内容简介

本书系统地介绍了工业机器人的基本组成、机械机构、运动学及动力学、控制系统、编程与调试、典型应用、管理与维护等内容。全书共7章，第1章介绍了工业机器人的发展与应用、机器人的组成与分类；第2章介绍了工业机器人的常见机械系统，对其机座、臂部、腕部、末端执行器及传动机构均做了比较详细的介绍；第3章主要介绍了工业机器人的运动学及动力学等数学理论基础；第4章介绍了工业机器人的控制系统；第5章介绍了工业机器人的编程与调试；第6章介绍了工业机器人的典型应用，对几类典型工业机器人的系统组成、周边设备及工作站布局做了较为详细的介绍；第7章介绍了工业机器人的管理与维护。本书每章最后都设计了思考与练习题，便于学生加深对相关知识的理解。

作者简介

刘军教授，郑州科技学院机械工程学院院长，研究方向机械工程学科教材及先进制造技术等，担任全国高校制造自动化研究会理事、河南省农业工程学会理事及农业电气化与自动化专业委员会主任。

目录

目 录
第1章 绪论 1
1．1 工业机器人的定义 1
1．2 工业机器人的发展与应用 2
1．2．1 工业机器人的发展 2
1．2．2 工业机器人的应用 4
1．3 工业机器人的基本组成及技术参数 7
1．3．1 工业机器人的基本组成 7
1．3．2 工业机器人的技术参数 8
1．4 工业机器人的分类 11
本章小结 13
思考与练习 13
第2章 工业机器人的机械系统 14
2．1 工业机器人的手部结构 15
2．1．1 夹持类手部 15
2．1．2 吸附类手部 18
2．1．3 仿人机器人手部 20
2．2 工业机器人的腕部结构 22
2．2．1 腕部的转动方式 22
2．2．2 腕部的分类 23
2．3 工业机器人的臂部结构 26
2．3．1 臂部特点和设计要求 26
2．3．2 臂部机构 27
2．3．3 机身和臂部的配置形式 30
2．4 工业机器人的机身机构 32
2．5 工业机器人的行走机构 34
2．5．1 车轮式行走机构 35
2．5．2 履带式行走机构 36
2．5．3 足式行走机构 37
2．6 工业机器人驱动装置和传动单元 40
2．6．1 驱动装置 40
2．6．2 传动单元 41
本章小结 43
思考与练习题 44
第3章 工业机器人的运动学和动力学 45
3．1 工业机器人运动学 45
3．1．1 齐次坐标及对象物的描述 45
3．1．2 齐次变换及运算 50
3．1．3 工业机器人的连杆参数和齐次变换矩阵 55
3．1．4 工业机器人运动学方程 57
3．2 工业机器人动力学 66
3．2．1 工业机器人速度分析 66
3．2．2 工业机器人静力分析 71
3．2．3 工业机器人动力学分析 74
本章小结 80
思考与练习 80
第4章 工业机器人控制系统 82
4．1 工业机器人控制装置 82
4．1．1 工业机器人控制装置组成和功能 82
4．1．2 工业机器人控制器 88
4．2 工业机器人驱动装置 92
4．2．1 驱动装置类型和组成 92
4．2．2 交流伺服驱动装置 95
4．2．3 液压气动装置的主要设备 98
4．3 工业机器人检测装置 106
4．3．1 工业机器人传感器概述 106
4．3．2 内部传感器 108
4．3．3 外部传感器 113
本章小结 116
思考与练习 117
第5章 工业机器人的编程 118
5．1 工业机器人的编程方式 118
5．2 工业机器人的示教编程 119
5．2．1 ABB工业机器人基本运动指令 120
5．2．2 工业机器人示教编程的基本步骤 122
5．3 工业机器人的编程语言 125
5．3．1 工业机器人语言的发展概况 125
5．3．2 工业机器人的编程要求与语言类型 126
5．4 工业机器人语言系统结构和基本功能 128
5．4．1 工业机器人语言系统的结构 128
5．4．2 工业机器人编程语言的基本功能 129
5．5 常用的工业机器人编程语言 131
5．6 工业机器人的离线编程 132
5．6．1 工业机器人离线编程的特点和主要内容 132
5．6．2 工业机器人离线编程系统的结构 133
5．7 工业机器人的离线编程仿真软件及编程示例 136
5．7．1 ABB工业机器人离线编程仿真软件RobotStudio 136
5．7．2 工业机器人离线编程示例 141
本章小结 153
思考与练习题 153
第6章 工业机器人的典型应用 154
6．1 焊接机器人 154
6．1．1 焊接机器人的分类及特点 155
6．1．2 焊接机器人的系统组成 160
6．1．3 焊接机器人的周边设备与工位布局 168
6．2 搬运机器人 177
6．2．1 搬运机器人的分类及特点 177
6．2．2 搬运机器人的系统组成 181
6．2．3 搬运机器人的周边设备与工位布局 183
6．3 码垛机器人 185
6．3．1 码垛机器人的分类及特点 185
6．3．2 码垛机器人的系统组成 186
6．3．3 码垛机器人的周边设备与工位布局 188
6．4 涂装机器人 192
6．4．1 涂装机器人的分类及特点 192
6．4．2 涂装机器人的系统组成 194
6．4．3 涂装机器人的周边设备与布局 198
6．5 装配机器人 202
6．5．1 装配机器人的分类及特点 202
6．5．2 装配机器人的系统组成 205
6．5．3 装配机器人的周边设备与工位布局 209
本章小结 210
思考与练习题 210
?第7章 工业机器人的管理与维护 215
7．1 工业机器人的管理 215
7．1．1 系统安全和工作环境安全管理 215
7．1．2 主机和控制柜的管理 219
7．2 工业机器人的维护和保养 221
7．2．1 控制装置及示教器的检查 221
7．2．2 机器人本体的检查 222
7．2．3 连接电缆的检查 223
7．2．4 日常维护及保养计划 223
本章小结 224
思考与练习题 224
参考文献 226

