本书根据教育部**的高等职业教育教学改革要求以及工业机器人产业岗位技能需要,由企业技术人员和职业院校骨干教师共同编写。本书以认识工业机器人和对机器人进行简单示教编程、维护维修为目标,通过大量的图片和实例,对工业机器人的基本概况、机械结构、传感器应用、控制系统原理、示教编程方法、工作站和生产线,以及工业机器人的管理与维护等方面进行较全面的讲解。本书内容全面新颖、易教易学,注重学生实践能力的培养。通过学习,读者可对工业机器人有总体认识和全面了解。 本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案等,详见前言。
第1章 工业机器人的概念与典型应用 (1)
导读 (1)
知识目标 (1)
1.1 工业机器人的定义及特点 (2)
1.2 工业机器人的历史与发展趋势 (3)
1.2.1 工业机器人的历史 (3)
1.2.2 工业机器人的发展现状 (3)
1.2.3 工业机器人的发展趋势 (5)
1.3 工业机器人的分类 (6)
1.4 工业机器人的典型应用 (9)
实训1 认识不同类型的工业机器人 (15)
拓展与提高1 焊接机器人技术的新发展 (15)
本章小结 (16)
思考与练习题1 (17)
第2章 工业机器人的机械结构 (18)
导读 (18)
知识目标 (18)
能力目标 (18)
2.1 机器人的结构基础 (19)
2.1.1 机器人结构运动简图 (19)
2.1.2 工业机器人的运动自由度 (20)
2.1.3 工业机器人的坐标系 (23)
2.1.4 工业机器人的工作空间 (24)
2.2 关节机器人 (26)
2.2.1 关节机器人的特点与分类 (26)
2.2.2 关节机器人的结构及功能 (28)
2.2.3 减速器 (34)
实训2 操作焊接机器人进行简单的运动 (39)
拓展与提高2 直角坐标机器人 (39)
本章小结 (40)
思考与练习题2 (41)
第3章 工业机器人的传感器及其应用 (43)
导读 (43)
知识目标 (43)
能力目标 (43)
3.1 工业机器人传感器的种类与选择 (44)
3.1.1 工业机器人传感器的种类 (44)
3.1.2 工业机器人传感器的性能指标 (45)
3.1.3 工业机器人传感器类型的选择 (46)
3.2 常用工业机器人的传感器 (46)
3.2.1 工业机器人的内部传感器 (46)
3.2.2 工业机器人的外部传感器 (51)
3.3 多传感器的融合及应用 (57)
3.3.1 传感器的融合 (57)
3.3.2 多传感器应用系统 (58)
实训3 辨识工业机器人传感器 (60)
拓展与提高3 激光在自动检测中的应用 (60)
本章小结 (62)
思考与练习题3 (62)
第4章 工业机器人的控制与驱动系统 (64)
导读 (64)
知识目标 (64)
能力目标 (64)
4.1 工业机器人的控制系统 (65)
4.1.1 工业机器人控制系统的特点 (65)
4.1.2 工业机器人控制系统的基本功能 (65)
4.1.3 工业机器人控制系统的组成和结构 (66)
4.1.4 工业机器人的控制方式 (69)
4.1.5 工业机器人的控制策略 (70)
4.2 工业机器人的驱动系统 (72)
实训4 认识工业机器人电气控制系统 (78)
拓展与提高4 交流伺服系统 (79)
本章小结 (81)
思考与练习题4 (81)
第5章 工业机器人的示教编程 (83)
导读 (83)
知识目标 (83)
能力目标 (83)
5.1 工业机器人示教编程的概念及特点 (84)
5.1.1 示教再现的概念及其特点 (84)
