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適讀人群 ：普通工科院校的機械工程及其自動化、機械設計製造及其自動化、機械電子工程等機械類專業學生，相關工程技術人員，從事機器人技術研究工作的科技人員《工業機器人（第三版）》通俗易懂、深入淺齣、融匯瞭機器人最新技術，是學習工業機器人技術的好工具
內容簡介
《工業機器人（第三版）》共8章，內容包括工業機器人的基本概念和基礎理論、工業機器人的機械結構、運動學和動力學分析、控製技術、與機器人相關的傳感技術、軌跡規劃、機器人語言，以及工業機器人在製造業和非製造業中的應用。每章均附有習題。作者簡介
韓建海，河南科技大學教授，博士研究生導師。教育部高等學校機械學科機械基礎課程教學指導員會委員，河南省教學名師。多年來一直工作在教學和科研第一綫，教書育人，為人師錶。“數控技術”國傢級資源共享精品課程和雙語教學示範課程負責人。已培養碩士研究生22人，齣版教材3部。完成省部級以上科研課題數6項，獲省級教學科研奬勵5項，獲國傢專利成果8項，發錶教學科研論文58篇。目錄
第1章 緒論（1）1.1 機器人概述（2）
1.2 機器人的分類（6）
1.3 工業機器人的組成與技術參數（11）
1.4 本書教學要求（16）
習題（17）
第2章 工業機器人機械係統設計（18）
2.1 工業機器人總體設計（18）
2.2 驅動機構（21）
2.3 機身和臂部設計（30）
2.4 腕部設計（40）
2.5 手部設計（48）
2.6 行走機構設計（55）
習題（59）
第3章 工業機器人運動學（60）
3.1 概述（60）
3.2 物體在空間中的位姿描述（60）
3.3 齊次坐標與齊次坐標變換（61）
3.4 變換方程的建立（67）
3.5 RPY角與歐拉角（70）
3.6 機器人連杆D�睭參數及其坐標變換（73）
3.7 建立機器人運動學方程實例（75）
3.8 機器人逆運動學（82）
習題（87）
第4章 工業機器人靜力計算及動力學分析（90）
4.1 速度雅可比矩陣與速度分析（90）
4.2 力雅可比矩陣與靜力計算（95）
4.3 工業機器人動力學分析（100）
4.4 機器人動力學建模和仿真（106）
習題（107）
第5章 工業機器人控製（109）
5.1 機器人控製係統與控製方式（109）
5.2 單關節機器人模型和控製（112）
5.3 基於關節坐標的控製（118）
5.4 基於作業空間的伺服控製（121）
5.5 機器人末端操作器的力/力矩控製（122）
5.6 工業機器人控製係統硬件設計（127）
習題（130）
第6章 工業機器人感覺係統（132）
6.1 工業機器人傳感器概述（132）
6.2 位置和位移傳感器（135）
6.3 速度傳感器（142）
6.4 接近覺傳感器（144）
6.5 觸覺傳感器（149）
6.6 工業機器人視覺技術（157）
6.7 其他外部傳感器（169）
習題（169）
第7章 工業機器人軌跡規劃與編程（171）
7.1 工業機器人軌跡規劃（171）
7.2 關節空間法（173）
7.3 直角坐標空間法（180）
7.4 軌跡的實時生成（182）
7.5 工業機器人編程（184）
7.6 工業機器人編程語言（188）
7.7 工業機器人離綫編程（197）
習題（203）
第8章 工業機器人的應用（205）
8.1 工業機器人的應用準則、步驟和安全實施規範（205）
8.2 焊接工業機器人係統及應用（208）
8.3 噴塗機器人係統組成及應用（220）
習題（225）
參考文獻（226）
前言/序言
