机械设计手册 机器人与机器人装备 单行本 第6版 闻邦椿 编 专业科技 文轩网

出版说明
前言
第26篇机器人与机器人装备
第1章概述
1机器人与机器人系统26-3
1.1机器人26-3
1.2工业机器人26-3
1.3服务机器人26-4
2机器人专用术语26-5
2.1有关机械结构、几何学和运动学的术语26-5
2.2有关编程、控制和安全、性能、感知与导航的术语26-5
2.3机器人的分类26-8
3工业机器人性能规范和测试方法26-10
3.1工业机器人性能指标26-10
3.2工业机器人测试方法26-11
4机器人的新发展与发展趋势26-11
第2章串联机器人
1串联机器人的结构与坐标形式26-13
1.1串联机器人的结构26-13
1.2自由度26-13
1.3工业机器人运动的坐标形式26-14
2串联机器人的结构型式及其特点26-14
3机器人运动学与动力学26-15
3.1基本定义26-15
3.2机器人运动学正问题26-16
3.3机器人运动学逆问题26-17
3.4变换方程26-17
3.5微分关系式26-17
3.5.1微分平移变换26-17
3.5.2微分旋转变换26-17
3.5.3动系与固定系之间的微分变换关系26-17
3.6雅可比(Jacobian)矩阵26-17
3.6.1雅可比矩阵(简称J阵)26-17
3.6.2雅可比逆阵26-18
3.7机器人动力学问题的常用分析方法26-18
3.7.1拉格朗日法26-18
3.7.2牛顿欧拉法26-18
3.7.3机器人动力学的正问题26-19
4工业机器人的工作空间及与结构尺寸的相关性26-19
4.1机器人的工作空间26-19
4.2确定工作空间的几何法26-19
4.3包容正方体26-20
4.4工作空间与机器人结构尺寸的相关性26-20
5机器人尺度规划中的优化设计及关键尺寸的选定26-20
5.1位置结构的优化设计26-20
5.1.1要求使工作空间最小的优化设计26-21
5.1.2要求使工作空间优选的优化设计26-21
5.2尺度规划时关键尺寸的选定26-21
6机器人整机设计原则和设计方法26-21
6.1机器人整机设计原则26-21
6.2机器人本体的设计步骤26-21
7机器人腰部、臂部和腕部结构26-23
7.1腰部结构26-23
7.2臂部结构26-23
7.3腕部结构26-24
7.4工业机器人末端执行器的结构26-25
8刚度、强度计算及误差分配26-28
8.1机器人刚度计算26-28
8.2机器人本体强度计算26-28
8.3机器人本体连杆参数的误差分配26-28
9平衡机构的计算26-28
9.1配重平衡机构26-28
9.2弹簧平衡机构26-28
9.3气缸平衡机构26-29
10终端刚度计算26-29
11关节驱动力矩计算26-30
11.1移动关节驱动力的计算26-30
11.2转动关节驱动力矩的计算26-30
12灵巧性指标26-30
12.1开链结构的局部灵巧性26-30
12.2基于动力学的局部性能评价26-32
12.3全局灵巧性度量26-32
第3章并联机器人
1并联机器的构型26-33
1.1并联机器人的型综合26-33
1.2并联机器人的腿结构26-34
1.32~6自由度并联操作手示例26-34
2运动学与动力学26-44
2.1并联机构运动学位置分析26-44
2.1.1运动学位置分析逆问题26-44
2.1.2正运动学26-44
2.2速度、加速度与精度分析26-44
3并联机构的性能评价指标与奇异分析26-45
3.1通用公式26-45
3.2并联奇异分析26-46
4工作空间的确定26-46
5静力学分析和静平衡26-47
6动力学分析26-48
7并联机器人设计问题26-49
第4章轮式机器人
1轮式移动机构概述26-50
1.1汽车26-50
1.2工业车辆26-50
1.3建筑机械及农业机械等特殊车辆26-50
1.4医疗康复机器26-50
1.5教育、研究、开发的轮式移动机构26-52
2轮式移动机构的构成要求26-52
2.1车体26-52
2.2车轮26-52
2.3车轮支承机构26-54
2.4驱动机构26-55
3机构学26-55
3.1车轮机构分析26-56
3.2转向26-57
3.3车轮的旋转驱动26-57
3.4轮式移动机构的稳定26-58
4运动学26-59
4.1与机械手的区别26-59
4.2独立两轮驱动26-59
4.3前轮转向驱动26-59
4.4前轮转向后轮驱动26-60
4.5独立4轮转向26-60
4.6合成型全方位车轮的移动机构26-61
4.7脚轮型驱动轮机构的全方位移动26-61
4.8拖车26-62
5静力学26-62
5.1摩擦26-62
5.2轮式移动机构的行驶阻力26-63
5.3车轮的驱动力26-66
6动力学26-67
7控制26-67
7.1控制基础26-67
7.2导航26-69
第5章机器人驱动系统
1机器人驱动系统特点26-72
2机器人驱动系统选用原则26-72
3电液伺服驱动系统26-73
4气动驱动系统26-74
5电动驱动系统26-75
5.1直流伺服电动机驱动器26-77
5.2同步式交流伺服电动机驱动器26-77
5.3步进电动机驱动器26-78
5.4直接驱动电动机26-78
第6章机器人用传感器
1位移传感器26-82
1.1电位器26-82
1.2光电编码器26-82
1.3旋转变压器26-83
2速度传感器26-83
3加速度传感器26-83
4触觉传感器26-83
4.1接触觉传感器26-83
4.2触觉传感器阵列26-84
4.3滑觉传感器26-85
5力觉传感器26-86
5.1力和力矩的一般检测方法26-86
5.2腕力传感器26-87
6接近与距离觉传感器26-88
6.1磁力式接近传感器26-89
6.2气压式接近传感器26-89
6.3红外式接近传感器26-89
