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韩建海 编

图书标签:

• 工业机器人
• 机器人技术
• 自动化
• 制造
• 机械工程
• 控制工程
• 第三版
• 机器人应用
• 工业控制
• 智能制造

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568009829

版次：3

商品编码：11728145

包装：平装

丛书名： 普通高等 院校机械类精品教材 普通高等院校“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2015-07-01

用纸：胶版纸

页数：227

字数：321000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：普通工科院校的机械工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、机械电子工程等机械类专业学生，相关工程技术人员，从事机器人技术研究工作的科技人员
　　《工业机器人（第三版）》通俗易懂、深入浅出、融汇了机器人最新技术，是学习工业机器人技术的好工具

内容简介

　　《工业机器人（第三版）》共8章，内容包括工业机器人的基本概念和基础理论、工业机器人的机械结构、运动学和动力学分析、控制技术、与机器人相关的传感技术、轨迹规划、机器人语言，以及工业机器人在制造业和非制造业中的应用。每章均附有习题。

作者简介

　　韩建海，河南科技大学教授，博士研究生导师。教育部高等学校机械学科机械基础课程教学指导员会委员，河南省教学名师。多年来一直工作在教学和科研第一线，教书育人，为人师表。“数控技术”国家级资源共享精品课程和双语教学示范课程负责人。已培养硕士研究生22人，出版教材3部。完成省部级以上科研课题数6项，获省级教学科研奖励5项，获国家专利成果8项，发表教学科研论文58篇。

目录

第1章 绪论（1）
1.1 机器人概述（2）
1.2 机器人的分类（6）
1.3 工业机器人的组成与技术参数（11）
1.4 本书教学要求（16）
习题（17）
第2章 工业机器人机械系统设计（18）
2.1 工业机器人总体设计（18）
2.2 驱动机构（21）
2.3 机身和臂部设计（30）
2.4 腕部设计（40）
2.5 手部设计（48）
2.6 行走机构设计（55）
习题（59）
第3章 工业机器人运动学（60）
3.1 概述（60）
3.2 物体在空间中的位姿描述（60）
3.3 齐次坐标与齐次坐标变换（61）
3.4 变换方程的建立（67）
3.5 RPY角与欧拉角（70）
3.6 机器人连杆D�睭参数及其坐标变换（73）
3.7 建立机器人运动学方程实例（75）
3.8 机器人逆运动学（82）
习题（87）
第4章 工业机器人静力计算及动力学分析（90）
4.1 速度雅可比矩阵与速度分析（90）
4.2 力雅可比矩阵与静力计算（95）
4.3 工业机器人动力学分析（100）
4.4 机器人动力学建模和仿真（106）
习题（107）
第5章 工业机器人控制（109）
5.1 机器人控制系统与控制方式（109）
5.2 单关节机器人模型和控制（112）
5.3 基于关节坐标的控制（118）
5.4 基于作业空间的伺服控制（121）
5.5 机器人末端操作器的力/力矩控制（122）
5.6 工业机器人控制系统硬件设计（127）
习题（130）
第6章 工业机器人感觉系统（132）
6.1 工业机器人传感器概述（132）
6.2 位置和位移传感器（135）
6.3 速度传感器（142）
6.4 接近觉传感器（144）
6.5 触觉传感器（149）
6.6 工业机器人视觉技术（157）
6.7 其他外部传感器（169）
习题（169）
第7章 工业机器人轨迹规划与编程（171）
7.1 工业机器人轨迹规划（171）
7.2 关节空间法（173）
7.3 直角坐标空间法（180）
7.4 轨迹的实时生成（182）
7.5 工业机器人编程（184）
7.6 工业机器人编程语言（188）
7.7 工业机器人离线编程（197）
习题（203）
第8章 工业机器人的应用（205）
8.1 工业机器人的应用准则、步骤和安全实施规范（205）
8.2 焊接工业机器人系统及应用（208）
8.3 喷涂机器人系统组成及应用（220）
习题（225）
参考文献（226）

