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前言 第1章 機器人應用技術概論1 1.1 機器人的基本概念1 1.1.1 機器人的定義1 1.1.2 機器人的特性3 1.1.3 機器人的歷史4 1.1.4 機器人的發展趨勢6 1.1.5 機器人的應用10 1.2 機器人的結構原理12 1.2.1 機器人的主要結構12 1.2.2 工業機器人的組成14 1.2.3 機器人的工作原理14 1.2.4 機器人技術涉及的領域15 1.3 機器人的基本分類16 1.3.1 按應用領域分類16 1.3.2 按驅動方式分類17 1.3.3 按智慧方式分類18 1.3.4 按控制方式分類19 1.3.5 按結構形式分類20 1.4 機器人的基本術語25 1.4.1 機器人的運動軸25 1.4.2 機器人的坐標系26 1.4.3 機器人的結構名稱29 1.4.4 機器人的圖形符號體系31 1.4.5 典型機器人的圖形符號表示32 1.4.6 機器人的主要參數35 1.4.7 典型機器人的舉例分析39 練習與思考48 第2章 機器人的運動學和動力學基礎50 2.1 機器人的運動學基礎50 2.1.1 機器人的運動學問題50 2.1.2 機器人的位置與變數之間的關係54 2.1.3 機器人運動學的一般表示54 2.2 機器人的動力學基礎55 2.2.1 機器人的動力學問題55 2.2.2 機器人動力學的一般表示56 練習與思考57 第3章 機器人的機械結構系統59 3.1 機器人的機身機構59 3.1.1 升降回轉型機身結構59 3.1.2 俯仰型機身結構60 3.1.3 直移型機身結構61 3.1.4 類人機器人型機身結構61 3.2 機器人的臂部機構61 3.2.1 機器人臂部的組成61 3.2.2 機器人臂部的配置62 3.2.3 機器人的臂部機構63 3.3 機器人的腕部機構65 3.3.1 機器人腕部的運動65 3.3.2 機器人的柔順腕部66 3.4 機器人的手部機構67 3.4.1 機器人手部的特點67 3.4.2 機器人手部的分類68 3.4.3 機器人的夾持類手部69 3.4.4 機器人的吸附式手部72 3.4.5 仿人手機器人手部75 3.5 機器人的行走機構76 3.5.1 機器人行走機構的特點77 3.5.2 車輪式行走機構77 3.5.3 履帶式行走機構81 3.5.4 足式行走機構84 練習與思考87 第4章 機器人的驅動系統89 4.1 機器人的驅動系統概述89 4.1.1 轉動關節與移動關節89 4.1.2 旋轉驅動與直線驅動90 4.1.3 直接驅動與間接驅動91 4.1.4 電動機驅動與氣/液壓驅動92 4.1.5 機器人的制動機構94 4.2 機器人的傳動系統94 4.2.1 回轉傳動機構96 4.2.2 直線傳動機構97 4.2.3 帶傳動機構98 4.3 機器人的電動驅動系統99 4.3.1 伺服電動機99 4.3.2 步進電動機101 4.4 機器人的氣/液驅動系統103 4.4.1 機器人的液壓驅動系統103 4.4.2 機器人的氣壓驅動系統105 練習與思考107 第5章 機器人的控制系統108 5.1 機器人的控制系統概述108 5.1.1 機器人控制器109 5.1.2 機器人的控制方式110 5.2 伺服控制系統111 5.2.1 伺服控制系統的概念與原理111 5.2.2 電動伺服控制系統112 5.2.3 液壓伺服控制系統114 5.3 機器人控制系統結構115 5.3.1 機器人控制系統的功能與組成116 5.3.2 機器人控制系統的基本結構117 5.3.3 機器人控制系統的分層結構119 5.4 機器人控制的示教再現121 5.4.1 機器人的示教方式121 5.4.2 關節運動的伺服指令生成123 5.4.3 控制軟體與機器人示教實例123 5.5 機器人控制系統舉例126 5.5.1 MOTOMAN UP6簡介126 5.5.2 MOTOMAN UP6 的XRC功能128 練習與思考129 第6章 機器人的傳感系統131 6.1 機器人的傳感系統概述131 6.1.1 機器人的感測器技術131 6.1.2 機器人感測器的分類132 6.2 機器人的內部感測器133 6.2.1 