內(nèi) 容 提 要

　　本書(shū)系統(tǒng)地介紹工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)，并以ABB工業(yè)機(jī)器人為例講解工業(yè)機(jī)器人的控制方式、手動(dòng)操縱和應(yīng)用編程。全書(shū)共8個(gè)模塊，主要介紹工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、工業(yè)機(jī)器人相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)、工業(yè)機(jī)器人的傳感器和控制系統(tǒng)，以及工業(yè)機(jī)器人的手動(dòng)操縱方法、編程方式和具體應(yīng)用。本書(shū)每個(gè)模塊均配有在線課程，以滿足線上線下混合式教學(xué)新模式的需求。

　　本書(shū)既可作為職業(yè)本科院校智能制造工程技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化等專業(yè)的教材，以及高職高專院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、智能控制技術(shù)等專業(yè)的教材，也可作為相關(guān)從業(yè)人員的參考書(shū)。

1.配微課、精品在線課、課件、習(xí)題及答案等教學(xué)資源

2.內(nèi)容難度適中。任務(wù)融合工業(yè)機(jī)器人相關(guān)1 X證書(shū)知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)要求，內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立，難度逐級(jí)遞增。

張茜，女，中共黨員，畢業(yè)于河北大學(xué)電信學(xué)院， 2015年9月進(jìn)入河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué)任教。2019年當(dāng)選為智能控制技術(shù)專業(yè)帶頭人、一層次骨干教師。 主持和參與省級(jí)資源庫(kù)和精品課建設(shè)7門(mén)，主要參與編寫(xiě)教材8本其中國(guó)家級(jí)十四五規(guī)劃教材2本。本人參與及指導(dǎo)學(xué)生參與省級(jí)、國(guó)家級(jí)大賽27項(xiàng)，均獲獎(jiǎng)。主持和主要參與課題5項(xiàng)，以第一作者發(fā)表論文5篇，以第一發(fā)明人授權(quán)專利3項(xiàng)。