前言/序言

　　自本书第一版发行以来，经十次印刷，发行了22000多册，被全国几十所院校有关专业采用，深受读者的厚爱。在使用中，许多授课老师和读者向我们提出了宝贵意见和建议，使我们受益匪浅，在此，向热心支持和帮助我们的相关兄弟院校的教师以及读者表示衷心的感谢。
　　工业机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志，是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。工业机器人在各个领域的应用迎来了快速发展时期，我国已经成为全球最大的工业机器人市场，将工业机器人引到生产线上取代人力已是势不可当的趋势，国内“机器换人”规模逐渐辐射到全国各个产业集聚群，业内人士将2014年称为我国工业机器人大规模应用元年。与此同时，对工业机器人技术人才的需求也急剧增加，许多高校，尤其是面向生产第一线培养人才的地方工科院校都先后开设了“工业机器人”这门课程。这不仅是因为开设这门课程是社会发展的需求，也是因为考虑到了这门课程的高度综合性和设计性，可使机械类学生对所学的诸多单科专业知识得到全面认识和综合运用，从而提高学生的创新和工程实践能力。
　　根据大家所提宝贵意见和我们近几年来的教学实践，同时结合社会的实际需求，我们对第二版进行了修订，此次修订延续原有教材的定位，仍立足于机器人理论知识和工程实际应用技术的最佳结合，把重点不放在理论分析上，而放在多学科知识的综合应用和最新工程实际内容介绍方面，强化机器人技术应用能力的培养，以满足机械类应用型高级人才的培养目标。
　　本书在内容的编写上，仍以MOTOMANSV3机器人为典型教学案例，结合每章的内容对该机器人机械系统、电动机驱动、运动学计算、控制技术、传感器、轨迹规划与编程操作及其应用等进行系统讲解，并结合实验教学使学生从机器人实体和实际工程应用两方面对所学知识进行消化理解，以提升教学效果。
　　本书共分8章，各章配有习题。
　　第1章绪论，介绍机器人及其技术的发展历史、现状和未来，基本概念、定义、组成和分类等内容。
　　第2章主要讲解工业机器人机械系统设计，包括机器人总体设计、驱动机构及两种常用减速器、腕部设计、机身和臂部设计、手部设计、行走机构设计等内容，并着重对当前流行的六自由度关节型机器人的电动机布置方案、关节布置特点进行了详细介绍与总结。
　　第3章主要对工业机器人运动学进行讲解，属于机器人基础理论的重要组成部分。首先从空间任意一点相对动坐标和固定坐标位置之间的关系推导入手，引入齐次坐标变换矩阵的概念，介绍刚体的位姿描述方法，由此导出机器人手腕中心点的位移方程；然后引入机器人机构的一般坐标定义描述方法和D�睭坐标变换；最后用实例讲解机器人正、逆运动学方程的建立方法。
　　第4章主要介绍工业机器人静力计算及动力学分析方法。首先引入速度雅可比矩阵与速度分析的内容，介绍力雅可比矩阵与静力计算；然后把工业机器人的静力学基础理论总结为以三大矩阵为重点，围绕两个空间之间的映射关系；最后对机器人的动力学进行分析，并讲解机器人动力学的建模和仿真方法。