自本書第一版發行以來，經十次印刷，發行瞭22000多冊，被全國幾十所院校有關專業采用，深受讀者的厚愛。在使用中，許多授課老師和讀者嚮我們提齣瞭寶貴意見和建議，使我們受益匪淺，在此，嚮熱心支持和幫助我們的相關兄弟院校的教師以及讀者錶示衷心的感謝。工業機器人應用水平是一個國傢工業自動化水平的重要標誌，是工業及非産業界的重要生産和服務性設備，也是先進製造技術領域不可缺少的自動化設備。工業機器人在各個領域的應用迎來瞭快速發展時期，我國已經成為全球最大的工業機器人市場，將工業機器人引到生産綫上取代人力已是勢不可當的趨勢，國內“機器換人”規模逐漸輻射到全國各個産業集聚群，業內人士將2014年稱為我國工業機器人大規模應用元年。與此同時，對工業機器人技術人纔的需求也急劇增加，許多高校，尤其是麵嚮生産第一綫培養人纔的地方工科院校都先後開設瞭“工業機器人”這門課程。這不僅是因為開設這門課程是社會發展的需求，也是因為考慮到瞭這門課程的高度綜閤性和設計性，可使機械類學生對所學的諸多單科專業知識得到全麵認識和綜閤運用，從而提高學生的創新和工程實踐能力。
根據大傢所提寶貴意見和我們近幾年來的教學實踐，同時結閤社會的實際需求，我們對第二版進行瞭修訂，此次修訂延續原有教材的定位，仍立足於機器人理論知識和工程實際應用技術的最佳結閤，把重點不放在理論分析上，而放在多學科知識的綜閤應用和最新工程實際內容介紹方麵，強化機器人技術應用能力的培養，以滿足機械類應用型高級人纔的培養目標。
本書在內容的編寫上，仍以MOTOMANSV3機器人為典型教學案例，結閤每章的內容對該機器人機械係統、電動機驅動、運動學計算、控製技術、傳感器、軌跡規劃與編程操作及其應用等進行係統講解，並結閤實驗教學使學生從機器人實體和實際工程應用兩方麵對所學知識進行消化理解，以提升教學效果。
本書共分8章，各章配有習題。
第1章緒論，介紹機器人及其技術的發展曆史、現狀和未來，基本概念、定義、組成和分類等內容。
第2章主要講解工業機器人機械係統設計，包括機器人總體設計、驅動機構及兩種常用減速器、腕部設計、機身和臂部設計、手部設計、行走機構設計等內容，並著重對當前流行的六自由度關節型機器人的電動機布置方案、關節布置特點進行瞭詳細介紹與總結。
第3章主要對工業機器人運動學進行講解，屬於機器人基礎理論的重要組成部分。首先從空間任意一點相對動坐標和固定坐標位置之間的關係推導入手，引入齊次坐標變換矩陣的概念，介紹剛體的位姿描述方法，由此導齣機器人手腕中心點的位移方程；然後引入機器人機構的一般坐標定義描述方法和D�睭坐標變換；最後用實例講解機器人正、逆運動學方程的建立方法。
第4章主要介紹工業機器人靜力計算及動力學分析方法。首先引入速度雅可比矩陣與速度分析的內容，介紹力雅可比矩陣與靜力計算；然後把工業機器人的靜力學基礎理論總結為以三大矩陣為重點，圍繞兩個空間之間的映射關係；最後對機器人的動力學進行分析，並講解機器人動力學的建模和仿真方法。
第5章主要涉及機器人控製的一般理論與技術方法。首先引入機器人控製係統的構成和控製思路，在詳細論述機器人單關節位置控製理論與方法的基礎上，引入六關節機器人多軸控製原理與控製策略；然後講解機器人常用的力/力矩控製方法等內容；最後對開放式控製係統的硬件電路組成和控製方式進行介紹。
第6章主要講解工業機器人的感覺係統。首先闡述機器人的一般信息檢測與分析方法、機器人的常用傳感技術與特殊感知技術、機器人視覺技術等，並通過實例對理論和技術方法的應用進行深入說明。尤其對機器人關節位置檢測傳感器�補獾綾嗦肫韉墓ぷ髟�理、串行通信、後備電池等內容進行瞭較為詳細的介紹。
第7章討論關節空間和直角坐標空間中機器人軌跡規劃和軌跡生成原理與方法，對機器人語言編程、機器人示教編程和機器人離綫編程三種控製方式分彆進行介紹。通過焊接作業實例，對MOTOMAN機器人示教�蒼儐直喑痰腦�理和方法進行論述。
第8章介紹工業機器人的應用準則、步驟和安全實施規範，通過工業機器人電弧焊接、點焊和噴塗作業典型應用實例，介紹其工作站的組成、工作原理、周邊設備選用等內容。此次再版邀請瞭幾位企業從事工業機器人技術應用的工程技術人員參加瞭修訂工作，他們提齣瞭許多寶貴的修改意見。除第6章工業機器人感覺係統外，對每章內容都進行瞭最新技術的增添和課程要點的總結，尤其是第2章中增加瞭六關節電動機的布置方案和特點內容，第5章中增加瞭工業機器人的硬件電路和控製方式內容，第8章中著重對工業機器人安全實施規範和在製造業中的典型應用案例等內容進行介紹，刪掉瞭與工業機器人不相關的其他內容。修改後的教材更加貼近工程實際應用，利於讀者掌握最新工程實際應用技術。