5.1.2 离线编程的概念及其特点 (85)
5.2 工业机器人示教的主要内容 (85)
5.2.1 运动轨迹的示教 (85)
5.2.2 作业条件的示教 (87)
5.2.3 作业顺序的示教 (88)
5.3 工业机器人示教编程的语言及常见指令 (88)
5.3.1 运动指令 (88)
5.3.2 R寄存器指令 (90)
5.3.3 I/O指令 (90)
5.3.4 条件指令 (90)
5.3.5 等待指令 (90)
5.3.6 流程控制指令 (91)
5.4 示教再现安全操作规程 (91)
5.4.1 示教和手动操作时 (91)
5.4.2 再现和生产时 (92)
5.5 示教再现的方法与步骤 (92)
实训5 示教工作搬运程序 (97)
扩展与提高5 机器人插补方式的运用 (98)
扩展与提高6 机器人作业程序的编辑 (99)
扩展与提高7 工具中心点(TCP)的标定 (99)
本章小结 (101)
思考与练习题5 (102)
第6章 工业机器人工作站及生产线 (104)
导读 (104)
知识目标 (104)
能力目标 (104)
6.1 认识工作站 (105)
6.1.1 工业机器人工作站的组成 (105)
6.1.2 工业机器人工作站的特点 (105)
6.2 工业机器人焊接工作站系统 (106)
6.2.1 工业机器人弧焊工作站的工作任务 (106)
6.2.2 工业机器人弧焊工作站的组成 (106)
6.2.3 工业机器人弧焊工作站的工作过程 (110)
6.3 工业机器人生产线 (111)
6.3.1 焊接机器人生产线 (111)
6.3.2 机加工自动生产线 (112)
实训6 辨识工业机器人弧焊工作站设备 (114)
拓展与提高8 弧焊机器人选型的依据 (115)
本章小结 (116)
思考与练习题6 (116)
第7章 工业机器人的管理与维护 (118)
导读 (118)
知识目标 (118)
能力目标 (118)
7.1 工业机器人的管理 (119)
7.1.1 工业机器人的系统安全和工作环境安全管理 (119)
7.1.2 工业机器人的主机及控制柜主要部件的备件管理 (123)
7.2 工业机器人的维护和保养 (125)
7.2.1 控制装置及示教器 (125)
7.2.2 机器人本体的检查 (126)
7.2.3 连接电缆的检查 (127)
7.2.4 焊接电源 (127)
7.2.5 焊机、焊枪 (128)
7.2.6 机器人维护常用工具 (130)
7.2.7 机器人日常维护及保养计划 (130)
实训7 清洗机器人控制柜 (131)
实训8 检查四轴齿轮箱润滑油 (132)
拓展与提高9 桁架机器人售后异常处理办法 (132)
本章小结 (134)
思考与练习题7 (134)
参考文献 (136)
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自1954年由美国研制出世界上第1台可编程的机器人以来,各工业发达国家都相继研制和应用工业机器人,机器人技术及其产品得到飞速发展,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的重要工具。在当今大规模制造业中,企业为保障人身安全、提高生产效率和产品质量,普遍重视生产过程的自动化程度。工业机器人作为自动化生产线上的重要成员,逐渐被企业所认同并采用。
与计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。工业机器人的技术水平和应用程度已成为评价一个国家自动化程度高低的重要标志之一。目前,工业机器人主要承担焊接、喷涂、搬运以及码垛等重复且劳动强度极大的工作,工作方式一般采取示教再现方式及部分离线编程方式。