　　第5章主要涉及机器人控制的一般理论与技术方法。首先引入机器人控制系统的构成和控制思路，在详细论述机器人单关节位置控制理论与方法的基础上，引入六关节机器人多轴控制原理与控制策略；然后讲解机器人常用的力/力矩控制方法等内容；最后对开放式控制系统的硬件电路组成和控制方式进行介绍。
　　第6章主要讲解工业机器人的感觉系统。首先阐述机器人的一般信息检测与分析方法、机器人的常用传感技术与特殊感知技术、机器人视觉技术等，并通过实例对理论和技术方法的应用进行深入说明。尤其对机器人关节位置检测传感器�补獾绫嗦肫鞯墓ぷ髟�理、串行通信、后备电池等内容进行了较为详细的介绍。
　　第7章讨论关节空间和直角坐标空间中机器人轨迹规划和轨迹生成原理与方法，对机器人语言编程、机器人示教编程和机器人离线编程三种控制方式分别进行介绍。通过焊接作业实例，对MOTOMAN机器人示教�苍傧直喑痰脑�理和方法进行论述。
　　第8章介绍工业机器人的应用准则、步骤和安全实施规范，通过工业机器人电弧焊接、点焊和喷涂作业典型应用实例，介绍其工作站的组成、工作原理、周边设备选用等内容。此次再版邀请了几位企业从事工业机器人技术应用的工程技术人员参加了修订工作，他们提出了许多宝贵的修改意见。除第6章工业机器人感觉系统外，对每章内容都进行了最新技术的增添和课程要点的总结，尤其是第2章中增加了六关节电动机的布置方案和特点内容，第5章中增加了工业机器人的硬件电路和控制方式内容，第8章中着重对工业机器人安全实施规范和在制造业中的典型应用案例等内容进行介绍，删掉了与工业机器人不相关的其他内容。修改后的教材更加贴近工程实际应用，利于读者掌握最新工程实际应用技术。
　　本次再版编写的具体分工为：第1章绪论（河南科技大学韩建海、德国孚利模集团有限公司钱勇）；第2章工业机器人机械系统设计（河南科技大学韩建海、洛阳沃德福工程技术有限公司方涛涛）；第3章工业机器人运动学（河南科技大学韩建海、安徽工业大学叶晔）；第4章工业机器人静力学及动力学分析（湖北工业大学张铮、安徽工程大学苏学满）；第5章工业机器人控制（河南科技大学韩建海、河南科技大学王会良）；第6章工业机器人感觉系统（河南科技大学郭冰菁、安阳工学院韩向可）；第7章工业机器人轨迹规划与编程（河南科技大学李向攀、洛阳北控水务集团有限公司杨林）；第8章工业机器人的应用（河南科技大学韩建海、河南科技大学李向攀）。全书由韩建海担任主编，负责统稿工作。上海英集斯自动化技术有限公司余亚强提供了许多宝贵的第一手参考资料，郭吉伟硕士在资料收集与整理方面做了许多工作，感谢他们的付出。
　　本书在修订过程中参阅了同行专家学者和一些院校的教材、资料和文献，在此谨致谢意。修订后的本书有较明显的改进与提高，但由于编者水平有限，书中难免存在不足之处和错误，敬请读者批评指正。

