工业机器人离线编程与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩鸿鸾，张云强 编

图书标签:

• 工业机器人
• 离线编程
• 仿真
• 机器人编程
• 自动化
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• 机械工程
• 数控
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• 机器人技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122309174

版次：1

商品编码：12290215

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-01-01

用纸：胶版纸

页数：199

字数：350000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可为从事工业机器人编程、操作、维护相关工作的工程技术人员提供帮助，也可供高等院校机电专业、机器人专业的师生学习参考。
1、对工业机器人编程的基础、构建工业机器人仿真工作站、仿真软件的应用讲解非常透彻，是工业机器人离线编程的入门书。
2、内容从生产实际出发，贴合职业技能标准，突出实用性。

内容简介

工业机器人作为一种高科技集成装备，对专业人才有着多层次的需求。
本书包括工业机器人编程的基础、构建基本仿真工业机器人工作站、仿真软件RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编辑、RobotArt离线编程软件的基本操作与工作站系统的构建、离线编程的应用。
本书实用性与可参考性强，可为从事工业机器人编程、操作、维护相关工作的工程技术人员提供帮助，也可供高等院校机电专业、机器人专业的师生学习参考。

内页插图

目录

第1章工业机器人编程的基础 / 1
1.1机器人编程1
1.1.1机器人编程系统及方式1
1.1.2对机器人的编程要求3
1.1.3机器人编程语言的类型8
1.1.4动作级语言12
1.1.5对象级语言12
1.2工业机器人的离线编程技术13
1.2.1离线编程及其特点13
1.2.2离线编程系统的软件架构15
1.2.3离线编程的基本步骤17
第2章构建基本仿真工业机器人工作站 / 25
2.1布局工业机器人基本工作站25
2.1.1工业机器人工作站的建立25
2.1.2加载物件37
2.1.3保存机器人基本工作站40
2.2建立工业机器人系统与手动操作41
2.2.1建立工业机器人系统操作41
2.2.2机器人的位置移动45
2.2.3工业机器人的手动操作46
2.2.4回机械原点51
2.3创建工业机器人工件坐标系与轨迹程序51
2.3.1建立工业机器人工件坐标51
2.3.2创建工业机器人运动轨迹程序54
2.4机器人仿真运行59
2.4.1仿真运行机器人轨迹59
2.4.2机器人的仿真制成视频62
第3章仿真软件RobotStudio中的建模功能 / 65
3.1建模功能的使用65
3.1.1RobotStudio建模65
3.1.2对3D模型进行相关设置65
3.2测量工具的使用69
3.2.1测量矩形体的边长69
3.2.2测量锥体的角度71
3.2.3测量圆柱体的直径73
3.2.4测量两个物体间的最短距离74
3.3创建机器人用工具76
3.3.1设定工具的本地末端点76
3.3.2创建工具坐标系框架84
3.3.3创建工具87
第4章机器人离线轨迹编辑 / 91
4.1创建机器人离线轨迹曲线及路径91
4.1.1RobotStudio离线编程软件的自动路径功能实现步骤91
4.1.2RobotArt离线编程软件的自动路径功能实现步骤96
4.2机器人目标点调整及轴配置参数103
4.2.1RobotStudio离线编程软件的轨迹调整103
4.2.2RobotArt离线编程软件的轨迹调整114
第5章RobotArt离线编程软件的基本操作与工作站系统的构建/120
5.1离线编程软件开发环境介绍120
5.1.1RobotArt离线编程软件界面120
5.1.2RobotArt软件界面各部分详细介绍120
5.1.3三维球仿真软件基本操作126
5.1.4机器人TCP校准方式133
5.2工业机器人工作站系统构建136
5.2.1准备机器人136
5.2.2准备工具139
5.2.3准备工件147
5.3工业机器人系统工作轨迹生成150
5.3.1导入轨迹150
5.3.2生成轨迹150
5.3.3轨迹选项157
5.3.4轨迹操作命令158
5.3.5轨迹调整160
5.3.6合并前一个轨迹163
5.3.7轨迹点操作命令166
第6章离线编程的应用 / 172
6.1激光切割172
6.1.1环境搭建172
6.1.2轨迹设计174
6.1.3仿真181
6.1.4后置181
6.2去毛刺182
6.2.1环境搭建182
6.2.2轨迹设计185
6.2.3仿真193
6.2.4后置193
附录工业机器人词汇 / 194
参考文献 / 199