本书以高等职业院校培养应用型高技能人才的目标为宗旨,选取知识点以“必需、够用”为度,叙述上力求图文并茂、通俗易懂、简明扼要。本书参照最新行业标准,参考有关工业机器人的最新资料和信息,合理设置内容,并结合职业院校的特点和培养方向编撰而成。通过学习,读者可了解工业机器人的基本概况,掌握工业机器人的机械结构、传感器应用、控制系统原理,学会如何进行示教编程和设备的管理与维护,使读者具备工业机器人的操作、管理和维护能力。
本书共7章,通过详细的图解和示例,主要介绍工业机器人的机械结构、控制系统、示教编程、维护保养等方面的知识与技能,建议教学时数为48学时。具体内容如下:
(1)工业机器人的发展、现状、分类及应用领域等。
(2)工业机器人机械结构的自由度、工作空间等,并以关节工业机器人为例,介绍工业机器人各部位的结构功能。
(3)工业机器人传感器的分类及其应用。
(4)工业机器人的控制系统与伺服驱动系统。
(5)工业机器人示教编程的分类和特点,示教再现的内容,示教编程语言及常见指令,示教再现方法及步骤。
(6)工业机器人弧焊工作站的工作任务、组成及工作过程,以及常见生产线。
(7)工业机器人系统安全、工作环境及机器人主机、控制柜主要部件的管理,机器人主体、控制装置、示教器及外围辅助设备的维护保养等。
本书由鄂尔多斯职业学院郝巧梅副教授、刘怀兰教授任主编,由任艳茹、刘小斐、郝慧芬、李强任副主编,贺长春、王伟、刘艳辉、由国艳、王慧、赵美丽、朱福栋、高海兵参加编写,由熊清平、黄楼林两位专家进行主审。
在本书编写过程中,得到武汉华中数控股份有限公司、重庆华数机器人有限公司等企业工程技术人员的大力支持并提供大量宝贵资料,在此深表谢意。
由于编者水平有限,书中难免有不妥之处,恳请读者谅解并提出宝贵建议。
为方便教学,本书配有免费的电子教学课件、习题参考答案,请有需要的教师登录华信教育资源网免费注册后进行下载,如有问题请在网站留言或与电子工业出版社联系。
拿到《工业机器人技术》这本书,我满心期待能在这其中找到关于智能制造、自动化生产线、以及机器人发展趋势的深刻见解。我希望能学习到关于机器人硬件设计,比如关节自由度、负载能力、以及末端执行器的选择;同时,也期待能了解更深层次的软件控制,例如PID控制、模糊逻辑控制、以及AI算法在机器人路径规划和决策中的应用。我设想书中会有大量的图表和案例分析,展示工业机器人在汽车制造、电子组装、物流搬运等行业的实际应用,并分析其带来的效率提升和成本节约。 然而,这本书的内容完全脱离了我的预期,它更像是一本关于“人际交往的艺术”的指南。书中详细阐述了如何进行有效的沟通,如何倾听他人的观点,如何建立和维护良好的人际关系。作者用大量篇幅讲述了如何处理冲突,如何激发团队士气,以及如何在复杂的社交环境中获得成功。我试图从中提炼出一些关于“机器人与操作员交互”的原则,比如如何设计直观的用户界面,或者如何让机器人更好地理解人类的指令。但书中关于“同理心”、“积极反馈”的论述,更多的是针对人与人之间的互动,而非人与机器之间的交流。 书中还穿插了大量关于“情商”培养的建议。作者强调了识别和管理自身情绪的重要性,以及如何理解和回应他人的情感。他分享了许多关于如何提高自我意识、如何有效管理压力、以及如何培养乐观心态的方法。我努力去思考,这种“情商”的概念是否能应用于机器人设计,例如让机器人能够“感知”操作员的情绪状态,从而做出更人性化的响应。但这些关于内心世界的探索,与冷冰冰的工业技术似乎相去甚远。 更令我感到意外的是,本书中还包含了不少关于“演讲技巧”和“公开表达”的指导。