《智能制造的基石：工业自动化技术的演进与应用》 本书并非聚焦于特定教材的修订版本，而是旨在为读者描绘一幅宏大的工业自动化发展图景。我们将深入探讨驱动现代制造业变革的核心技术——工业机器人，但视角将超越单一产品的介绍，而是从技术演进、系统集成、应用拓展和未来趋势等多个维度进行剖析。 第一部分：工业自动化的时代脉络 从机械化到信息化的飞跃： 回溯工业自动化的发展历程，从最早的流水线作业、数控机床的诞生，到 PLC（可编程逻辑控制器）的普及，再到MES（制造执行系统）和ERP（企业资源计划）的融合，清晰梳理技术层层递进，最终为智能制造奠定基础。 工业机器人的崛起与演变： 探讨不同时期工业机器人的关键技术突破。从早期的串联关节机器人、并联机器人，到具备视觉识别、力觉感知、自主导航的新一代智能机器人。分析这些技术进步如何解决生产难题，提升效率和精度。 智能制造的内涵与构成： 深入解析“智能制造”的深层含义，它不仅仅是机器人的堆砌，更是将信息技术、网络技术、自动化技术深度融合的系统工程。阐述其在数字化、网络化、智能化等方面的关键特征。 第二部分：工业机器人核心技术解析 机械臂的设计与驱动： 剖析工业机器人机械臂的结构多样性（如SCARA、Delta、六关节等），以及各结构在不同应用场景下的优势。深入理解关节驱动技术（如伺服电机、步进电机）、传动机构（如谐波减速器、行星减速器）的工作原理及其对机器人精度和动态性能的影响。 感知与识别技术： 详细介绍机器人如何“看”和“感知”世界。深入讲解机器视觉系统（CMOS/CCD传感器、镜头、光源、图像处理算法），以及激光雷达、深度相机等三维感知技术。阐述这些技术在目标识别、定位、抓取、测量等方面的关键作用。 控制与规划： 深入理解机器人的“大脑”。讲解机器人本体的运动学（正逆解）和动力学建模，以及轨迹规划算法（如点到点、直线、圆弧插补、避障规划）。阐述 PLC、运动控制器、PC 控制器等不同控制层级的作用。 人机交互与协作： 探讨人与机器人如何安全、高效地协同工作。介绍安全传感器（如安全光栅、安全地毯）、示教器、以及人机协作机器人（Cobots）的设计理念和技术特点。 第三部分：工业机器人在多元场景下的应用实践 汽车制造领域的典范： 深入分析工业机器人在汽车焊装、喷涂、总装等核心工艺中的应用。以具体案例展示机器人如何实现高精度、高效率的自动化生产，并探讨其在轻量化、柔性化生产中的作用。 电子信息产业的精密驱动： 剖析机器人在电子产品组装、PCB 焊接、SMT（表面贴装技术）等高精度、小批量生产中的应用。展示机器视觉、精密力控等技术如何在微小部件的装配中发挥关键作用。 新能源与新材料的变革力量： 探讨工业机器人如何赋能新能源电池生产、半导体制造、航空航天等前沿领域。分析其在极端环境（高温、高压、无尘）下的适应性和技术要求。 物流仓储的智能化升级： 详细介绍AGV（自动导引车）、AMR（自主移动机器人）、码垛机器人、分拣机器人等在仓储自动化中的应用。阐述其如何优化库存管理、提升出入库效率，并与 WMS（仓库管理系统）的联动。 其他新兴应用领域： 简要提及机器人正在拓展的更多领域，如食品加工、医药制造、金属加工、服务机器人等，展现工业自动化技术的广泛生命力。 第四部分：智能制造生态与未来展望 工业互联网与机器人集成： 探讨工业机器人如何融入工业互联网的体系。分析 MES、SCADA（监控与数据采集系统）、云平台等如何与机器人协同工作，实现生产过程的实时监控、数据分析与优化。 大数据、AI与机器人的深度融合： 深入解读人工智能（机器学习、深度学习）如何赋能工业机器人。例如，如何通过 AI 实现更高级别的自主决策、故障预测、自适应学习等。 柔性制造与个性化定制： 探讨机器人技术如何支撑柔性生产线和大规模个性化定制的实现。分析机器人如何快速切换生产任务，适应多样化的产品需求。 机器人技术的挑战与发展趋势： 预判未来工业机器人技术的发展方向，例如，更强的通用性、更高的自主性、更深入的人机协作、更低的成本以及在新兴技术（如 5G、边缘计算）的应用。 人才培养与产业生态： 强调掌握工业自动化与机器人技术对个人发展的重要性，并探讨构建健康、可持续的产业生态所需要的协同努力。 本书旨在为有志于深入了解工业自动化和机器人技术的读者提供一个系统、全面的视角。我们相信，掌握这些核心技术，将是应对未来工业挑战、把握时代机遇的关键。

