内 容 提 要

　　本书系统地介绍工业机器人的基础知识，并以ABB工业机器人为例讲解工业机器人的控制方式、手动操纵和应用编程。全书共8个模块，主要介绍工业机器人的基础知识、工业机器人的结构、工业机器人相关的运动学和动力学知识、工业机器人的传感器和控制系统，以及工业机器人的手动操纵方法、编程方式和具体应用。本书每个模块均配有在线课程，以满足线上线下混合式教学新模式的需求。

　　本书既可作为职业本科院校智能制造工程技术、机械设计制造及自动化等专业的教材，以及高职高专院校工业机器人技术、机电一体化技术、电气自动化技术、智能控制技术等专业的教材，也可作为相关从业人员的参考书。

1.配微课、精品在线课、课件、习题及答案等教学资源

2.内容难度适中。任务融合工业机器人相关1 X证书知识点、技能点要求，内容相对独立，难度逐级递增。

张茜，女，中共党员，毕业于河北大学电信学院， 2015年9月进入河北工业职业技术大学任教。2019年当选为智能控制技术专业带头人、一层次骨干教师。 主持和参与省级资源库和精品课建设7门，主要参与编写教材8本其中国家级十四五规划教材2本。本人参与及指导学生参与省级、国家级大赛27项，均获奖。主持和主要参与课题5项，以第一作者发表论文5篇，以第一发明人授权专利3项。