前言/序言

近年来，我国机器人行业在国家政策的支持下，顺势而为，发展迅速，保持着35%的高增长率，远高于德国的9%、韩国的8%和日本的6%。我国已连续两年成为世界第一大工业机器人市场。
我国工业机器人市场之所以能有如此迅速的增长，主要源于以下三点。
（1）劳动力的供需矛盾。主要体现在劳动力成本的上升和劳动力供给的下降。在很多产业，尤其在中低端工业产业，劳动力的供需矛盾非常突出，这对实施“机器换人”计划提出了迫切需求。
（2）企业转型升级的迫切需求。随着全球制造业转移的持续深入，先进制造业回流，我国的低端制造业面临产业转移的风险，迫切需要转变传统的制造模式，降低企业运行成本，提升企业发展效率，提升工厂的自动化、智能化程度。而工业机器人的大量应用，是提升企业产能和产品质量的重要手段。
（3）国家战略需求。工业机器人作为高端制造装备的重要组成部分，技术附加值高，应用范围广，是我国先进制造业的重要支撑技术和信息化社会的重要生产装备，对工业生产、社会发展以及增强军事国防实力都具有十分重要的意义。
随着机器人技术及智能化水平的提高，工业机器人已在众多领域得到了广泛的应用。其中，汽车、电子产品、冶金、化工、塑料、橡胶是我国使用机器人最多的几个行业。未来几年，随着行业需要和劳动力成本的不断提高，我国机器人市场增长潜力巨大。尽管我国将成为当今世界最大的机器人市场，但每万名制造业工人拥有的机器人数量却远低于发达国家水平和国际平均水平。工信部组织制订了我国机器人技术路线图及机器人产业“十三五”规划，到2020年，工业机器人密度达到每万名员工使用100台以上。我国工业机器人市场将高倍速增长，未来十年，工业机器人是看不到“天花板”的行业。
虽然多种因素推动着我国工业机器人行业不断发展，但应用人才严重缺失的问题清晰地摆在我们面前，这是我国推行工业机器人技术的最大瓶颈。中国机械工业联合会的统计数据表明，我国当前机器人应用人才缺口20万，并且以每年20%～30%的速度持续递增。
工业机器人作为一种高科技集成装备，对专业人才有着多层次的需求，主要分为研发工程师、系统设计与应用工程师、调试工程师和操作及维护人员四个层次。其中，需求量最大的是基础的操作及维护人员以及掌握基本工业机器人应用技术的调试工程师和更高层次的应用工程师，工业机器人专业人才的培养，要更加着力于应用型人才的培养。
为了适应机器人行业发展的形势，满足从业人员学习机器人技术相关知识的需求，我们从生产实际出发，组织业内专家编写了本书，全面讲解了工业机器人编程的基础、构建基本仿真工业机器人工作站、仿真软件RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编辑、RobotArt离线编程软件的基本操作与工作站系统的构建、离线编程的应用等内容，以期给从业人员和大学院校相关专业师生提供实用性指导与帮助。
本书由韩鸿鸾、张云强主编，陶建海、王小方、李永杉副主编，阮洪涛、刘曙光、马灵芝、范维进、刘兵、程宝鑫、彭红学、张艳红、马岩、姜海军、张瑞社、张青、宁爽、董海萍、戚建爱、胡春蕾参加了本书的编写。在本书编写过程中得到了山东省、河南省、河北省、江苏省、上海市等技能鉴定部门的大力支持，此外，青岛利博尔电子有限公司、青岛时代焊接设备有限公司、山东鲁南机床有限公司、山东山推工程机械有限公司、西安乐博士机器人有限公司、诺博泰智能科技有限公司等企业为本书的编写提供了大量帮助，在此深表谢意。
在本书编写过程中，参考了《工业机器人装调维修工》《工业机器人操作调整工》职业技能标准的要求，以备读者考取技能等级；同时还借鉴了全国及多省工业机器人大赛的相关要求，为读者参加相应的大赛提供参考。
由于水平所限，书中不足之处在所难免，恳请广大读者给予批评指正。