前言/序言

前 言

围绕着《中国制造2025》战略规划，智能制造被定位为中国制造的主攻方向。工业机器人是智能装备的重要基础，也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。

机器人技术从诞生之日起至今，仅仅半个世纪的时间，已经广泛应用于国民经济及人类生活的各个领域。在现代化的工业生产中，机器人已逐步在焊接、搬运、码垛、喷涂、装配、加工检验等诸多领域充当了生产主力军的作用，已经成为人类不可或缺的得力助手。在人类的日常生活中，机器人也在医疗、家政服务、保安、抢险排爆等方面，逐步改变着我们的生活和生存方式。

工业机器人是典型的机电一体化产品，涉及机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制及人工智能等多个学科的知识。随着工业机器人在人类生产和生活中的应用越来越普及，作为“新工科”的大学生和工程技术人员，非常有必要学习和掌握工业机器人相关的专业技术知识。

本书参考有关工业机器人的最新资料和信息，合理设置内容，是以工业机器人的基础性、实用性、共用性为主线，并结合新工科人才培养方向而撰写的。全书共7章，系统地介绍了工业机器人的基本组成、机械机构、运动学及动力学、控制系统、编程与调试、典型应用、管理与维护等内容。

本书内容新颖、系统全面，既有基本理论、基本方法，又有典型应用，理论联系实际，将工业机器人的原理与构造、典型应用、操作与编程、管理与维护等压缩在一本教材里，并且每章都设计了思考与练习题，便于学生加深对相关知识的理解。

本书由郑州科技学院刘军、郑喜贵、张莉、蒋玲玲、邱慧、陈林林共同编写，其中刘军、郑喜贵担任主编，张莉、蒋玲玲担任副主编。具体编写分工如下：刘军编写第1章，张莉编写第2章，邱慧编写第3、7章，陈林林编写第4章，蒋玲玲编写第5章，郑喜贵编写第6章。

本书既可作为高等院校机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业的本科生及机械制造与自动化、机电一体化等相关专业的专科生教学使用，也可供工业机器人领域的教师、研究人员和工程技术人员学习参考。

本书在编写过程中参阅了国内外诸多同行专家学者的机器人技术著作，作者在本书最后的参考文献部分已列出，在此致以诚挚的谢意！郑州科技学院周文玉教授审阅了全书，并提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢！

由于机器人技术的发展日新月异，编者水平有限，本书难以对工业机器人技术进行全面、详细的介绍，书中难免存在不足之处，敬请各位专家和广大读者批评指正，以便进一步提高本书的质量。

编 者

2017年5月