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主要符号表1

绪论1

0.1　概述1

0.1.1　机器人的由来与发展1

0.1.2　机器人的定义4

0.1.3　机器人技术的研究领域与学科范围4

0.2　机器人的分类5

0.2.1　按机器人的开发内容与应用分类5

0.2.2　按机器人的发展程度分类7

0.2.5　按坐标形式分类8

0.2.4　按机器人的结构形式分类8

0.2.3　按机器人的性能指标分类8

0.2.6　按控制方式分类10

0.2.7　按驱动方式分类10

0.2.8　按机器人工作时的机座可动性分类11

0.3　机器人的应用11

0.3.1 工业机器人的应用11

0.3.2　操纵型机器人的应用16

0.3.3　智能机器人的应用17

0.4　机器人的组成与技术参数20

0.4.1　机器人的基本组成20

0.4.2　机器人的主要技术参数21

0.4.3　MOTOMAN UP6型通用工业机器人的技术参数26

0.4.4　MOTOMAN EA1400型弧焊机器人的技术参数27

习题28

第1章　机器人运动学30

1.1　齐次坐标与动系位姿矩阵30

1.1.1 齐次坐标30

1.1.2　动系的位姿表示31

1.2　齐次变换35

1.2.1　旋转的齐次变换35

1.2.2　平移的齐次变换39

1.2.3　复合变换42

1.3　机器人的位姿分析43

1.3.1　杆件坐标系的建立43

1.3.2　连杆坐标系间的变换矩阵46

1.4　机器人正向运动学47

1.4.1　斯坦福机器人运动方程47

1.4.2　PUMA 560机器人运动学方程49

1.5　机器人逆向运动学51

1.5.1　逆向运动学的解51

1.5.2　逆向运动学求解实例52

习题58

2.1.1　机器人雅可比的定义62

2.1　机器人雅可比矩阵62

第2章　机器人静力分析与动力学62

2.1.2　机器人速度分析64

2.1.3　机器人雅可比讨论66

2.2　机器人静力分析67

2.2.1 操作臂力和力矩的平衡67

2.2.2　机器人力雅可比68

2.2.3　机器人静力计算70

2.3　机器人动力学方程71

2.3.1　欧拉方程71

2.3.2　拉格朗日方程71

2.3.3　平面关节机器人动力学分析72

习题77

2.4　机器人的动态特性77

第3章　机器人轨迹规划81

3.1　机器人轨迹规划概述81

3.1.1　机器人轨迹的概念81

3.1.2　轨迹规划的一般性问题81

3.1.3　轨迹的生成方式83

3.1.4　轨迹规划涉及的主要问题83

3.2　插补方式分类与轨迹控制84

3.2.1　插补方式分类84

3.2.2　机器人轨迹控制过程84

3.3.1　直线插补85

3.3　机器人轨迹插值计算85

3.3.2　圆弧插补86

3.3.3　定时插补与定距插补88

3.3.4　关节空间插补89

3.4　机器人手部路径的轨迹规划97

3.4.1　操作对象的描述97

3.4.2　作业的描述97

习题99

第4章　机器人本体基本结构100

4.1　概述100

4.1.1　机器人本体的基本结构形式100

4.1.2　机器人本体材料的选择102

4.2　机身及臂部结构104

4.2.1　机器人机身结构的基本形式和特点104

4.2.2　机器人臂部结构的基本形式和特点107

4.2.3　机器人的平稳性和臂杆平衡方法109

4.3　腕部及手部结构112

4.3.1　机器人腕部结构的基本形式和特点112

4.3.2　机器人手部结构的基本形式和特点118

4.4　传动及行走机构127

4.4.1 机器人传动机构结构的基本形式和特点128

4.4.2　机器人行走机构结构的基本形式和特点143

习题148

5.1　机器人传感器149

5.1.1　机器人传感器的特点和要求149

第5章　机器人的控制系统149

5.1.2　机器人内部传感器152

5.1.3　机器人外部传感器159

5.2　驱动与运动控制系统164

5.2.1　概述164

5.2.2　基于计算机（微处理器）和芯片的运动控制器设计165

5.2.3　基于PC（总线）技术的运动控制（卡）器168

5.2.4　机器人的伺服执行机构179

5.2.5　MOTOMAN UP6的运动控制183

5.3.1　机器人分解运动的速度控制187

5.3　控制理论与算法187

5.3.2　机器人分解运动的加速度控制188

5.3.3　力和力矩的控制189

习题190

第6章　机器人编程语言与离线编程191

6.1　概述191

6.2　编程语言的类型196

6.2.1　动作级编程语言197

6.2.2　对象级编程语言198

6.2.3　任务级编程语言198

6.3.1　编程语言系统的组成199

6.3　机器人编程语言系统199

6.3.2　编程语言系统的基本功能200

6.4　常用的机器人编程语言201

6.4.1 VAL语言201

6.4.2　SIGLA语言205

6.4.3　IML语言206

6.4.4　AL语言206

6.5　机器人离线编程209

6.5.1　机器人离线编程的特点及功能209

6.5.2　机器人离线编程系统的结构210

6.5.3　MOTOMAN UP6机器人离线编程仿真系统214

习题216

第7章　工业机器人工作站及生产线217

7.1　焊接机器人217

7.1.1　焊接机器人系统的组成和分类217

7.1.2　弧焊机器人工作站219

7.2　搬运、码垛机器人工作站226

7.2.1　纸浆成品搬运机器人工作站227

7.2.2　汽车搬运机器人工作站227

7.2.3　码垛机器人工作站231

7.3　喷涂机器人234

7.3.1　EP-500S小型电动喷涂机器人概述235

7.3.2　EP-500S小型电动喷涂机器人在自动喷涂生产线上的应用241

7.4　装配机器人242

7.4.1　Fanuc的电动机自动装配线242

7.4.2　西屋公司的APAS系统243

7.4.3 日立经验学习机器人装配系统244

习题246

第8章　操纵型机器人简介247

8.1　操纵型机器人概述247

8.1.1　操纵型机器人的分类与应用247

8.1.2　操纵型机器人的结构特点248

8.2　操纵型机器人的控制252

8.2.1　操纵型机器人的控制特点252

8.2.2　操纵型机器人的控制设计257

8.3　操纵型机器人实例261

8.3.1　服务机器人261

8.3.2　水下机器人263

8.3.3　清扫机器人266

8.3.4　割草机器人267

习题268

第9章　智能机器人简介269

9.1　智能机器人概述269

9.1.1　智能机器人技术的形成与发展时期270

9.1.2　智能机器人的实用阶段270

9.2.1　静电驱动器271

9.1.3　智能机器人的普及应用阶段271

9.2　智能机器人的新型驱动器271

9.2.2　形状记忆合金驱动器272

9.2.3　压电效应驱动器273

9.2.4　磁致伸缩驱动器274

9.2.5　人工肌肉274

9.3　智能机器人的控制技术275

9.3.1　智能机器人的模糊控制275

9.3.2　智能机器人的人工神经网络控制277

9.4　智能机器人的视觉技术280

9.4.1　人的视觉原理280

9.4.2　机器人视觉系统的组成281

9.4.3　图像的预处理282

9.4.4　图像的分割282

9.4.5　机器人视觉系统的应用282

9.5　智能机器人的发展与展望283

9.5.1　智能机器人的概念283

9.5.2　智能机器人的发展283

9.5.3　智能机器人的展望285

习题286

参考文献287

后记290