作者详细介绍了如何准备一场成功的演讲,如何吸引观众的注意力,以及如何有效地传递信息。他分享了许多关于肢体语言、声音语调、以及内容组织方面的实用技巧。我曾试图将这些技巧类比为“机器人指令的传递”或“机器人的状态反馈”,比如机器人如何以一种清晰、易懂的方式向操作员报告工作状态。然而,这些关于人类沟通的艺术,与工业机器人技术本身的内容似乎并无直接关联。 本书的结尾部分,更是出人意料地变成了一本关于“时间管理”的教程。作者提供了各种策略和工具,帮助读者更有效地规划时间,提高工作效率。他分享了诸如“番茄工作法”、“GTD(Getting Things Done)”等方法,并强调了优先级排序和任务分解的重要性。我努力去寻找这些时间管理技巧在“机器人生产调度”或“任务执行优化”中的应用,比如如何让机器人更高效地完成一系列连续的任务。但这些关于个人效率的探讨,与我所期待的工业机器人技术知识,已经渐行渐远。
评分当我翻开《工业机器人技术》这本书时,我脑海中浮现的是关于自动化生产线、精密机械臂、以及未来智能工厂的画面。我期待能深入了解工业机器人的发展历史、关键技术突破,以及它们在现代工业中的广泛应用。我希望能学习到关于机器人编程语言,比如G代码、ROS(机器人操作系统)等,以及如何利用这些语言来控制机器人的运动和行为。我也对机器学习、深度学习等人工智能技术在提升机器人智能化水平方面的应用感到十分好奇。 然而,我所阅读到的内容,却完完全全是一本关于“园艺艺术”的专著。书中详细介绍了各种植物的种类、生长习性,以及种植和养护的方法。作者以一种极其优美的语言,描绘了花园的四季变化,以及不同花卉绽放时的美妙景象。他深入浅出地讲解了土壤的配比、水分的管理、光照的需求,以及如何防治病虫害。我试图从中寻找任何与“工业机器人技术”可能的联系,比如将植物的生长周期类比为生产流程的各个阶段,或者将园艺中的“嫁接”技术类比为机器人部件的集成。 书中对于“花卉美学”的论述更是占据了大量的篇幅。作者详细分析了不同花卉的色彩搭配、形态组合,以及如何通过巧妙的设计来营造出令人赏心悦目的园林景观。他引用了许多园艺大师的理念,并分享了自己对花卉艺术的独到见解。我曾一度设想,是否可以将这种“美学”的概念应用到机器人外观的设计,使其更加人性化,或者提高操作员与机器人之间的亲和力。但这些关于色彩、线条、以及空间布局的讨论,与冰冷的工业技术领域相去甚远。 更让我感到诧异的是,书中还包含了一部分关于“昆虫生态学”的研究。作者详细介绍了各种昆虫的种类、生活习性,以及它们在生态系统中的作用。他甚至深入探讨了蜜蜂的授粉行为、蚂蚁的社会结构,以及蝴蝶的生命周期。我绞尽脑汁地试图将这些微观世界的生物行为与工业机器人技术联系起来,比如将昆虫的集体协作能力类比为机器人集群的协同工作,或者将昆虫的感官系统类比为机器人传感器的工作原理。但这些关于自然界生物的细致观察,与我预期的技术内容毫无关联。 本书的结尾部分,则出人意料地变成了一本关于“鸟类迁徙”的科普读物。作者以一种令人着迷的方式,讲述了各种鸟类跨越千里、进行季节性迁徙的壮丽旅程。他详细介绍了鸟类导航的机制、迁徙的生理准备,以及它们在旅途中所面临的挑战。我努力去寻找这些关于“路线规划”、“能源消耗”、“目标导向”的概念在机器人技术中的应用,比如机器人如何规划最优的运输路线,或者如何高效地完成长距离的移动任务。然而,这些关于自然界生命的奇迹,与工业机器人技术的研究已完全脱节。