编者

《智能制造关键技术：工业机器人应用与实践》 内容简介： 在当今飞速发展的制造业浪潮中，工业机器人的身影已无处不在，它们不仅是生产线上的主力军，更是推动产业升级、实现智能化转型的重要引擎。本书《智能制造关键技术：工业机器人的应用与实践》深入剖析了工业机器人技术的核心理念、关键构成及其在现代工业生产中的多元化应用，旨在为读者构建一个全面而深入的认知框架，助力他们掌握这一前沿技术，并将其高效应用于实际生产场景。 本书的编写，并非局限于理论的堆砌，而是紧密结合工业生产的实际需求，从理论到实践，层层递进。全书共分为五大部分，共计十七章，内容涵盖了工业机器人技术发展的宏观脉络、微观的技术细节、具体的应用领域以及未来发展趋势，力求为读者提供一份详实、可操作的知识指南。 第一部分：工业机器人技术基础与发展历程 本部分是全书的基石，我们将一同回顾工业机器人技术跌宕起伏的发展历程。从早期简单的机械臂到如今集感知、决策、执行于一体的智能机器人，每一步都凝聚着无数科研人员的智慧与汗水。我们将探讨工业机器人的定义、分类及其在不同工业场景下的演变，理解其作为“制造业眼睛”和“手臂”的核心功能。 第一章：工业机器人概述与发展简史：本章将首先界定工业机器人的概念，明确其与自动化设备、服务机器人的区别与联系。随后，我们将穿越时空，追溯工业机器人从诞生之初到如今的高度智能化的发展轨迹，分析技术突破的关键节点，如传感器技术、控制算法、人工智能的引入等。我们将审视不同时代工业机器人在生产效率、精度、柔性化等方面的贡献，为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二章：工业机器人的核心组成与工作原理：深入探究工业机器人的“心脏”与“大脑”。本章将详细解析工业机器人的主要构成部分，包括： 机械结构：关节、臂架、末端执行器等，理解不同类型的机械结构如何实现空间定位与运动轨迹的规划。 驱动系统：伺服电机、减速器等，阐释其如何为机器人提供精准的动力与平稳的运动。 控制系统：控制器、编程器、传感器接口等，揭示其在接收指令、处理信息、协调运动中的核心作用。 末端执行器（End-Effector）：夹爪、焊枪、喷涂枪等，介绍其功能多样性，如何根据具体任务进行更换与配置。 我们将深入剖析工业机器人运动的学理基础，如运动学（正运动学与逆运动学）、动力学等，理解机器人是如何将抽象的指令转化为具体的物理运动。 第二部分：工业机器人关键技术解析 本部分将聚焦于工业机器人实现智能化与高精度工作的关键技术，这些技术是支撑机器人高效、稳定运行的生命线。 第三章：机器人感知技术：让机器“看见”与“感知”：感知是机器人与环境交互的前提。本章将重点介绍机器人常用的感知技术： 视觉传感器：CCD相机、CMOS相机、3D相机等，阐述其在目标识别、定位、尺寸测量、表面缺陷检测等方面的应用。我们将探讨图像处理算法，如边缘检测、特征提取、模式识别等，如何帮助机器人理解视觉信息。 力觉传感器与触觉传感器：解释其在机器人进行精细装配、力控操作、感知物体纹理等任务中的重要性。 接近传感器与距离传感器：说明其在避障、安全防护、精确停靠等方面的作用。 我们将讨论多传感器融合技术，如何将不同传感器的信息进行整合，以提升机器人的感知精度与鲁棒性。 第四章：机器人控制技术：实现精确与柔性运动：控制是机器人“听从指挥”并执行任务的关键。本章将深入探讨： 轨迹规划：直线插补、圆弧插补、关节插补等，理解机器人如何根据预设路径实现平滑、精确的运动。 PID控制及其他先进控制算法：讲解经典PID控制在机器人关节控制中的应用，并介绍如模糊控制、自适应控制、模型预测控制等更高级的控制策略，以应对复杂工况与动态变化。 