本次再版編寫的具體分工為：第1章緒論（河南科技大學韓建海、德國孚利模集團有限公司錢勇）；第2章工業機器人機械係統設計（河南科技大學韓建海、洛陽沃德福工程技術有限公司方濤濤）；第3章工業機器人運動學（河南科技大學韓建海、安徽工業大學葉曄）；第4章工業機器人靜力學及動力學分析（湖北工業大學張錚、安徽工程大學蘇學滿）；第5章工業機器人控製（河南科技大學韓建海、河南科技大學王會良）；第6章工業機器人感覺係統（河南科技大學郭冰菁、安陽工學院韓嚮可）；第7章工業機器人軌跡規劃與編程（河南科技大學李嚮攀、洛陽北控水務集團有限公司楊林）；第8章工業機器人的應用（河南科技大學韓建海、河南科技大學李嚮攀）。全書由韓建海擔任主編，負責統稿工作。上海英集斯自動化技術有限公司餘亞強提供瞭許多寶貴的第一手參考資料，郭吉偉碩士在資料收集與整理方麵做瞭許多工作，感謝他們的付齣。
本書在修訂過程中參閱瞭同行專傢學者和一些院校的教材、資料和文獻，在此謹緻謝意。修訂後的本書有較明顯的改進與提高，但由於編者水平有限，書中難免存在不足之處和錯誤，敬請讀者批評指正。
用戶評價
我對本書在講解機器人編程和開發環境方麵的內容印象尤為深刻。無論是機器人廠商提供的專用編程語言，還是基於ROS等通用開發框架的編程方式，書中都進行瞭詳細的介紹和示例。例如，在介紹ROS時，書中不僅講解瞭其核心概念（節點、話題、服務），還演示瞭如何使用Python或C++編寫ROS節點來控製機器人。通過書中提供的代碼片段和操作指南，我可以逐步掌握機器人編程的基本技能，並能夠獨立地開發簡單的機器人應用。這種“授人以漁”的教學方式，讓我不再依賴於固定的程序模闆，而是能夠根據實際需求，靈活地進行機器人功能的定製和開發。
評分總而言之，《工業機器人（第三版）》是一本內容豐富、結構嚴謹、理論與實踐相結閤的優秀教材。它不僅為我構建瞭紮實的工業機器人理論基礎，也提供瞭大量的實踐指導和前沿視野。書中詳實的圖文並茂的講解，清晰的邏輯結構，以及對各種復雜概念的深入剖析，都讓我能夠高效地學習和掌握工業機器人相關的知識。無論是對於初學者入門，還是對於有一定基礎的讀者進行深入研究，這本書都提供瞭極大的價值。我非常推薦這本書給所有對工業機器人領域感興趣的朋友，相信它會成為你學習道路上不可或缺的良師益友，幫助你在這個日新月異的領域不斷前進。
評分初次接觸《工業機器人（第三版）》這本書，我心中充滿瞭期待，畢竟工業機器人這個領域發展迅猛，知識更新迭代也很快，選擇一本權威且新版的教材顯得尤為重要。拿到書的當天，我就迫不及待地翻閱起來。首先映入眼簾的是其紮實的理論基礎，內容詳實，條理清晰。從最基礎的機器人學概念，如坐標係變換、運動學正逆解，到更深層次的動力學分析，都進行瞭深入淺齣的闡述。作者在講解機器人本體結構時，不僅羅列瞭各種關節類型、傳動方式，還結閤瞭大量的工程實例，讓我能夠直觀地理解不同結構對機器人性能的影響。例如，在介紹串聯機器人和並聯機器人的優缺點時，書中詳細對比瞭它們的自由度、精度、負載能力以及適用場景，這對於我這種需要將理論知識應用於實際項目的讀者來說，非常有指導意義。
評分《工業機器人（第三版）》在關於機器人係統集成和通信方麵的內容，也讓我受益匪淺。在實際的工業應用中，機器人往往需要與其他設備（如PLC、傳感器、上位機係統）協同工作，實現復雜的生産流程。書中詳細介紹瞭工業現場總綫技術，如EtherNet/IP、PROFINET等，以及它們在機器人通信中的應用。此外，書中還講解瞭機器人與PLC之間的數據交換、協同控製的實現方式，以及如何利用OPC UA等標準化協議來構建開放、靈活的工業自動化係統。這些內容對於我理解機器人如何在整個工業自動化體係中扮演一個關鍵角色，以及如何與其他係統進行無縫集成，提供瞭重要的理論和實踐指導。
評分這本書的另一大亮點在於其對機器人仿真技術的深入探討。在實際搭建和測試機器人係統之前，進行充分的仿真至關重要，這不僅可以節約成本，還可以大大縮短開發周期，並降低潛在的風險。《工業機器人（第三版）》詳細介紹瞭目前主流的機器人仿真軟件，如ROS（機器人操作係統）的仿真環境，以及一些專業的仿真工具。書中不僅講解瞭如何在仿真環境中搭建機器人模型，定義其動力學參數，還演示瞭如何加載控製算法，進行軌跡規劃和運動控製的仿真。通過這些仿真實驗，我可以提前驗證算法的有效性，發現潛在的問題，並對控製參數進行優化，這種“先仿真，後實操”的模式，對於我們這些初學者來說，無疑是提供瞭極大的便利和保障。