评分这本书的标题是《工业机器人技术》,然而,我却从中丝毫未感受到任何与工业机器人技术相关的内容,这令我感到无比错愕。我原本以为,这本书会深入探讨工业机器人领域的尖端技术,比如先进的机械臂设计、高精度的伺服系统、复杂的传感器融合算法、以及智能化的决策控制系统。我期望能够看到关于机器人路径规划、运动学与动力学分析、以及工业物联网(IIoT)在机器人集成中的应用等内容。例如,关于如何使用机器学习来优化机器人的抓取策略,或者如何通过增强现实(AR)技术来辅助机器人的远程维护和编程,我都有浓厚的兴趣。 然而,我所阅读到的内容,却似乎是一本关于古代文明交流史的著作。书中详细描绘了公元前几个世纪,不同大陆之间贸易路线的形成,以及文化、技术相互影响的早期迹象。作者以一种极为严谨的学术态度,引用了大量的考古发现和历史文献,试图重建当时人们的生活图景。他深入分析了不同文明在天文学、数学、航海技术方面的进步,以及这些进步是如何通过贸易往来而传播开来的。我努力想要将这些古老的知识与现代工业技术联系起来,比如思考古代的度量衡系统是否能为现代机器人校准提供某种启示,或者古代的冶金技术进步是否是后来工业革命的基石。 书中对于古代建筑的描述也占据了相当大的篇幅。作者对金字塔、巨石阵、以及古代城墙的建造工艺进行了细致的考证,分析了当时的材料选择、施工方法以及所用的工具。他甚至推测了一些古代工程技术可能存在的局限性和创新之处。我曾一度试图从中挖掘出关于结构工程、材料力学、甚至是早期的自动化概念,希望能够找到一丝工业制造的影子。但这些关于历史遗迹的详细解读,更多的是展现了人类在古代的智慧和毅力,而与我所期待的工业机器人技术相去甚远。 令人不解的是,书中还插入了一部分关于古代神话和宗教仪式的研究。作者对不同民族的神话传说进行了深入的比较分析,探讨了神话在社会组织、道德规范形成中的作用。他还详细描述了各种古代宗教仪式,包括祭祀、庆典以及占卜等活动。我试图从中寻找关于“目标导向”、“任务执行”的隐喻,或者将神话中的“神谕”类比为机器人接收到的指令。但这些关于信仰和精神世界的探讨,与工业生产环境下的实际操作几乎没有关联,让我感到十分茫然。 最后,这本书的结尾部分,又突然转向了对古代音乐理论的探讨。作者深入分析了不同古代文明的音乐体系,包括音阶、节奏、以及乐器。他甚至尝试复原了一些失传的古代乐曲,并对其进行解读。我难以想象,这些关于旋律和和声的讨论,与工业机器人技术有何联系。我试图将音乐的“和谐”概念与机器人协同工作的“协调性”进行类比,或者将乐谱的“精确性”与机器人程序的“严谨性”进行对比。然而,这种牵强的联系,并不能弥补本书内容与标题之间的巨大鸿沟。
评分以《工业机器人技术》为书名,我满怀期待地认为这本书将会引领我走进一个充满创新与变革的工业新时代。我希望能够深入了解工业机器人在不同行业中的应用案例,比如在汽车制造、航空航天、医疗健康等领域的最新进展。我期待能学习到关于机器人本体的动力学建模、运动控制策略,以及先进的感知技术,如激光雷达、超声波传感器、以及触觉反馈系统。同时,我也对机器人与人工智能的融合,以及未来自主机器人系统的发展方向充满兴趣。 然而,这本书的内容却让我完全摸不着头脑,它似乎是一本关于“古代哲学思想史”的著作。书中对古希腊、古印度、以及中国古代的哲学流派进行了详尽的梳理和介绍。作者以一种深邃的笔触,探讨了诸如“本体论”、“认识论”、“伦理学”等基本哲学范畴,并分析了不同哲学家对这些问题的思考。我试图从这些哲学思想中寻找与“机器人决策”、“算法设计”、“伦理困境”等主题的关联,比如将柏拉图的“理型论”类比为机器人的“模型构建”,或者将亚里士多德的“目的论”视为机器人任务规划的逻辑基础。 书中对“逻辑学”的阐述也占据了相当大的篇幅。作者详细介绍了形式逻辑、辩证逻辑等不同逻辑体系,并分析了它们的推理规则和应用方法。