评分☆☆☆☆☆

《工业机器人（第三版）》在关于机器人系统集成和通信方面的内容，也让我受益匪浅。在实际的工业应用中，机器人往往需要与其他设备（如PLC、传感器、上位机系统）协同工作，实现复杂的生产流程。书中详细介绍了工业现场总线技术，如EtherNet/IP、PROFINET等，以及它们在机器人通信中的应用。此外，书中还讲解了机器人与PLC之间的数据交换、协同控制的实现方式，以及如何利用OPC UA等标准化协议来构建开放、灵活的工业自动化系统。这些内容对于我理解机器人如何在整个工业自动化体系中扮演一个关键角色，以及如何与其他系统进行无缝集成，提供了重要的理论和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一大亮点在于其对机器人仿真技术的深入探讨。在实际搭建和测试机器人系统之前，进行充分的仿真至关重要，这不仅可以节约成本，还可以大大缩短开发周期，并降低潜在的风险。《工业机器人（第三版）》详细介绍了目前主流的机器人仿真软件，如ROS（机器人操作系统）的仿真环境，以及一些专业的仿真工具。书中不仅讲解了如何在仿真环境中搭建机器人模型，定义其动力学参数，还演示了如何加载控制算法，进行轨迹规划和运动控制的仿真。通过这些仿真实验，我可以提前验证算法的有效性，发现潜在的问题，并对控制参数进行优化，这种“先仿真，后实操”的模式，对于我们这些初学者来说，无疑是提供了极大的便利和保障。

评分☆☆☆☆☆

初次接触《工业机器人（第三版）》这本书，我心中充满了期待，毕竟工业机器人这个领域发展迅猛，知识更新迭代也很快，选择一本权威且新版的教材显得尤为重要。拿到书的当天，我就迫不及待地翻阅起来。首先映入眼帘的是其扎实的理论基础，内容详实，条理清晰。从最基础的机器人学概念，如坐标系变换、运动学正逆解，到更深层次的动力学分析，都进行了深入浅出的阐述。作者在讲解机器人本体结构时，不仅罗列了各种关节类型、传动方式，还结合了大量的工程实例，让我能够直观地理解不同结构对机器人性能的影响。例如，在介绍串联机器人和并联机器人的优缺点时，书中详细对比了它们的自由度、精度、负载能力以及适用场景，这对于我这种需要将理论知识应用于实际项目的读者来说，非常有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

《工业机器人（第三版）》在拓展阅读和前沿技术介绍方面，也做得非常出色。书中并没有局限于传统的工业机器人技术，而是积极地引入了一些前沿的研究方向和应用领域。例如，在最后的章节中，书中对仿生机器人、微纳机器人、以及在医疗、物流等领域的机器人应用进行了展望，并简要介绍了相关的研究进展。这不仅开阔了我的视野，也激发了我对未来机器人技术发展的浓厚兴趣。通过这些对前沿技术的介绍，我能够了解到当前的研究热点和未来可能的发展趋势，这对于我进一步深入学习和开展相关研究，无疑是提供了宝贵的参考信息和方向指引。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，《工业机器人（第三版）》是一本内容丰富、结构严谨、理论与实践相结合的优秀教材。它不仅为我构建了扎实的工业机器人理论基础，也提供了大量的实践指导和前沿视野。书中详实的图文并茂的讲解，清晰的逻辑结构，以及对各种复杂概念的深入剖析，都让我能够高效地学习和掌握工业机器人相关的知识。无论是对于初学者入门，还是对于有一定基础的读者进行深入研究，这本书都提供了极大的价值。我非常推荐这本书给所有对工业机器人领域感兴趣的朋友，相信它会成为你学习道路上不可或缺的良师益友，帮助你在这个日新月异的领域不断前进。

评分☆☆☆☆☆

这本书在介绍机器人控制算法方面，绝对是下足了功夫。从早期的PID控制，到更先进的自适应控制、模糊控制，再到针对机器人动力学特性的模型预测控制，书中都进行了细致的讲解。我尤其喜欢其中关于轨迹规划的部分，书中详细讲解了多种轨迹生成方法，如直线插补、圆弧插补，以及更复杂的曲线插值算法，并且配有详细的数学推导和算法流程图。这使得我在理解和实现这些算法时，不再是雾里看花。更重要的是，书中还讨论了这些控制算法在实际应用中可能遇到的挑战，比如参数整定、鲁棒性问题，以及如何通过仿真来验证和优化控制策略，这些实操性的建议，对于我们这些在实验室里进行开发和测试的学生来说，是无价的。