目 录



模块1　认识工业机器人　1

【学习导读】　1

【学习目标】　1

【思维导图】　2

1.1 工业机器人的发展历史　2

【相关知识】　2

1.1.1 早期机器人的发展　2

1.1.2 近代机器人的发展　3

1.1.3 未来机器人的展望　7

【技能训练】　8

1.1.4 机器人发展历程总结　8

1.2 工业机器人的定义及发展分析　8

【相关知识】　8

1.2.1 工业机器人的定义　8

1.2.2 工业机器人行业发展分析　10

1.2.3 工业机器人发展的障碍　10

【技能训练】　11

1.2.4 不同国家对工业机器人的 定义　11

1.2.5 认识工业机器人四大品牌　11

1.3 工业机器人的分类　11

【相关知识】　11

1.3.1 按工业机器人臂部的运动形式 分类　12

1.3.2 按工业机器人的驱动方式 分类　16

【技能训练】　17

1.3.3 工业机器人分类分析　17

1.4 工业机器人的应用领域　18

【相关知识】　18

1.4.1 机器人搬运应用　18

1.4.2 机器人机械加工应用　18

1.4.3 机器人喷涂应用　19

1.4.4 机器人装配应用　19

1.4.5 机器人焊接应用　20

【技能训练】　20

1.4.6 不同应用领域机器人的结构 特点　20

【模块小结】　21

【巩固练习】　21

模块2　工业机器人的结构　22

【学习导读】　22

【学习目标】　22

【思维导图】　23

2.1 工业机器人的基本组成　23

【相关知识】　23

2.1.1 执行机构　23

2.1.2 驱动系统　24

2.1.3 控制系统　25

2.1.4 传感系统　26

【技能训练】　27

2.1.5 认识工业机器人各组成部分　27

2.2 工业机器人的执行机构　27

【相关知识】　27

2.2.1 工业机器人的手部　27

2.2.2 工业机器人的腕部　37

2.2.3 工业机器人的臂部　39

2.2.4 工业机器人的腰部　41

【技能训练】　42

2.2.5 总结工业机器人结构参数　42

【模块小结】　43

【巩固练习】　43

模块3　工业机器人的运动学和动力学　44

【学习导读】　44

【学习目标】　44

【思维导图】　45

3.1 工业机器人运动学与动力学的数学基础　45

【相关知识】　45

3.1.1 空间点的表示　45

3.1.2 空间向量的表示　45

3.1.3 空间坐标系的表示　46

【技能训练】　46

3.1.4 空间坐标系的表示方法　46

3.2 工业机器人的运动学　47

【相关知识】　47

3.2.1 工业机器人位姿描述　47

3.2.2 齐次变换和运算　48

3.2.3 工业机器人的技术参数　51

3.2.4 工业机器人的正运动学方程　53

3.2.5 工业机器人的逆运动学方程　55

【技能训练】　56

3.2.6 计算6自由度工业机器人的 齐次变换矩阵　56

3.3 工业机器人的动力学　56

【模块小结】　57

【巩固练习】　57

模块4　工业机器人的传感部分　58

【学习导读】　58

【学习目标】　58

【思维导图】　59

4.1 认识传感器　59

【相关知识】　59

4.1.1 工业机器人的传感器　59

4.1.2 工业机器人传感器的分类　60

4.1.3 传感器的特性分析　62

【技能训练】　63

4.1.4 工业机器人传感器的特性指标 分析　63

4.2 工业机器人的内部传感器　64

【相关知识】　64

4.2.1 位置和位移传感器　64

4.2.2 速度传感器　68

4.2.3 力/扭矩传感器　69

【技能训练】　71

4.2.4 用光电编码器检测位移量　71

4.3 工业机器人的外部传感器　71

【相关知识】　71

4.3.1 接近觉传感器　71

4.3.2 接触觉传感器　74

4.3.3 压觉传感器　75

4.3.4 其他智能传感器　76

【技能训练】　77

4.3.5 区分工业机器人内、外部 传感器　77

4.4 传感器融合　77

【相关知识】　77

4.4.1 竞争性融合　77

4.4.2 互补性融合　78

【技能训练】　78

4.4.3 传感器融合技术在实际中的 应用　78

【模块小结】　79

【巩固练习】　79

模块5　工业机器人的控制系统　80

【学习导读】　80

【学习目标】　80

【思维导图】　81

5.1 工业机器人的控制系统及控制方式　81

【相关知识】　81

5.1.1 控制系统结构　81

5.1.2 工业机器人控制系统的特点　83

5.1.3 工业机器人控制系统的基本 结构　84

5.1.4 工业机器人的运动控制　87

【技能训练】　88

5.1.5 工业机器人位置控制选择　88

5.2 ABB工业机器人控制柜和I/O板卡　89

【相关知识】　89

5.2.1 认识IRC紧凑型控制柜各 接口　89

5.2.2 认识DSQC652板卡　91

【技能训练】　96

5.2.3 配置标准DSQC652 I/O板卡　96

【模块小结】　99

【巩固练习】　99

模块6　工业机器人的手动操纵　101

【学习导读】　101

【学习目标】　101

【思维导图】　102

6.1 用示教器手动操纵工业机器人　102

【相关知识】　102

6.1.1 工业机器人安全操作规程　102

6.1.2 机器人示教器的使用　103

【技能训练】　105

6.1.3 设置机器人示教器的 初始值　105

6.2 工业机器人的坐标系和运动方式　108

【相关知识】　108

6.2.1 工业机器人的坐标系　108

6.2.2 工业机器人的运动方式　110

【技能训练】　115

6.2.3 标定工业机器人的工具 坐标系　115

6.2.4 标定工业机器人的工件 坐标系　120

【模块小结】　120

【巩固练习】　120

模块7　工业机器人编程技术　122

【学习导读】　122

【学习目标】　122

【思维导图】　123

7.1 工业机器人的编程方式　123

【相关知识】　123

7.1.1 工业机器人的在线编程　123

7.1.2 工业机器人的离线编程　124

7.2 典型任务：单个工件搬运的运动规划　127

【相关知识】　127

7.2.1 基本运动指令中的各指令　127

【技能训练】　130

7.2.2 单个工件搬运任务的运动 规划　130

7.3 典型任务：单个工件搬运编程　131

【相关知识】　131

7.3.1 程序数据类型　131

7.3.2 数据存储类型　133

【技能训练】　134

7.3.3 编写单个工件搬运任务 程序　134

7.3.4 调试和运行程序　146

【模块小结】　147

【巩固练习】　147

模块8　工业机器人的应用　149

【学习导读】　149

【学习目标】　150

【思维导图】　151

8.1 码垛机器人的应用　151

【相关知识】　151

8.1.1 码垛机器人的分类及特点　152

8.1.2 码垛机器人的系统组成　153

【技能训练】　155

8.1.3 编写典型码垛任务程序　155

8.2 搬运机器人的应用　161

【相关知识】　161

8.2.1 搬运机器人的分类及特点　161

8.2.2 搬运机器人的系统组成　163

【技能训练】　165

8.2.3 编写典型搬运任务程序　165

8.3 焊接机器人的应用　169

【相关知识】　169

8.3.1 焊接机器人的分类及特点　170

8.3.2 焊接机器人的系统组成　172

【技能训练】　177

8.3.3 创建典型弧焊任务　177

【模块小结】　179

【巩固练习】　179