基礎認知篇



項目一工業(yè)機器人概述　2

項目引入　2

知識圖譜　3

任務一機器人的由來　3

【任務描述】　3

【任務學習】　3

【思考與練習】　5

任務二機器人的定義　5

【任務描述】　5

【任務學習】　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】　6

任務三工業(yè)機器人發(fā)展史和發(fā)展

趨勢　7

【任務描述】　7

【任務學習】　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】　15

項目總結　15

項目習題　16

項目二工業(yè)機器人分類和技術參數(shù)　17

項目引入　17

知識圖譜　18

任務一　根據(jù)拓撲結構分類　18

【任務描述】　18

【任務學習】　18

一、串聯(lián)結構機器人　18

二、并聯(lián)結構機器人　19

三、混合結構機器人　20

【思考與練習】　21

任務二根據(jù)坐標系分類　21

【任務描述】　21

【任務學習】　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、關節(jié)機器人　23

【思考與練習】　25

任務三根據(jù)控制方式分類　25

【任務描述】　25

【任務學習】　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】　26

任務四工業(yè)機器人技術參數(shù)　26

【任務描述】　26

【任務學習】　26

一、自由度　27

二、定位精度　28

三、重復性或重復定位

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】　30

項目總結　30

項目習題　30

項目三工業(yè)機器人編程技術　33

項目引入　33

知識圖譜　34

任務一編程概述　34

【任務描述】　34

【任務學習】　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】　37

任務二在線編程　37

【任務描述】　37

【任務學習】　37

一、在線編程方式　37

二、在線編程實例　38

【思考與練習】　40

任務三離線編程　40

【任務描述】　40

【任務學習】　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】　47

項目總結　47

項目習題　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

任務一工業(yè)機器人末端執(zhí)行器　53

【任務描述】　53

【任務學習】　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】　61

任務二工業(yè)機器人手腕　61

【任務描述】　61

【任務學習】　62

一、手腕運動形式　62

二、手腕自由度　62

三、柔順手腕結構　64

【思考與練習】　65

任務三工業(yè)機器人手臂　65

【任務描述】　65

【任務學習】　65

一、手臂特點　65

二、手臂分類　67

【思考與練習】　68

任務四工業(yè)機器人腰部　68

【任務描述】　68

【任務學習】　68

【思考與練習】　69

任務五工業(yè)機器人基座　69

【任務描述】　69

【任務學習】　69

一、固定式基座　69

二、移動式基座　70

【思考與練習】　71

任務六工業(yè)機器人驅動裝置　71

【任務描述】　71

【任務學習】　71

一、電動驅動式　72

二、液壓驅動式　74

三、氣動驅動式　75

【思考與練習】　76

任務七工業(yè)機器人傳動裝置　76

【任務描述】　76

【任務學習】　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】　90

項目總結　90

項目習題　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

任務一工業(yè)機器人傳感器概述　94

【任務描述】　94

【任務學習】　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】　95

任務二傳感器性能指標　96

【任務描述】　96

【任務學習】　96

一、靈敏度　96

二、線性度　96

三、測量范圍　96

四、精度　96

五、重復性　97

六、分辨率　97

七、響應時間　97

八、抗干擾能力　97

【思考與練習】　97

任務三位置傳感器　98

【任務描述】　98

【任務學習】　98

一、電位器式傳感器　98

二、光電編碼器　99

三、旋轉變壓器　101

【思考與練習】　102

任務四角速度傳感器　102

【任務描述】　102

【任務學習】　102

一、相對式光電編碼器　102

二、測速發(fā)電機　102

【思考與練習】　103

任務五接近覺傳感器　103

【任務描述】　103

【任務學習】　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】　110

任務六觸覺傳感器　110

【任務描述】　110

【任務學習】　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】　115

任務七力/扭矩傳感器　115

【任務描述】　115

【任務學習】　115

【思考與練習】　117

任務八視覺傳感器　117

【任務描述】　117

【任務學習】　117

【思考與練習】　121

任務九各類傳感器組合使用　121

【任務描述】　121

【任務學習】　122

【思考與練習】　122

項目總結　122

項目習題　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

任務一工業(yè)機器人控制系統(tǒng)

概述　126

【任務描述】　126

【任務學習】　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】　129

任務二工業(yè)機器人控制方式　130

【任務描述】　130

【任務學習】　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】　134

任務三控制系統(tǒng)數(shù)字化實現(xiàn)　135

【任務描述】　135

【任務學習】　135

【思考與練習】　136

任務四示教控制坐標系　137

【任務描述】　137

【任務學習】　137

【思考與練習】　142

項目總結　142

項目習題　142



運動高級篇



項目七工業(yè)機器人運動學基礎　144

項目引入　144

知識圖譜　145

任務一工業(yè)機器人數(shù)學基礎　145

【任務描述】　145

【任務學習】　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】　148

任務二工業(yè)機器人軸與坐標系　148

【任務描述】　148

【任務學習】　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】　151

任務三工業(yè)機器人位姿描述　151

【任務描述】　151

【任務學習】　151

一、剛體位姿描述　151

二、位姿齊次坐標描述　153

【思考與練習】　154

任務四工業(yè)機器人坐標變換　154

【任務描述】　154

【任務學習】　154

一、坐標變換　154

二、齊次坐標變換　157

【思考與練習】　159

任務五工業(yè)機器人D-H建模　160

【任務描述】　160

【任務學習】　160

一、工業(yè)機器人運動

簡圖　160

二、標準D-H建�！�162

三、改進D-H建�！�164

【思考與練習】　166

項目總結　166

項目習題　167

項目八工業(yè)機器人運動學計算　169

項目引入　169

知識圖譜　170

任務一工業(yè)機器人正運動學

計算　170

【任務描述】　170

【任務學習】　171

【思考與練習】　171

任務二工業(yè)機器人逆運動學

計算　172

【任務描述】　172

【任務學習】　172

【思考與練習】　173

任務三工業(yè)機器人雅克比矩陣

計算　173

【任務描述】　173

【任務學習】　173

【思考與練習】　175

項目總結　175

項目習題　175



應用拓展篇



項目九工業(yè)機器人典型應用　178

項目引入　178

知識圖譜　179

任務一工業(yè)機器人外圍設備　179

【任務描述】　179

【任務學習】　180

【思考與練習】　180

任務二焊接機器人　180

【任務描述】　180

【任務學習】　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】　188

任務三噴涂機器人　189

【任務描述】　189

【任務學習】　189

【思考與練習】　192

任務四裝配機器人　192

【任務描述】　192

【任務學習】　192

【思考與練習】　195

任務五搬運機器人　195

【任務描述】　195

【任務學習】　195

【思考與練習】　196

任務六輪式移動機器人與AGV　196

【任務描述】　196

【任務學習】　196

【思考與練習】　202

任務七其他類型機器人　202

【任務描述】　202

【任務學習】　202

【思考與練習】　204

項目總結　204

項目習題　205

參考文獻　206