工业机器人应用技术基础

本书根据工业机器人产品业岗位技能需要，由武汉金石兴机器人自动化工程有限公司技术人员和院校骨干教师共同编写。本书系统地介绍了工业机器人的基本组成、应用选型、执行机构、数学基础、编程和应用等内容。本书内容新颖、易教易学，注重学生知识全面性的培养。通过学习本书，学生可对工业机器人有一个总体认识和全面了解。本书适合从事工业机器人应用的操作与编程人员，特别是刚接触工业机器人的工程技术人员，以及高等院校工业机器人及机电自动化相关专业学生使用。 

本书根据工业机器人产品业岗位技能需要，由武汉金石兴机器人自动化工程有限公司技术人员和院校骨干教师共同编写。本书系统地介绍了工业机器人的基本组成、应用选型、执行机构、数学基础、编程和应用等内容。本书内容新颖、易教易学，注重学生知识全面性的培养。通过学习本书，学生可对工业机器人有一个总体认识和全面了解。本书适合从事工业机器人应用的操作与编程人员，特别是刚接触工业机器人的工程技术人员，以及高等院校工业机器人及机电自动化相关专业学生使用。

第1章绪论

 

1.1机器人的发展历程

 

1.2机器人的分类

 

1.3工业机器人的定义和特点

 

1.4工业机器人的应用

 

1.5工业机器人品牌介绍

 

第2章工业机器人的基本组成

 

2.1工业机器人基本组成概述

 

2.2工业机器人的机械结构系统

 

2.3工业机器人的驱动系统

 

2.4工业机器人的传感系统

 

2.5工业机器人的控制系统

 

第3章工业机器人的应用选型及工业机器人智能软件

 

3.1工业机器人的应用选型

 

3.2工业机器人智能软件

 

第4章工业机器人的执行机构

 

4.1工业机器人末端操作器

 

4.2工业机器人末端操作器设计

 

4.3工业机器人安装定位

 

4.4工业机器人本体附件设计概要

 

第5章工业机器人环境感觉技术

 

5.1工业机器人的视觉

 

5.2工业机器人的触觉

 

第6章工业机器人运动学和动力学

 

6.1坐标变换

 

6.2工业机器人运动学

 

6.3工业机器人静力学

 

6.4工业机器人动力学分析

 

第7章工业机器人编程

 

7.1工业机器人语言系统

 

7.2工业机器人语言的要素

 

7.3工业机器人语言的基本功能

 

7.4常见的工业机器人语言

 

7.5示教编程过程

 

7.6离线编程与仿真

 

7.7工业机器人离线编程软件简介

 

第8章工业机器人工作站及自动线

 

8.1工业机器人工作站

 

8.2工业机器人自动线

 

8.3在生产中引入工业机器人工作站系统的方法

 

