制系統的分類 096
5.2 工業機器人的控制方式 099
5.2.1 點位控制 099
5.2.2 連續軌跡控制 100
5.2.3 力矩控制 100
5.2.4 智能控制 101
5.3 基於PLC控制的工業機器人系統 103
5.3.1 PLC控制技術的原理與特性 103
5.3.2 工業機器人PLC控制系統的實現 104
5.3.3 工業機器人PLC控制系統的設計 106
5.3.4 PLC控制技術在工業機器人中的應用 107

第6章 工業機器人編程操作 110
6.1 工業機器人的編程語言 111
6.1.1 機器人編程語言的發展 111
6.1.2 動作級編程語言 112
6.1.3 對象級編程語言 113
6.1.4 任務級編程語言 113
6.2 工業機器人的編程技術 114
6.2.1 示教編程技術 114
6.2.2 離線編程技術 116
6.2.3 自主編程技術 118
6.2.4 基於增強現實的編程技術 119

第7章 工業機器人虛擬仿真 120
7.1 工業機器人虛擬仿真技術的應用 121
7.1.1 虛擬仿真技術賦能智能制造 121
7.1.2 全球主流的虛擬仿真軟件平台 121
7.1.3 ABB RobotStudio虛擬仿真應用 125
7.1.4 Tecnomatix虛擬仿真應用 128
7.2 基於RobotStudio的機器人碼垛系統設計 130
7.2.1 機器人碼垛系統總體方案設計 130
7.2.2 機器人碼垛運動仿真與優化設計 133
7.2.3 機器人碼垛工作站虛擬仿真設計 134
7.3 基於RoboGuide平台下仿真環境設計 135
7.3.1 RoboGuide功能模塊與仿真步驟 135
7.3.2 基於RoboGuide的建模設計 137
7.3.3 基於RoboGuide的虛擬工廠環境設計 139

第8章 焊接機器人技術與應用 141
8.1 焊接機器人的基礎知識 142
8.1.1 焊接機器人的發展歷程 142
8.1.2 工業焊接的原理與方法 143
8.1.3 焊接機器人的類型劃分 144
8.1.4 焊接機器人的發展趨勢 147
8.2 焊接機器人的關鍵技術 148
8.2.1 焊縫識別跟蹤技術 148
8.2.2 離線編程與路徑規劃技術 149
8.2.3 多機器人協調控制技術 151
8.2.4 專用弧焊電源技術 151
8.2.5 虛擬仿真技術 152
8.2.6 遙控焊接技術 153
8.3 焊接機器人的應用領域 154
8.3.1 汽車制造領域 154
8.3.2 工程機械領域 155
8.3.3 船舶建造領域 157
8.3.4 鋼結構建築領域 159

第9章 AGV搬運機器人技術與應用 161
9.1 AGV搬運機器人的基礎知識 162
9.1.1 AGV搬運機器人的系統構成 162
9.1.2 AGV搬運機器人的關鍵技術 164
9.1.3 AGV搬運機器人的應用場景 166
9.1.4 基於AGV的智能物流倉儲系統 167
9.2 AGV導引技術及工作原理 169
9.2.1 磁釘導引技術 169
9.2.2 磁條導航技術 170
9.2.3 激光導航技術 170
9.2.4 電磁導航技術 172
9.2.5 視覺導航技術 172
9.2.6 激光SLAM導航技術 173
9.3 基於AGV/AMR的大規模定制 175
9.3.1 AGV/AMR的典型機構形式 175
9.3.2 AGV/AMR的軟件關鍵技術 177
9.3.3 基於AGV/AMR的大規模定制應用 179

第10章 裝配機器人技術與應用 182
10.1 裝配機器人的基礎知識 183
10.1.1 裝配機器人定義與分類 183
10.1.2 裝配機器人的基本組成 184
10.1.3 裝配機器人的關鍵技術 186
10.1.4 我國裝配機器人的發展趨勢 188
10.2 基於機器人的自動化裝配應用 188
10.2.1 機器人自動化裝配的價值 188
10.2.2 機器人自動化裝配的關鍵技術 190
10.2.3 機器人自動化裝配的應用策略 192
10.3 裝配機器人在航空領域的應用 193
10.3.1 裝配狀態感知 193
10.3.2 裝配智能控制 194
10.3.3 人機協同裝配 194
10.3.4 典型應用場景 195

參考文獻 197