目录

  • 1 绪论
    • 1.1 机器人的基本概念
    • 1.2 机器人的发展概况
    • 1.3 机器人的分类
    • 1.4 工业机器人的技术参数
  • 2 工业机器人的本体结构设计
    • 2.1 工业机器人的总体设计
    • 2.2 工业机器人的驱动与传动
    • 2.3 机身及臂部设计
    • 2.4 腕部设计
    • 2.5 手部设计
  • 3 工业机器人的运动学
    • 3.1 物体在空间中的位姿描述
    • 3.2 齐次坐标变换
    • 3.3 变换方程的建立
    • 3.4 工业机器人连杆参数及其变换矩阵
    • 3.5 工业机器人的运动学方程
  • 4 工业机器人静力学及动力学分析
    • 4.1 工业机器人速度雅可比与速度分析
    • 4.2 机器人静力学分析
    • 4.3 机器人动力学分析
  • 5 工业机器人轨迹规划
    • 5.1 工业机器人轨迹规划
    • 5.2 关节空间法
    • 5.3 直角坐标空间法
    • 5.4 轨迹的实时生成
  • 6 地面移动机器人
    • 6.1 移动机器人的类型及特点
    • 6.2 轮式移动机器人
    • 6.3 履带式移动机器人
    • 6.4 步行机器人
  • 7 多指灵巧手
    • 7.1 多指灵巧手的结构设计
    • 7.2 单指机构的运动学模型
    • 7.3 多手指协调运动学分析
    • 7.4 三指位姿方程的逆向解
    • 7.5 灵巧手的静力学分析
  • 8 并联机器人
    • 8.1 并联机器人的定义与特点
    • 8.2 典型的并联机构
    • 8.3 并联机构自由度的计算
    • 8.4 并联机构的位置分析
  • 9 工业机器人的感知
    • 9.1 工业机器人传感器概述
    • 9.2 位置和位移传感器
    • 9.3 机器人的视觉技术
    • 9.4 机器人的触觉
  • 10 机器人的控制系统
    • 10.1 机器人控制系统与控制方式
    • 10.2 基于运动坐标的控制
    • 10.3 基于运动参数的控制
    • 10.4 机器人的智能控制系统
  • 11 安川机器人
    • 11.1 认识安川机器人
    • 11.2 手动操作机器人
    • 11.3 NX100 HP6机器人菜单讲解
    • 11.4 机器人编程教导
    • 11.5 应用设定
    • 11.6 常见异常情况处理
    • 11.7 保养与备品
  • 12 ABB机器人
    • 12.1 认识ABB机器人
    • 12.2 系统安全及环境保护
    • 12.3 机器人示教
    • 12.4 机器人启动
    • 12.5 机器人自动生产
    • 12.6 编程与测试
    • 12.7 输入输出信号
    • 12.8 系统备份与冷启动
    • 12.9 文件管理
机器人的发展概况


1. 古代“机器人”——-现代机器人的雏形


人类对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史。

西周时期,我国的能工巧匠偃师研制出的歌舞艺人,是我国最早记载的机器人。

春秋后期,据《墨经》记载,鲁班制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下” 。

公元前2世纪,古希腊人戴达罗斯发明了最原始的机器人──太罗斯,它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的青铜雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。

1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车,计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。

后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其在崎岖山路中运送军粮,支援前方战争。图1.4所示是诸葛亮为运送军粮所设计的“木牛”。


图1.4 运送军粮的“木牛”

1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。

1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。

1773年,著名的瑞士钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯制造出自动书写玩偶、自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的,它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。

1927年,美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”,并在纽约举行的世界博览会上展出,它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。


2. 现代机器人的发展历史

1954年,美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人,现有的机器人差不多都采用这种控制方式。

1958年, 被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.EngelBerger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation(UniversalAutomation)公司, 并参与设计了第一台Unimate机器人,如图1.6所示。

图1.6  Unimate机器人

这是一台用于压铸作业的五轴液压驱动机器人, 手臂的控制由一台专用计算机完成。它采用分离式固体数控元件, 并装有存储信息的磁鼓, 能够记忆完成180个工作步骤。

美国公司——AMF公司研制的Versatran (Versatile Transfer)机器人,如图1.7所示。 它主要用于机器之间的物料运输, 采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转, 沿垂直方向升降, 也可以沿半径方向伸缩。

图1.7  Versatran机器人

水下机器人—蛟龙号

研制背景:为推动中国深海运载技术发展,为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备,同时为中国深海勘探、海底作业研发共性技术。

空间机器人

美国航空航天局(NASA)研究的月球车在月球表面时的情形

美国航空航天局(NASA)研究的 “索杰纳”火星车,该车成功地在火星上工作了250天。


3. 机器人未来的发展趋势

(1)语言交流功能越来越完美* 

(2)各种动作的完美化

(3)外形越来越酷似人类

(4)逻辑分析能力越来越强

(5)具备越来越多样化功能

机器人的产生是社会科学技术发展的必然阶段,是社会经济发展到一定程度的产物,在经历了从初级到现在的成长过程后,随着科学技术的进一步发展及各种技术进一步的相互融合,我们相信机器人技术的前景将更加光明。