6.4超声式距离传感器26-90
7陀螺仪26-90
第7章机器人视觉
1概述26-92
2机器人视觉系统的组成26-93
2.1视觉系统组成26-93
2.2镜头和视觉传感器26-95
2.3电气输出接口26-97
3机器人视觉图像处理26-98
3.1机器人的二维图像处理26-98
3.1.1前处理26-98
3.1.2特征提取26-99
3.1.3匹配和识别26-100
3.2三维视觉的分析26-101
3.2.1单目视觉26-101
3.2.2双目视觉26-102
3.2.3物体的表示及匹配26-102
4机器人视觉系统实例26-103
4.1二值系统26-103
4.2灰度系统26-103
4.3三维系统26-104
第8章机器人控制系统
1机器人控制系统的体系结构、功能、组成和分类26-105
1.1机器人控制系统的一般要求与体系结构26-105
1.2机器人控制系统的组成26-106
1.3机器人控制系统分类26-106
2机器人整体控制系统设计方法26-107
2.1控制系统结构26-107
2.2控制系统设计原则26-109
2.3控制系统选择方法26-109
3几种典型的控制方法26-109
3.1PID控制26-109
3.2滑模控制26-110
3.3自适应控制26-111
3.4模糊控制26-111
3.5机器人的顺应控制26-112
3.6位置和力控制系统结构26-113
4控制系统硬件构成26-113
5控制系统软件构成26-116
5.1软件构成26-116
5.2软件功能26-116
6机器人语言26-118
7机器人离线编程与仿真26-126
第9章机器人人工智能
1智能机器人的含义26-127
1.1感觉功能智能化26-127
1.2控制功能智能化26-127
1.3移动功能智能化26-128
1.4安全可靠性26-128
2机器人系统的描述26-129
2.1作业程序知识26-129
2.2对象物的知识26-129
2.3知识表达框架26-130
3机器人行为规划26-132
3.1作业规划26-132
3.2行动规划26-132
4机器人知识的获取26-135
4.1学习的分类26-135
4.2作业知识的获取26-136
4.3图像理解与环境知识的获取26-137
5智能机器人的控制范式26-138
6智能机器人应用前景26-139
第10章机器人工装夹具及变位机
1定位与工装夹具26-141
1.1定位方法及定位器与夹具体26-141
1.1.1基准的概念26-141
1.1.2工件以平面定位26-141
1.1.3工件以圆孔定位26-142
1.1.4工件以外圆柱定位26-143
1.1.5组合表面的定位26-144
1.1.6型面的定位26-144
1.1.7夹具体26-144
1.2手动夹紧机构26-145
1.3动力工装夹具26-145
1.3.1气压和液压夹具26-145
1.3.2磁力夹紧装置26-152
2机器人变位机26-153
2.1变位机的种类26-153
2.2变位机与焊接机器人组合的工作站26-156
第11章工业机器人的典型应用
1喷涂机器人26-158
1.1喷涂机器人的结构26-158
1.2喷涂机器人控制系统26-158
1.3直接示教轻动化26-159
1.3.1示教轻动化的概念26-159
1.3.2影响示教轻动化的因素及解决途径26-160
1.4应用实例26-160
2点焊机器人26-161
2.1点焊机器人的结构26-161
2.2点焊机器人控制系统26-162
2.3点焊机器人应用实例26-162
2.3.1机器人工作单元26-162
2.3.2机器人生产线26-162
3弧焊机器人26-163
3.1弧焊机器人的结构26-163
3.2弧焊机器人控制系统26-164
3.3弧焊机器人应用实例26-164
4搬运机器人26-165
4.1搬运机器人的结构26-165
4.2搬运机器人控制系统26-165
4.3搬运机器人应用实例26-166
5装配机器人26-166
5.1装配机器人结构26-166
5.2装配机器人的驱动系统26-167
5.3装配机器人应用实例26-167
5.3.1用机器人装配电子印制电路板(PCB)26-167
5.3.2用机器人装配计算机硬盘26-168
6冲压机器人26-168
6.1冲压机器人的结构26-168
6.1.1臂结构26-168
6.1.2末端执行器结构26-169
6.2冲压机器人控制系统26-169
6.3冲压机器人应用实例26-169
6.3.1冲压机器人在应用中的几个问题26-170
6.3.2机器人在汽车工业冲压加工中的应用26-170
7压铸机器人26-171
7.1压铸机器人结构26-171
7.2压铸机器人控制系统26-171
7.3压铸机器人应用实例26-172
第12章服务机器人技术的新进展
1概述26-173
1.1服务机器人的分类26-173
1.2服务机器人的共性技术26-173
2农业机器人26-174
2.1农业机器人的特点和分类26-174
2.2农业机器人应用实例26-175
3医疗机器人26-179
3.1神经外科机器人26-179
3.2骨科机器人26-180
3.3腹腔镜机器人26-182
3.4血管介入机器人26-183
3.5假肢和外骨骼机器人26-183
3.6辅助、康复机器人26-185
3.7医院服务机器人26-186
4水下机器人26-186
4.1水下机器人的定义与分类26-186
4.2典型水下机器人26-187
5空间机器人26-189
5.1空间机器人的定义和分类26-189
5.2空间机器人实例26-189
6军用机器人26-191
6.1军用机器人的含义与分类26-191
6.2军用机器人实例26-191
7家用服务与娱乐机器人26-193
8特种服务机器人26-194
9服务机器人前沿关键技术26-196
参考文献26-197