評分在閱讀《工業機器人（第三版）》的過程中，我對機器人操作的安全性以及人機協作的概念有瞭全新的認識。書中專門開闢章節詳細闡述瞭工業機器人的安全標準和規範，包括安全區域的劃定、安全防護措施的應用，以及緊急停止係統的設計。這對於我理解如何在工業環境中安全地部署和操作機器人至關重要。此外，書中也對近年來備受關注的人機協作機器人（cobots）進行瞭介紹，討論瞭它們的設計理念、工作原理以及在柔性製造和個性化生産中的應用前景。書中通過分析不同場景下人機協作的優勢和挑戰，為我提供瞭關於未來機器人發展趨勢的寶貴見解，讓我對接下來的學習和研究方嚮有瞭更清晰的規劃。
評分《工業機器人（第三版）》在深入探討瞭機器人控製理論的同時，也並沒有忽略機器人感知和視覺係統的重要性。書中花費瞭相當大的篇幅介紹機器人的傳感器技術，從最基礎的編碼器、限位開關，到更先進的力覺傳感器、觸覺傳感器，再到如今日益普及的機器視覺係統，都有詳盡的介紹。在機器視覺部分，書中不僅講解瞭圖像采集、處理的基礎知識，還介紹瞭常用的目標識彆、定位算法，如模闆匹配、特徵點匹配，以及一些更高級的深度學習在視覺導航中的應用。這對於我理解機器人如何“看見”世界，並據此進行決策和動作，提供瞭堅實的理論基礎。書中通過實際案例，展示瞭如何利用視覺信息來完成抓取、裝配、檢測等任務，讓我對工業機器人在智能化生産中的作用有瞭更深刻的認識。
評分這本書在介紹機器人控製算法方麵，絕對是下足瞭功夫。從早期的PID控製，到更先進的自適應控製、模糊控製，再到針對機器人動力學特性的模型預測控製，書中都進行瞭細緻的講解。我尤其喜歡其中關於軌跡規劃的部分，書中詳細講解瞭多種軌跡生成方法，如直綫插補、圓弧插補，以及更復雜的麯綫插值算法，並且配有詳細的數學推導和算法流程圖。這使得我在理解和實現這些算法時，不再是霧裏看花。更重要的是，書中還討論瞭這些控製算法在實際應用中可能遇到的挑戰，比如參數整定、魯棒性問題，以及如何通過仿真來驗證和優化控製策略，這些實操性的建議，對於我們這些在實驗室裏進行開發和測試的學生來說，是無價的。
評分我特彆欣賞《工業機器人（第三版）》在講解機器人路徑規劃和避障方麵的細緻之處。在現代工業生産中，機器人需要能夠在復雜的環境中安全高效地移動，而路徑規劃是實現這一目標的關鍵。書中從經典的A算法、Dijkstra算法，到更適閤連續空間機器人的RRT（快速隨機樹）算法，都進行瞭詳盡的闡述，並且給齣瞭相應的算法僞代碼和分析。更讓我印象深刻的是，書中不僅講解瞭如何生成一條最優路徑，還深入探討瞭如何處理動態障礙物，以及如何保證機器人在運動過程中的平穩性和安全性。通過書中提供的仿真示例，我可以直觀地看到不同算法在不同場景下的錶現，這對於我理解和選擇閤適的路徑規劃策略至關重要，也大大降低瞭我在實際應用中遇到的睏難。
評分《工業機器人（第三版）》在拓展閱讀和前沿技術介紹方麵，也做得非常齣色。書中並沒有局限於傳統的工業機器人技術，而是積極地引入瞭一些前沿的研究方嚮和應用領域。例如，在最後的章節中，書中對仿生機器人、微納機器人、以及在醫療、物流等領域的機器人應用進行瞭展望，並簡要介紹瞭相關的研究進展。這不僅開闊瞭我的視野，也激發瞭我對未來機器人技術發展的濃厚興趣。通過這些對前沿技術的介紹，我能夠瞭解到當前的研究熱點和未來可能的發展趨勢，這對於我進一步深入學習和開展相關研究，無疑是提供瞭寶貴的參考信息和方嚮指引。
評分不錯，物流速度很快，不到兩天就到瞭，書也不錯，正版的！
評分內容比較全麵，是學習機器人技術的一本不錯的教材。
評分非常好非常好非常好非常好非常好
評分上課需要的書，內容詳細充實，很喜歡。。。
評分上課需要的書，內容詳細充實，很喜歡。。。
評分還沒來得及看
評分沒來得及看應該不錯吧嗬嗬
評分還沒來得及看
評分不錯，物流速度很快，不到兩天就到瞭，書也不錯，正版的！
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