力/位混合控制：解析在装配、打磨等需要与环境进行力交互的场景下，机器人如何同时控制位置与力，实现柔性操作。 示教编程与基于模型的控制：介绍传统示教编程的原理与局限，以及基于物理模型的高级控制方法。 第五章：人机协作与安全技术：随着工业自动化的深入，人机协作成为趋势。本章将重点关注： 协作机器人（Cobots）的设计理念与应用：介绍协作机器人与传统工业机器人的区别，以及其在安全性、易用性、柔性化方面的优势。 人机交互界面设计：探讨如何设计直观、易于操作的人机交互界面，提升操作效率。 安全区域设定、碰撞检测与紧急停止机制：详细阐述工业机器人运行过程中的安全保障措施，包括安全传感器、安全区域划分、碰撞检测算法以及可靠的紧急停止系统，确保人员与设备的安全。 第三部分：工业机器人典型应用领域与案例分析 本部分将跳出技术层面，聚焦于工业机器人如何实实在在地改变着各行各业的生产方式，通过具体的应用案例，让读者深刻理解工业机器人的价值。 第六章：焊接机器人及其应用：焊接是汽车、船舶、工程机械等行业的核心工序。本章将详细介绍： 焊接机器人的类型与特点：弧焊机器人、点焊机器人、激光焊机器人等。 焊接路径规划与焊接质量控制：讲解机器人如何实现精准的焊接路径，并集成焊接参数控制，保证焊接质量。 典型行业应用案例：汽车车身点焊、管道对接焊缝、大型结构件焊接等。 第七章：搬运与码垛机器人：在仓储物流、生产线物料配送等场景中，搬运与码垛机器人极大地提升了效率并降低了劳动强度。 搬运机器人（AGV/AMR）：介绍其导航技术、路径规划与调度管理。 码垛机器人：讲解其在包装生产线上的应用，如将产品按照预设模式堆叠到托盘上。 案例分析：智能仓储、自动化生产线物料输送、工厂内部物流优化。 第八章：装配与检测机器人：精准的装配与高效的检测是产品质量的保证。 精密装配机器人：聚焦于对精度要求极高的装配任务，如电子元件的贴装、微小零件的组装。 在线检测机器人：结合视觉与测量技术，实现产品尺寸、外观、功能等方面的自动检测。 案例分析：电子产品组装、汽车零部件装配、食品包装检测。 第九章：喷涂与打磨机器人：在汽车制造、家具生产等领域，喷涂与打磨机器人能够实现均匀、高效的表面处理。 喷涂机器人：介绍其在涂料输送、喷枪控制、喷涂路径规划方面的技术。 打磨机器人：分析其在去除毛刺、抛光等工艺中的应用，以及力控打磨技术的挑战。 案例分析：汽车车身喷漆、家具表面涂装、金属件去毛刺。 第十章：3C电子行业中的机器人应用：3C（计算机、通信、消费电子）行业以其产品更新快、精度要求高、劳动密集等特点，对机器人技术提出了更高的要求。 高精度贴装与微小零件组装：探讨机器人如何实现纳米级的精度控制。 自动化检测与品控：分析机器人如何通过高速视觉检测，保障产品良率。 柔性化生产线改造：介绍机器人如何适应多品种、小批量的生产需求。 第十一章：食品与医药行业的机器人应用：随着食品安全与药品质量要求的提高，机器人技术在这些领域也日益普及。 食品包装与分拣：介绍机器人如何实现高效、卫生的包装与分拣。 药品生产与分装：探讨机器人如何在洁净环境中进行精确的药品分装与操作。 追溯性管理与自动化生产：分析机器人技术如何助力实现生产过程的自动化与可追溯。 第四部分：工业机器人集成与系统优化 仅仅掌握单个机器人技术是不足够的，如何将机器人与生产线其他设备高效集成，并实现整体生产系统的优化，是实现智能化制造的关键。 第十二章：机器人系统集成方案设计：本章将引导读者理解机器人系统集成的一般流程与要点。 需求分析与机器人选型：如何根据生产任务、精度要求、工作环境等因素，选择合适的机器人本体、末端执行器、传感器等。 