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1 绪论1

1．1 工业机器人的发展及分类1

1．1．1 工业机器人1

1．1．2 工业机器人的组成及操作机的评价指标3

1．1．3 工业机器人的分类6

1．2 工业机器人应用工程8

1．2．1 工业机器人的应用范围和配置形式8

1．2．2 机器人工作站11

1．2．3 机器人生产线13

1．2．4 机器人的应用工程17

2 工业机器人的机构结构及其运动分析20

2．1 工业机器人的机构结构20

2．1．1 PUMA-262机器人的机构结构20

2．1．2 MOTOMAN-K10机器人的机构结构23

2．1．3 A4010H机器人的机构结构30

2．2 两杆之间的位姿变换矩阵32

2．2．1 位姿矩阵的建立32

2．2．2 位姿矩阵的逆阵34

2．2．3 多刚体之间的位姿关系及矩阵方程34

2．2．4 3转角表示的姿态矩阵36

2．2．5 两杆之间的位姿矩阵39

2．3 操作机的运动方程及其正、逆解41

2．3．1 开链操作机42

2．3．2 带有局部闭链的操作机55

2．4 工作空间和末杆位姿图60

2．4．1 工作空间60

2．4．2 灵活性、灵活度和末杆位姿图63

3 工业机器人的运动控制69

3．1 机器人运动控制中的基本概念69

3．1．1 自由度69

3．1．2 精度、分辨率与位置重复精度70

3．1．3 位置与轨迹74

3．1．4 点位(PTP)与连续(CP)控制75

3．1．5 多轴协调控制78

3．1．6 T／P方式工业机器人的基本控制思想83

3．2 运动控制中的动力学基础84

3．2．1 直线运动84

3．2．2 回转运动87

3．2．3 功率密度88

3．2．4 惯性转矩J与飞轮力矩GD~288

3．2．5 最佳系统评价指标91

3．3 机器人伺服执行机构92

3．3．1 直流(DC)伺服电机的基本工作原理92

3．3．2 交流(AC)伺服电机的基本工作原理93

3．3．3 直流(DC)、交流(AC)伺服电机的控制系统94

3．3．4 交流(AC)伺服控制系统的数字化106

3．4 机器人的计算机控制系统107

3．4．1 计算机控制系统软、硬件的任务分配108

3．4．2 计算机控制系统软件结构111

3．4．3 示教、编程与再现114

3．5 机器人运动控制中的关键技术118

3．5．1 伺服系统性能指标1-K_p(位置环增益)119

3．5．2 伺服系统性能指标2-N(速度控制比)122

3．5．3 轨迹精度123

3．5．4 运动曲线指令127

4 工业机器人作业实施129

4．1 工业机器人的示教129

4．1．1 示教方式129

4．1．2 控制点及其修正130

4．1．3 作业原点132

4．1．4 坐标系的选择133

4．1．5 作业条件134

4．1．6 主程序和子程序135

4．2 工业机器人的运行与外设控制137

4．2．1 工业机器人的控制系统与外界的联系137

4．2．2 工业机器人的运转138

4．2．3 应用工程的实施方法139

4．2．4 工件的确认145

4．3 工业机器人作业中的传感器150

4．3．1 接触传感器150

4．3．2 非接触距离传感器151

4．3．3 力传感器152

4．3．4 视觉传感器154

4．4 工业机器人控制系统的扩展功能155

4．4．1 部分扩展功能简介155

4．4．2 弧焊应用中的扩展功能159

4．5．1 可编程序控制器164

4．5 与工业机器人作业相关的控制装置164

4．5．2 监控装置167

4．6 安全措施168

4．6．1 安全要求169

4．6．2 实施方法170

5 工业机器人的生产线及工作站171

5．1 在生产中引入机器人系统的方法171

5．1．1 可行性分析171

5．1．2 机器人工作站和生产线的详细设计172

5．1．3 制造与试运行174

5．1．4 交付使用174

5．2 工业机器人工作站的构成及设计原则175

5．2．1 机器人工作站引例及其构成175

5．2．2 机器人工作站的一般设计原则180

5．2．3 机器人选择示例205

5．3 工业机器人生产线的构成及设计原则213

5．3．1 机器人生产线引例及其构成214

5．3．2 机器人生产线的设计原则227

5．4 机器人应用中的辅助装置237

5．4．1 机器人的末端执行器237

5．4．2 工夹具及变位机252

5．4．3 机器人架台258

6 工业机器人应用工程实例分析及展望262

6．1 弧焊工作站(摩托车车架焊接工作站例)262

6．1．1 技术要求及工件分析263

6．1．2 夹具体设计269

6．1．3 确定总体方案270

6．1．4 变位机构278

6．1．5 工作站的设备配置279

6．2．1 工件分析280

6．2 搬运码垛工作站280

6．2．2 工作站总体布局282

6．2．3 部件及组成设备282

6．3 多种作业组成的生产线287

6．3．1 配电高压开关机器人生产线的构成287

6．3．2 成形和焊接生产线289

6．3．3 电极加工生产线292

6．3．4 电极组装生产线295

6．3．5 成品喷漆生产线300

6．4 其他站、线简介302

6．4．1 切割工作站的构成302

6．4．2 机器人位置检查与测定系统306

6．4．3 玻璃周边密封条装配工作站307

6．4．4 轿车车体焊接生产线310

6．5 未来生产系统与机器人319

参考文献321