《工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)：結(jié)構(gòu)·控制·仿真·集成》是一本全面系統(tǒng)介紹工業(yè)機器人技術(shù)的專業(yè)書籍。本書深入剖析了工業(yè)機器人的核心要素，從基礎(chǔ)理論到實踐操作，逐步展開。內(nèi)容涵蓋工業(yè)機器人的發(fā)展歷程、基本概念、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（含坐標(biāo)系、運動學(xué)與動力學(xué)）、傳感系統(tǒng)（包括內(nèi)外傳感器及多傳感器融合）、控制系統(tǒng)架構(gòu)與控制策略，以及多種典型工業(yè)機器人的操作技巧。此外，本書還詳細介紹了工業(yè)機器人仿真技術(shù)，通過RobotStudio等主流軟件，幫助讀者掌握虛擬環(huán)境下機器人行為的模擬與優(yōu)化。同時，結(jié)合實際案例，如碼垛、焊接、裝配等工作站的設(shè)計與仿真，展現(xiàn)了工業(yè)機器人在智能制造中的廣泛應(yīng)用與集成能力。最后，本書配備同步課件及拓展閱讀資源，可幫助讀者更快更好地學(xué)習(xí)本書，提升技能。
本書主要可供智能制造、機器人等相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀參考，也面向高等院校及職業(yè)院校智能制造工程、機器人工程及相關(guān)專業(yè)師生，可作為該專業(yè)領(lǐng)域的通識類教材。

1.本書理論與實踐內(nèi)容豐富，符合讀者的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)流程，在打好基礎(chǔ)的同時，逐漸提升實踐與操作技能； 2.本書作者結(jié)合自身多年教學(xué)經(jīng)驗，編著此書，具有一定的系統(tǒng)性，在學(xué)習(xí)參考的同時，可掌握到作者的意圖； 3.本書內(nèi)容全面，圖文并茂，超厚一本，物超所值。

工業(yè)機器人是實現(xiàn)智能制造的重要智能裝備，被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”。為擺脫低端制造的標(biāo)簽，中國非常重視工業(yè)機器人的發(fā)展。近年來，隨著工業(yè)4.0及“中國制造2025”等概念的持續(xù)推進，中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)得到了較好的發(fā)展。
工業(yè)機器人是廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機器人被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等多個工業(yè)領(lǐng)域。
本書的寫作條理清晰、要點突出，將工業(yè)機器人的軟硬件、仿真與系統(tǒng)集成進行有序整合，闡述了工業(yè)機器人技術(shù)基礎(chǔ)及其應(yīng)用。全書共分為9章：第1章主要介紹工業(yè)機器人的發(fā)展及其基本概念；第2章主要介紹工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)組成相關(guān)知識；第3章介紹了與工業(yè)機器人相關(guān)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，包括工業(yè)機器人的坐標(biāo)系、運動學(xué)和動力學(xué)分析；第4章介紹了工業(yè)機器人的傳感系統(tǒng)，包括內(nèi)部傳感器、外部傳感器和多傳感器融合等；第5章介紹了工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制方式、控制策略和運動控制等；第6章介紹了ABB、SCARA等典型工業(yè)機器人的基本操作方法；第7章介紹了工業(yè)機器人虛擬仿真軟件的使用，主要介紹了RobotStudio和PQArt兩款軟件；第8章介紹了工業(yè)機器人的碼垛、焊接和裝配工作站，并利用軟件對碼垛工作進行虛擬仿真。
 在本書的撰寫過程中，參閱了一些圖書、論文以及其他形式的參考資料，并在書后的參考文獻中列出，以便讀者可以拓展閱讀。由于參考文獻較多，正文中未能一一詳細標(biāo)注，敬請原作者和讀者諒解。
由于筆者理論和技術(shù)水平有限，本書難免有不妥之處，敬請專家、同行等廣大讀者批評指正。

編著者

第1章工業(yè)機器人概述1
1.1機器人簡介2
1.1.1機器人的發(fā)展歷程2
1.1.2機器人的定義13
1.2工業(yè)機器人簡介14
1.2.1工業(yè)機器人的發(fā)展歷程14
1.2.2工業(yè)機器人的定義22
1.2.3工業(yè)機器人的分類22
1.2.4工業(yè)機器人的組成26
1.2.5工業(yè)機器人的核心部件28
1.2.6工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)29
1.2.7工業(yè)機器人的應(yīng)用30
1.2.8工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢33

第2章工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)35
2.1工業(yè)機器人的機身36
2.1.1回轉(zhuǎn)與升降型機身結(jié)構(gòu)36
2.1.2回轉(zhuǎn)與俯仰型機身結(jié)構(gòu)37
2.1.3直移型機身結(jié)構(gòu)37
2.1.4類人機器人型機身結(jié)構(gòu)38
2.2工業(yè)機器人的手臂38
2.2.1手臂的運動38
2.2.2手臂的分類38
2.2.3手臂設(shè)計要求39
2.2.4機器人機身和臂部的配置39
2.3工業(yè)機器人的手腕41
2.3.1手腕的基本形式41
2.3.2手腕的分類41
2.3.3手腕的柔順結(jié)構(gòu)43
2.4工業(yè)機器人的手部43
2.4.1手部的特點43
2.4.2手部的分類44
2.5工業(yè)機器人的驅(qū)動系統(tǒng)47
2.5.1驅(qū)動方式47
2.5.2驅(qū)動裝置48
2.5.3傳動機構(gòu)58