目 錄



模塊1　認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人　1

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　1

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　1

【思維導(dǎo)圖】　2

1.1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史　2

【相關(guān)知識(shí)】　2

1.1.1 早期機(jī)器人的發(fā)展　2

1.1.2 近代機(jī)器人的發(fā)展　3

1.1.3 未來(lái)機(jī)器人的展望　7

【技能訓(xùn)練】　8

1.1.4 機(jī)器人發(fā)展歷程總結(jié)　8

1.2 工業(yè)機(jī)器人的定義及發(fā)展分析　8

【相關(guān)知識(shí)】　8

1.2.1 工業(yè)機(jī)器人的定義　8

1.2.2 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展分析　10

1.2.3 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的障礙　10

【技能訓(xùn)練】　11

1.2.4 不同國(guó)家對(duì)工業(yè)機(jī)器人的 定義　11

1.2.5 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人四大品牌　11

1.3 工業(yè)機(jī)器人的分類　11

【相關(guān)知識(shí)】　11

1.3.1 按工業(yè)機(jī)器人臂部的運(yùn)動(dòng)形式 分類　12

1.3.2 按工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式 分類　16

【技能訓(xùn)練】　17

1.3.3 工業(yè)機(jī)器人分類分析　17

1.4 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域　18

【相關(guān)知識(shí)】　18

1.4.1 機(jī)器人搬運(yùn)應(yīng)用　18

1.4.2 機(jī)器人機(jī)械加工應(yīng)用　18

1.4.3 機(jī)器人噴涂應(yīng)用　19

1.4.4 機(jī)器人裝配應(yīng)用　19

1.4.5 機(jī)器人焊接應(yīng)用　20

【技能訓(xùn)練】　20

1.4.6 不同應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)　20

【模塊小結(jié)】　21

【鞏固練習(xí)】　21

模塊2　工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)　22

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　22

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　22

【思維導(dǎo)圖】　23

2.1 工業(yè)機(jī)器人的基本組成　23

【相關(guān)知識(shí)】　23

2.1.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)　23

2.1.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)　24

2.1.3 控制系統(tǒng)　25

2.1.4 傳感系統(tǒng)　26

【技能訓(xùn)練】　27

2.1.5 認(rèn)識(shí)工業(yè)機(jī)器人各組成部分　27

2.2 工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)　27

【相關(guān)知識(shí)】　27

2.2.1 工業(yè)機(jī)器人的手部　27

2.2.2 工業(yè)機(jī)器人的腕部　37

2.2.3 工業(yè)機(jī)器人的臂部　39

2.2.4 工業(yè)機(jī)器人的腰部　41

【技能訓(xùn)練】　42

2.2.5 總結(jié)工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)　42

【模塊小結(jié)】　43

【鞏固練習(xí)】　43

模塊3　工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)　44

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　44

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　44

【思維導(dǎo)圖】　45

3.1 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　45

【相關(guān)知識(shí)】　45

3.1.1 空間點(diǎn)的表示　45

3.1.2 空間向量的表示　45

3.1.3 空間坐標(biāo)系的表示　46

【技能訓(xùn)練】　46

3.1.4 空間坐標(biāo)系的表示方法　46

3.2 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)　47

【相關(guān)知識(shí)】　47

3.2.1 工業(yè)機(jī)器人位姿描述　47

3.2.2 齊次變換和運(yùn)算　48

3.2.3 工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)　51

3.2.4 工業(yè)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程　53

3.2.5 工業(yè)機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程　55

【技能訓(xùn)練】　56

3.2.6 計(jì)算6自由度工業(yè)機(jī)器人的 齊次變換矩陣　56

3.3 工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)　56

【模塊小結(jié)】　57

【鞏固練習(xí)】　57

模塊4　工業(yè)機(jī)器人的傳感部分　58

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　58

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　58

【思維導(dǎo)圖】　59

4.1 認(rèn)識(shí)傳感器　59

【相關(guān)知識(shí)】　59

4.1.1 工業(yè)機(jī)器人的傳感器　59

4.1.2 工業(yè)機(jī)器人傳感器的分類　60

4.1.3 傳感器的特性分析　62

【技能訓(xùn)練】　63

4.1.4 工業(yè)機(jī)器人傳感器的特性指標(biāo) 分析　63

4.2 工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部傳感器　64

【相關(guān)知識(shí)】　64

4.2.1 位置和位移傳感器　64

4.2.2 速度傳感器　68

4.2.3 力/扭矩傳感器　69

【技能訓(xùn)練】　71