参考文献

总序 现阶段，我国制造业面临资源短缺、劳动力成本上升、人口红利减少等压力，而工业机器人的应用与推广，将极大地提高生产效率和产品质量，降低生产成本和资源消耗，有效提高我国工业制造竞争力。我国《机器人产业发展规划（2016—2020年）》强调，机器人是先进制造业的关键支撑装备和未来生活方式的重要切入点。广泛采用工业机器人，对促进我国先进制造业的崛起，有着十分重要的意义。“机器换人，人用机器”的新型制造方式有效推进了工业升级和转型。伴随着工业大国相继提出机器人产业政策，如德国的“工业4.0”、美国的先进制造伙伴计划、中国的“十三五规划”与“中国制造2025”等国家政策，工业机器人产业迎来了快速发展的态势。当前，随着劳动力成本上涨，人口红利逐渐消失，生产方式向柔性、智能、精细转变，中国制造业转型升级迫在眉睫。全球新一轮科技革命和产业变革与中国制造业转型升级形成历史性交汇，中国已经成为全球大的机器人市场。大力发展工业机器人产业，对于打造我国制造业新优势、推动工业转型升级、加快制造强国建设、改善人民生活水平具有深远意义。工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛应用。如在毛坯制造（冲压、压铸、锻造等）、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人逐步取代人工作业。机器人产业的发展对机器人领域技能型人才的需求也越来越迫切。为了满足岗位人才需求，满足产业升级和技术进步的要求，部分应用型本科院校相继开设了相关课程。在教材方面，虽有很多机器人方面的专著，但普遍偏向理论与研究，不能满足实际应用的需要。目前，企业的机器人应用人才培养只能依赖机器人生产企业的培训或产品手册，缺乏系统学习和相关理论指导，严重制约了我国机器人技术的推广和智能制造业的发展。武汉金石兴机器人自动化工程有限公司依托华中科技大学在机器人方向的研究实力，顺应形势需要，产、学、研、用相结合，组织企业专家和一线科研人员开展了一系列企业调研，面向企业需求，联合高校教师共同编写了“智能制造领域应用型人才培养‘十三五’规划精品教材”系列图书。该系列图书有以下特点：（1） 循序渐进，系统性强。该系列图书从工业机器人的入门应用、技术基础、实训指导，到工业机器人的编程与高级应用，由浅入深，有助于读者系统学习工业机器人技术。（2） 配套资源丰富多样。该系列图书配有相应的人才培养方案、课程建设标准、电子课件、视频等教学资源，以及配套的工业机器人教学装备，构建了立体化的工业机器人教学体系。（3） 覆盖面广，应用广泛。该系列图书介绍了工业机器人集成工程所需的机械工程案例、电气设计工程案例、机器人应用工艺编程等相关内容，顺应国内机器人产业人才发展需要，符合制造业人才发展规划。“智能制造领域应用型人才培养‘十三五’规划精品教材”系列图书结合工业机器人集成工程实际应用，教、学、用有机结合，有助于读者系统学习工业机器人技术和强化提高实践能力。该系列图书的出版发行填补了机器人工程专业系列教材的空白，有助于推进我国工业机器人技术人才的培养和发展，助力中国智造。工业机器人离线编程与仿真项目教程中国工程院院士 谭建荣2018年10月 前言 当前，以机器人为代表的智能制造正逐渐成为全球新一轮生产技术革命浪潮中澎湃的浪花，推动着各国经济发展的进程。随着工业互联网、云计算、大数据、物联网等新一代信息技术的快速发展，社会智能化的发展趋势日益显现，机器人的服务也从工业制造领域逐渐拓展到教育娱乐、医疗康复、安防救灾等诸多领域。机器人已成为智能社会不可或缺的人类助手。就国际形势来看，美国“再工业化”战略、德国“工业4.0”战略、欧洲“火花计划”、日本“机器人新战略”等，均将“机器人产业”作为发展重点，试图通过数字化、网络化、智能化夺回制造业优势。就我国国内发展而言，经济下行压力增大、环境约束日益趋紧、人口红利逐渐摊薄，迫切需要转型升级，形成增长新引擎，适应经济新常态。目前，中国政府提出的“中国制造2025”战略规划中，以机器人为代表的智能制造是难点也是挑战，是思路更是出路。近年来，随着劳动力成本的上升和工厂自动化程度的提高，中国工业机器人市场正步入快速发展阶段。据统计，2015年上半年我国机器人销量达到5.6万台，增幅超过了50%，中国已经成为全球大的工业机器人市场。国际机器人联合会的统计显示，2014年在全球工业机器人大军中，中国工厂的机器人使用数量约占四分之一。然而，机器人技术人才急缺，“数十万元高薪难聘机器人技术人才”已经成为社会热点问题。因此，“机器人产业发展，人才培养必须先行”。本系列图书在行业企业专家、技术带头人和一线科研人员的带领下，经过反复研讨修订和论证，完成了编写工作。本书由刘杰、王涛担任主编，沈雄武、陈仁科和陶芬参与了编写工作。在编写过程中，得到了武汉金石兴机器人自动化工程有限公司工程技术处及参与校企合作的各院校教师的鼎力支持与帮助，在此表示衷心的感谢！尽管编者主观上想努力使读者满意，但书中肯定还有不尽如人意之处，欢迎读者提出宝贵的意见和建议。编者