机械设计手册 机器人与机器人装备

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*小的优化
设计26-21

512要求使工作空间*大的优化
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


目录
目录
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