4.2.4 用光電編碼器檢測(cè)位移量　71

4.3 工業(yè)機(jī)器人的外部傳感器　71

【相關(guān)知識(shí)】　71

4.3.1 接近覺(jué)傳感器　71

4.3.2 接觸覺(jué)傳感器　74

4.3.3 壓覺(jué)傳感器　75

4.3.4 其他智能傳感器　76

【技能訓(xùn)練】　77

4.3.5 區(qū)分工業(yè)機(jī)器人內(nèi)、外部 傳感器　77

4.4 傳感器融合　77

【相關(guān)知識(shí)】　77

4.4.1 競(jìng)爭(zhēng)性融合　77

4.4.2 互補(bǔ)性融合　78

【技能訓(xùn)練】　78

4.4.3 傳感器融合技術(shù)在實(shí)際中的 應(yīng)用　78

【模塊小結(jié)】　79

【鞏固練習(xí)】　79

模塊5　工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)　80

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　80

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　80

【思維導(dǎo)圖】　81

5.1 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)及控制方式　81

【相關(guān)知識(shí)】　81

5.1.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　81

5.1.2 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)　83

5.1.3 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本 結(jié)構(gòu)　84

5.1.4 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制　87

【技能訓(xùn)練】　88

5.1.5 工業(yè)機(jī)器人位置控制選擇　88

5.2 ABB工業(yè)機(jī)器人控制柜和I/O板卡　89

【相關(guān)知識(shí)】　89

5.2.1 認(rèn)識(shí)IRC緊湊型控制柜各 接口　89

5.2.2 認(rèn)識(shí)DSQC652板卡　91

【技能訓(xùn)練】　96

5.2.3 配置標(biāo)準(zhǔn)DSQC652 I/O板卡　96

【模塊小結(jié)】　99

【鞏固練習(xí)】　99

模塊6　工業(yè)機(jī)器人的手動(dòng)操縱　101

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　101

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　101

【思維導(dǎo)圖】　102

6.1 用示教器手動(dòng)操縱工業(yè)機(jī)器人　102

【相關(guān)知識(shí)】　102

6.1.1 工業(yè)機(jī)器人安全操作規(guī)程　102

6.1.2 機(jī)器人示教器的使用　103

【技能訓(xùn)練】　105

6.1.3 設(shè)置機(jī)器人示教器的 初始值　105

6.2 工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方式　108

【相關(guān)知識(shí)】　108

6.2.1 工業(yè)機(jī)器人的坐標(biāo)系　108

6.2.2 工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式　110

【技能訓(xùn)練】　115

6.2.3 標(biāo)定工業(yè)機(jī)器人的工具 坐標(biāo)系　115

6.2.4 標(biāo)定工業(yè)機(jī)器人的工件 坐標(biāo)系　120

【模塊小結(jié)】　120

【鞏固練習(xí)】　120

模塊7　工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)　122

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　122

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　122

【思維導(dǎo)圖】　123

7.1 工業(yè)機(jī)器人的編程方式　123

【相關(guān)知識(shí)】　123

7.1.1 工業(yè)機(jī)器人的在線編程　123

7.1.2 工業(yè)機(jī)器人的離線編程　124

7.2 典型任務(wù)：?jiǎn)蝹�(gè)工件搬運(yùn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃　127

【相關(guān)知識(shí)】　127

7.2.1 基本運(yùn)動(dòng)指令中的各指令　127

【技能訓(xùn)練】　130

7.2.2 單個(gè)工件搬運(yùn)任務(wù)的運(yùn)動(dòng) 規(guī)劃　130

7.3 典型任務(wù)：?jiǎn)蝹�(gè)工件搬運(yùn)編程　131

【相關(guān)知識(shí)】　131

7.3.1 程序數(shù)據(jù)類型　131

7.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型　133

【技能訓(xùn)練】　134

7.3.3 編寫(xiě)單個(gè)工件搬運(yùn)任務(wù) 程序　134

7.3.4 調(diào)試和運(yùn)行程序　146

【模塊小結(jié)】　147

【鞏固練習(xí)】　147

模塊8　工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用　149

【學(xué)習(xí)導(dǎo)讀】　149

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】　150

【思維導(dǎo)圖】　151

8.1 碼垛機(jī)器人的應(yīng)用　151

【相關(guān)知識(shí)】　151

8.1.1 碼垛機(jī)器人的分類及特點(diǎn)　152

8.1.2 碼垛機(jī)器人的系統(tǒng)組成　153

【技能訓(xùn)練】　155

8.1.3 編寫(xiě)典型碼垛任務(wù)程序　155

8.2 搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用　161

【相關(guān)知識(shí)】　161

8.2.1 搬運(yùn)機(jī)器人的分類及特點(diǎn)　161

8.2.2 搬運(yùn)機(jī)器人的系統(tǒng)組成　163

【技能訓(xùn)練】　165

8.2.3 編寫(xiě)典型搬運(yùn)任務(wù)程序　165

8.3 焊接機(jī)器人的應(yīng)用　169

【相關(guān)知識(shí)】　169

8.3.1 焊接機(jī)器人的分類及特點(diǎn)　170

8.3.2 焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成　172

【技能訓(xùn)練】　177

8.3.3 創(chuàng)建典型弧焊任務(wù)　177

【模塊小結(jié)】　179

【鞏固練習(xí)】　179