第3章工業(yè)機器人的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)64
3.1工業(yè)機器人的運動軸與坐標(biāo)系65
3.1.1工業(yè)機器人的運動軸65
3.1.2工業(yè)機器人的坐標(biāo)系65
3.2工業(yè)機器人的運動學(xué)分析68
3.2.1位置和姿態(tài)表示68
3.2.2坐標(biāo)變換71
3.2.3齊次坐標(biāo)變換72
3.2.4機器人空間連桿74
3.2.5工業(yè)機器人運動學(xué)和逆運動學(xué)75
3.3工業(yè)機器人的動力學(xué)分析83
3.3.1工業(yè)機器人的速度雅可比83
3.3.2工業(yè)機器人的力雅可比86
3.3.3動力學(xué)分析88
3.4Matlab Robotics工具包96
3.4.1基本函數(shù)使用方法96
3.4.2工具包中的運動學(xué)求解99
3.4.3工具包中的動力學(xué)求解102

第4章工業(yè)機器人的傳感系統(tǒng)106
4.1傳感器概述107
4.1.1傳感器的定義107
4.1.2傳感器的組成107
4.1.3傳感器的作用107
4.2工業(yè)機器人內(nèi)部傳感器108
4.2.1位置傳感器108
4.2.2速度傳感器112
4.2.3加速度傳感器112
4.2.4傾斜角傳感器112
4.3工業(yè)機器人外部傳感器113
4.3.1視覺傳感器113
4.3.2觸覺傳感器115
4.3.3距離傳感器117
4.3.4力覺傳感器118
4.3.5碰撞傳感器119
4.4多傳感器信息融合119
4.4.1多傳感器信息融合的級別119
4.4.2多傳感器信息融合技術(shù)120
4.4.3多傳感器量測數(shù)據(jù)預(yù)處理121
4.4.4多傳感器信息融合算法121
4.4.5多傳感器信息融合在工業(yè)機器人中的應(yīng)用122

第5章工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)125
5.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)概述126
5.1.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)要素126
5.1.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)特點126
5.1.3工業(yè)機器人控制系統(tǒng)功能127
5.1.4工業(yè)機器人控制系統(tǒng)分類129
5.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)129
5.2.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)組成129
5.2.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)130
5.2.3工業(yè)機器人的控制器132
5.3工業(yè)機器人的控制方式137
5.3.1控制方式的分類137
5.3.2位置控制137
5.3.3速度控制138
5.3.4力（力矩）控制139
5.3.5智能控制139
5.4工業(yè)機器人的控制策略139
5.4.1自適應(yīng)控制140
5.4.2變結(jié)構(gòu)控制140
5.4.3魯棒控制140
5.4.4智能控制141
5.5工業(yè)機器人的運動控制142
5.5.1路徑規(guī)劃142
5.5.2軌跡規(guī)劃144
5.5.3Matlab Robotics工具包中的軌跡規(guī)劃146

第6章工業(yè)機器人的基本操作149
6.1工業(yè)機器人的編程150
6.1.1編程任務(wù)150
6.1.2在線示教151
6.1.3離線編程151
6.2ABB工業(yè)機器人的基本操作153
6.2.1ABB工業(yè)機器人簡介153
6.2.2ABB工業(yè)機器人示教器的使用156
6.2.3ABB工業(yè)機器人的手動操作162
6.2.4ABB工業(yè)機器人坐標(biāo)系的建立166
6.2.5ABB工業(yè)機器人的通信172
6.2.6ABB工業(yè)機器人的編程173
6.3SCARA機器人的基本操作178
6.3.1SCARA機器人簡介178
6.3.2SCARA機器人系統(tǒng)180
6.3.3SCARA機器人示教器的使用183
6.3.4SCARA機器人的編程191
6.4Delta機器人的基本操作196

第7章工業(yè)機器人的虛擬仿真197
7.1工業(yè)機器人的虛擬仿真軟件197
7.1.1RobotStudio198
7.1.2PQArt199
7.2RobotStudio199
7.2.1RobotStudio的特點199
7.2.2機器人系統(tǒng)的創(chuàng)建與調(diào)試200
7.2.3RobotStudio的離線編程220
7.3基于PQArt的工業(yè)機器人仿真242

第8章工業(yè)機器人工作站243
8.1概述243
8.1.1工業(yè)機器人工作站組成與設(shè)計243
8.1.2工業(yè)機器人生產(chǎn)線246
8.2工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)分析247
8.2.1碼垛機器人工作站247
8.2.2焊接機器人工作站251
8.2.3裝配機器人工作站260
8.3工業(yè)機器人碼垛工作站虛擬仿真263
8.3.1機器人吸盤的創(chuàng)建263
8.3.2傳送帶組件的創(chuàng)建275
8.3.3放置工件路徑的創(chuàng)建282
8.3.4程序的編寫286

第9章工業(yè)機器人的實際應(yīng)用293
9.1加工企業(yè)包裝流水線雙垛型高速碼垛系統(tǒng)293
9.2工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用293

參考文獻295