基礎(chǔ)認(rèn)知篇



項目一工業(yè)機(jī)器人概述　2

項目引入　2

知識圖譜　3

任務(wù)一機(jī)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(jī)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(jī)器人的幾種

定義　5

二、工業(yè)機(jī)器人的定義　6

【思考與練習(xí)】　6

任務(wù)三工業(yè)機(jī)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(jī)器人發(fā)展史　7

二、工業(yè)機(jī)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(jī)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?fù)浣Y(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(jī)器人　18

二、并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)器人　19

三、混合結(jié)構(gòu)機(jī)器人　20

【思考與練習(xí)】　21

任務(wù)二根據(jù)坐標(biāo)系分類　21

【任務(wù)描述】　21

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　21

一、直角坐標(biāo)機(jī)器人　21

二、圓柱坐標(biāo)機(jī)器人　22

三、球坐標(biāo)機(jī)器人　23

四、關(guān)節(jié)機(jī)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(jī)器人　25

二、伺服控制機(jī)器人　26

【思考與練習(xí)】　26

任務(wù)四工業(yè)機(jī)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(jī)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(jìn)階篇



項目四工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部分　50

項目引入　50

知識圖譜　51

任務(wù)一工業(yè)機(jī)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(jī)器人手腕　61

【任務(wù)描述】　61

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　62

一、手腕運(yùn)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(jī)器人手臂　65

【任務(wù)描述】　65

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　65

一、手臂特點(diǎn)　65

二、手臂分類　67

【思考與練習(xí)】　68

任務(wù)四工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(biāo)　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(jī)　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(jī)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(jī)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(jī)器人控制系統(tǒng)

功能　126

二、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

特點(diǎn)　127

三、工業(yè)機(jī)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(jī)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(jī)器人運(yùn)動

控制　130

二、工業(yè)機(jī)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(biāo)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(yùn)動高級篇



項目七工業(yè)機(jī)器人運(yùn)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(jī)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(diǎn)表示　146

二、空間向量表示　146

三、坐標(biāo)系表示　147

四、坐標(biāo)系在固定參考坐

標(biāo)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(jī)器人軸與坐標(biāo)系　148

【任務(wù)描述】　148

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　149

一、工業(yè)機(jī)器人軸　149

二、工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)系　150

【思考與練習(xí)】　151

任務(wù)三工業(yè)機(jī)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(biāo)描述　153

【思考與練習(xí)】　154

任務(wù)四工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)變換　154

【任務(wù)描述】　154

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　154

一、坐標(biāo)變換　154

二、齊次坐標(biāo)變換　157

【思考與練習(xí)】　159

任務(wù)五工業(yè)機(jī)器人D-H建�！�160

【任務(wù)描述】　160

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　160

一、工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動

簡圖　160

二、標(biāo)準(zhǔn)D-H建�！�162

三、改進(jìn)D-H建�！�164

【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(jī)器人運(yùn)動學(xué)計算　169

項目引入　169

知識圖譜　170

任務(wù)一工業(yè)機(jī)器人正運(yùn)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(jī)器人逆運(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)器人　180

【任務(wù)描述】　180

【任務(wù)學(xué)習(xí)】　180

一、焊接機(jī)器人系統(tǒng)

組成　181

二、點(diǎn)焊機(jī)器人　183

三、弧焊機(jī)器人　185

【思考與練習(xí)】　188

任務(wù)三噴涂機(jī)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(jī)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(yùn)機(jī)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(jī)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(jī)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(xiàn)　206