工作站设计与布局：考虑机器人运行空间、安全区域、物料流转等因素，进行最优化的工作站设计。 电气与通信接口集成：讲解机器人与PLC、上位机、MES系统等之间的通信协议与集成方式。 第十三章：生产线自动化与机器人协同：本章将探讨如何将机器人无缝融入现有或新建的自动化生产线。 流水线自动化改造：分析机器人如何取代人工在生产线上的重复性、危险性或高精度工位。 多机器人协同作业：介绍如何实现多个机器人之间的协调配合，共同完成复杂任务，如大型工件的装配。 与AGV/AMR的集成：探讨机器人与移动机器人在物料搬运与生产协同中的一体化应用。 第十四章：生产过程监控与数据采集：智能化制造离不开数据的支撑。 机器人运行状态监控：讲解如何实时监控机器人的运行参数、故障信息、生产节拍等。 生产数据采集与分析：阐述如何从机器人系统中采集生产数据，并用于工艺优化、故障预测、质量追溯等。 与MES/SCADA系统的集成：分析机器人数据如何接入企业管理信息系统，实现生产全流程的可视化与智能化管理。 第五部分：工业机器人发展趋势与挑战 展望未来，工业机器人技术仍在不断演进，本书的最后部分将探讨其未来的发展方向与面临的挑战。 第十五章：人工智能在工业机器人中的应用：AI技术为机器人注入了更强的“智慧”。 机器学习与深度学习：介绍如何利用AI算法提升机器人的学习能力、自主决策能力与环境适应性。 智能路径规划与优化：讲解AI如何实现更灵活、更优化的路径规划，应对未知或动态变化的环境。 预测性维护与故障诊断：利用AI分析机器人运行数据，预测潜在故障，实现主动维护。 第十六章：柔性化与个性化制造：市场需求的多样化促使机器人向更柔性的方向发展。 模块化机器人与易于重构的生产线：探讨如何设计易于重构、适应多种产品生产的机器人系统。 云机器人与远程协作：分析云技术如何赋能机器人，实现远程部署、监控与协同。 人机共融的新范式：探讨未来人与机器人更深度的融合，实现生产的协同与高效。 第十七章：工业机器人在“中国制造2025”与智能工厂中的角色：本书将结合国家战略，探讨工业机器人在中国制造业转型升级中的重要作用。 智能工厂的构建与机器人赋能：阐述工业机器人如何成为智能工厂不可或缺的组成部分。 面临的挑战与发展机遇：分析中国工业机器人产业在核心技术、高端人才、市场应用等方面存在的挑战，以及未来的发展机遇。 通过以上十七章内容的深入探讨，《智能制造关键技术：工业机器人应用与实践》旨在为读者提供一个系统、全面、深入的学习平台。本书的每一章节都力求内容翔实，逻辑清晰，并辅以丰富的图示和案例，使其不仅是一本理论知识的普及读物，更是一份指导实践的工具书。无论是对工业机器人技术感兴趣的学生，还是希望进行自动化升级的工程师，亦或是寻求技术创新的企业管理者，都能从中获得宝贵的知识与启示，共同迎接智能制造的美好未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计挺有意思的，封面采用了深蓝色调，给人一种稳重、专业的科技感。印刷质量很扎实，纸张的质地也比一般教材厚实不少，拿在手里很有分量。开篇对当前工业机器人技术发展趋势的概述，虽然言简意赅，但抓住了核心痛点——如何提高柔性和效率。尤其是在介绍不同品牌机器人（比如KUKA、ABB、FANUC）的系统架构差异时，作者没有陷入冗长的技术细节，而是用对比的方式清晰地勾勒出了各自的特点，这对于初学者来说是极好的引导。我特别欣赏它在理论与实践结合上的平衡感，它没有直接抛出晦涩的编程语法，而是先建立了一个完整的虚拟工作站概念，让你明白“离线编程”的意义不仅仅是写代码，更是一种系统化的工程思维。后面章节对机器人运动学和动力学基础的讲解，虽然篇幅不大，但点到了要害，为后续的仿真和路径规划打下了坚实的理论基础。