评分☆☆☆☆☆

我对本书在讲解机器人编程和开发环境方面的内容印象尤为深刻。无论是机器人厂商提供的专用编程语言，还是基于ROS等通用开发框架的编程方式，书中都进行了详细的介绍和示例。例如，在介绍ROS时，书中不仅讲解了其核心概念（节点、话题、服务），还演示了如何使用Python或C++编写ROS节点来控制机器人。通过书中提供的代码片段和操作指南，我可以逐步掌握机器人编程的基本技能，并能够独立地开发简单的机器人应用。这种“授人以渔”的教学方式，让我不再依赖于固定的程序模板，而是能够根据实际需求，灵活地进行机器人功能的定制和开发。

评分☆☆☆☆☆

我特别欣赏《工业机器人（第三版）》在讲解机器人路径规划和避障方面的细致之处。在现代工业生产中，机器人需要能够在复杂的环境中安全高效地移动，而路径规划是实现这一目标的关键。书中从经典的A算法、Dijkstra算法，到更适合连续空间机器人的RRT（快速随机树）算法，都进行了详尽的阐述，并且给出了相应的算法伪代码和分析。更让我印象深刻的是，书中不仅讲解了如何生成一条最优路径，还深入探讨了如何处理动态障碍物，以及如何保证机器人在运动过程中的平稳性和安全性。通过书中提供的仿真示例，我可以直观地看到不同算法在不同场景下的表现，这对于我理解和选择合适的路径规划策略至关重要，也大大降低了我在实际应用中遇到的困难。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《工业机器人（第三版）》的过程中，我对机器人操作的安全性以及人机协作的概念有了全新的认识。书中专门开辟章节详细阐述了工业机器人的安全标准和规范，包括安全区域的划定、安全防护措施的应用，以及紧急停止系统的设计。这对于我理解如何在工业环境中安全地部署和操作机器人至关重要。此外，书中也对近年来备受关注的人机协作机器人（cobots）进行了介绍，讨论了它们的设计理念、工作原理以及在柔性制造和个性化生产中的应用前景。书中通过分析不同场景下人机协作的优势和挑战，为我提供了关于未来机器人发展趋势的宝贵见解，让我对接下来的学习和研究方向有了更清晰的规划。

评分☆☆☆☆☆

《工业机器人（第三版）》在深入探讨了机器人控制理论的同时，也并没有忽略机器人感知和视觉系统的重要性。书中花费了相当大的篇幅介绍机器人的传感器技术，从最基础的编码器、限位开关，到更先进的力觉传感器、触觉传感器，再到如今日益普及的机器视觉系统，都有详尽的介绍。在机器视觉部分，书中不仅讲解了图像采集、处理的基础知识，还介绍了常用的目标识别、定位算法，如模板匹配、特征点匹配，以及一些更高级的深度学习在视觉导航中的应用。这对于我理解机器人如何“看见”世界，并据此进行决策和动作，提供了坚实的理论基础。书中通过实际案例，展示了如何利用视觉信息来完成抓取、装配、检测等任务，让我对工业机器人在智能化生产中的作用有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

很好

评分☆☆☆☆☆

第一次版本买错了，申请售后退了重新买的，服务还是可以

评分☆☆☆☆☆

很不错，买书也就京东最让人放心了。加油

评分☆☆☆☆☆

还没来得及看

评分☆☆☆☆☆

不错~

评分☆☆☆☆☆

还没来得及看

评分☆☆☆☆☆

实用

评分☆☆☆☆☆

好书值得分享，好书值得推荐，有了这本书我的知识库又丰富了

评分☆☆☆☆☆

是正版，没毛病