機器人的位置感測器134 6.2.2 機器人的角度感測器135 6.2.3 機器人的速度感測器140 6.2.4 機器人的姿態感測器142 6.3 機器人的外部感測器142 6.3.1 機器人的觸覺感測器143 6.3.2 機器人的力覺感測器153 6.3.3 機器人的距離感測器155 6.3.4 機器人的聽覺感測器157 6.4 機器人的視覺系統159 6.4.1 機器人視覺系統的組成160 6.4.2 機器人視覺系統的原理161 6.4.3 視覺資訊的處理162 6.4.4 機器人視覺系統的應用165 練習與思考167 第7章 機器人的語言系統169 7.1 機器人的語言系統概述169 7.1.1 機器人的控制方式170 7.1.2 機器人語言的程式設計171 7.1.3 機器人程式設計語言的分類173 7.1.4 機器人程式設計語言的功能176 7.1.5 機器人程式設計語言的種類178 7.2 典型的機器人語言179 7.2.1 VAL語言179 7.2.2 RAPT語言183 7.3 工業機器人國標程式設計指令186 7.3.1 工業機器人程式設計指令186 7.3.2 檔結構191 7.3.3 操作符192 7.4 機器人的離線程式設計193 7.4.1 機器人離線程式設計的特點193 7.4.2 機器人離線程式設計系統的結構194 7.5 機器人的程式設計示例197 7.5.1 MOTOMAN機器人的示教再現197 7.5.2 MOTOMAN 機器人的離線程式設計和 模擬200 練習與思考202 第8章 工業機器人及其應用203 8.1 工業機器人概述203 8.1.1 機器人的應用203 8.1.2 工業機器人的應用步驟204 8.2 焊接機器人207 8.2.1 焊接機器人的組成207 8.2.2 點焊機器人系統208 8.2.3 弧焊機器人系統214 8.2.4 焊接機器人系統應用實例220 8.3 搬運機器人222 8.3.1 搬運機器人概述222 8.3.2 成品搬運機器人工作站223 8.3.3 碼垛機器人工作站224 8.3.4 碼垛機器人系統應用實例226 8.4 噴塗機器人227 8.4.1 噴塗機器人概述228 8.4.2 噴塗機器人系統應用實例229 8.5 裝配機器人230 8.5.1 裝配機器人概述230 8.5.2 裝配作業機器人系統231 8.5.3 裝配機器人系統應用實例237 練習與思考239 第9章 其他機器人及其應用240 9.1 操縱型機器人240 9.1.1 操縱型機器人的分類240 9.1.2 操縱型機器人的特點243 9.1.3 操縱型機器人的控制243 9.2 操縱型機器人應用247 9.2.1 水下機器人247 9.2.2 空間機器人253 9.2.3 飛行機器人256 9.2.4 服務機器人259 9.3 其他機器人的應用263 9.3.1 軍用機器人263 9.3.2 農業機器人267 9.3.3 仿人機器人269 練習與思考274 第10章 新興機器人及其應用276 10.1 協作機器人276 10.1.1 協作機器人的定義276 10.1.2 對協作機器人的需求278 10.1.3 協作機器人的特點279 10.1.4 協作機器人的應用281 10.1.5 協作機器人的核心技術284 10.1.6 協作機器人的典型產品288 10.2 自動導引車（AGV）292 10.2.1 AGV概述293 10.2.2 AGV分類297 10.2.3 AGV自動導引系統組成301 10.2.4 AGV自動導引系統的關鍵技術304 10.2.5 AGV實例308 10.2.6 AGV的應用312 10.3 複合型機器人316 10.3.1 複合型機器人定義及組成317 10.3.2 複合型機器人的核心技術318 10.3.3 複合型機器人的實際產品318 10.3.4 複合型機器人的解決方案320 10.4 智慧型機器人322 10.4.1 智慧型機器人的概念322 10.4.2 智慧型機器人的控制323 10.4.3 智慧型機器人的人工智慧324 10.4.4 新型驅動器325 練習與思考326 參考文獻 328
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