总的来说，这本书的实体呈现和前期的理论铺垫，展现出一种严谨的学术态度，让人期待接下来的深度内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排极具逻辑性，像是一个精心设计的学习路径图，引导读者从宏观概念逐步深入到微观操作。最让我眼前一亮的是它在仿真环境搭建这一环节的处理方式。作者没有仅仅停留在软件界面的介绍上，而是详细阐述了如何根据实际工厂布局来构建数字孪生模型，包括传感器布局、夹具设计等关键环节。这部分内容非常贴合实际工程需求，很多同类书籍往往忽略了这些前期准备工作，导致后续编程的仿真效果大打折扣。我尝试按照书中的步骤，在特定的仿真软件（具体是哪款软件此处略去）中搭建了一个简单的喷涂工作站，发现书中的参数设置和坐标系转换描述得极为细致，即便是复杂的空间几何关系，也能通过作者的图文并茂的解释清晰地理解。这种注重“落地”的教学方法，极大地增强了读者的实践信心，让人感觉不是在读一本死板的技术手册，而是在进行一次有导师指导的实操训练。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读后，我发现这本书的叙事风格非常注重“场景化”教学。它不仅仅是教授“如何做”，更侧重于分析“为什么这样做”。例如，在讲解复杂轨迹规划时，书中分析了多种避障算法在不同工况下的优选和局限性，而不是简单地罗列公式。我尤其关注了其中关于“节拍时间优化”的那一章，作者通过一个具体的装配案例，演示了如何利用高级的离线工具对机器人运动轨迹进行微调，以达到最小化循环时间的目的。这种对效率提升的关注，正是工业界当前最迫切的需求。书中的插图质量很高，很多复杂的运动轨迹曲线和碰撞检测示意图，都用高分辨率的彩色图例展示出来，极大地方便了对抽象概念的理解。尽管有些高级算法的描述略显精炼，但它们为有一定基础的工程师提供了进一步研究的方向和切入点，这点非常值得称赞。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言表达方式显得非常务实且直白，几乎没有华丽的辞藻，直奔主题，这对于需要快速掌握技能的工程技术人员来说是莫大的福音。在介绍特定编程指令集的时候，作者采用了大量的“代码块+注释”的格式，这种排版方式极其高效。我发现书中对错误处理和调试方法的论述也相当到位。它没有回避实际编程中经常遇到的那些“莫名其妙”的系统报错，而是针对性地给出了排查思路和解决方案。比如，关于力控模式下的数据反馈处理，书中给出的诊断流程图清晰地指出了可能出现的问题源头，比查阅官方的帮助文档要直观得多。这表明作者不仅精通理论，更在车间一线积累了丰富的“排雷”经验。总体来看，这本书的实用价值远超一般理论书籍，更像是一本随时可以翻阅的“现场指导手册”。

评分☆☆☆☆☆

这本书在深度和广度上的把握达到了一个很好的平衡点。在广度上，它涵盖了从基础运动控制到高级路径优化的完整技术链条，确保读者能建立起一个全面的知识图谱。而在深度上，它似乎刻意将部分高阶主题留白，用一种邀请读者的姿态收尾，这很巧妙。比如，在讨论到人机协作（Cobots）的编程范式时，书中的描述显得非常前沿，它没有给出成熟的最终方案，而是提出了当前面临的挑战和可能的解决方案方向，激发读者去探索和创新。此外，书中所引用的案例虽然是虚拟的，但其复杂度模拟了真实生产线的复杂性，要求读者必须综合运用前面学到的多项技能才能解决。这对于培养读者的综合项目解决能力非常有帮助，它逼迫你不能只停留在单一知识点的掌握上，必须学会融会贯通。这本书更像是一块磨刀石，能让你的实践能力得到切实打磨。