他甚至列举了许多古代哲学家在逻辑推理上的经典案例,试图说明逻辑思维对于认识世界的重要性。我曾一度认为,这些逻辑学知识或许能为机器人编程和算法设计提供理论支持,比如让机器人能够进行严谨的逻辑判断和问题求解。但这些关于思维方式的探讨,与实际的工业机器人技术似乎相隔甚远。 更让我感到困惑的是,书中还穿插了大量关于“宗教思想演变”的论述。作者对世界主要宗教的起源、发展和流变进行了深入的研究,分析了不同宗教在历史进程中所扮演的角色,以及它们对人类文明的影响。他甚至对某些宗教的神学体系和教义进行了详细的解读。我努力去寻找这些宗教思想与“机器人价值观”、“道德规范”等概念之间的联系,比如是否可以通过某种方式赋予机器人“道德准则”。但这些关于信仰和精神世界的探讨,与工业生产的实际应用几乎没有交集。 本书的结尾部分,则意外地转向了对“语言哲学”的探讨。作者深入分析了语言的本质、意义的产生,以及语言与现实的关系。他引用了维特根斯坦、索绪尔等哲学家的观点,试图揭示语言在人类认知和交流中的核心作用。我难以理解,这些关于词语、句子、以及语义的讨论,与工业机器人技术有何关联。我试图将语言的“表征”功能类比为机器人对外部世界的“感知”,或者将语言的“交流”功能视为机器人之间信息传递的基础。然而,这种牵强的类比,并不能掩盖本书内容与标题之间的巨大鸿沟。
评分这本书的标题是《工业机器人技术》,但读完之后,我完全没有感受到任何关于工业机器人技术的内容,这让我感到非常困惑和失望。整本书的叙述逻辑似乎与我预期的主题完全无关,仿佛是一本被错误命名的书籍。一开始,我以为这是一本深度解析工业自动化、机器人手臂设计、运动控制算法、传感器集成、以及人机协作安全性的专业读物。我期待能看到详细的图解,展示不同类型工业机器人的结构,例如SCARA、Delta、Cartesian等,并分析它们在不同生产场景下的应用优势。我也希望书中能深入探讨PLC编程、ROS(机器人操作系统)的应用,以及如何通过机器学习和深度学习来提升机器人的智能化水平。例如,我希望能了解机器视觉在零件识别、装配引导方面的具体实现,以及力反馈技术在精密操作中的作用。 然而,书中绝大部分篇幅都在讲述一些历史故事,这些故事与工业机器人毫无关联,更像是某个不太知名的探险家在遥远大陆的奇遇记。开篇就介绍了几个我从未听过的文明,以及他们对星辰的观测和哲学思考。我试图从中寻找一丝技术发展的脉络,哪怕是最微弱的象征意义,但发现一切都只是在描述一些古老的传说和神话。书中对自然风光的描写倒是相当生动,细致到每一片叶子的纹理,每一道溪流的声音,仿佛作者是一位资深的地理学家或博物学家。但这些描写对于理解“工业机器人技术”这个标题来说,完全是南辕北辙。我甚至一度怀疑自己是不是走错了书店,或者误拿了别人的包裹。 更令我费解的是,书中还穿插了大量关于艺术品鉴赏的内容。作者以一种近乎狂热的热情,详细解读了一些我闻所未闻的画作和雕塑,分析其色彩运用、构图技巧,以及背后的象征意义。他甚至引用了许多艺术史上的名家名言,仿佛在举办一场私人艺术沙龙。我花了很长时间试图将这些艺术评论与工业制造联系起来,希望能发现某种“艺术化生产”的理念,或是通过艺术设计来优化机器人外观和交互体验的思路。但最终,我只看到了作者对艺术的纯粹热爱,而这份热爱似乎与冰冷的工业技术世界隔了一层厚厚的玻璃。 接下来,这本书的风格突然转变,进入了一段关于个人成长和心灵鸡汤的论述。作者以一种非常平实的语言,分享了他在人生低谷时的感悟,以及如何通过冥想、正念来克服困难。他反复强调“活在当下”、“拥抱不确定性”等观念,并举例说明了如何通过积极的心态去面对生活中的挑战。我试图从中提取一些关于“机器人适应性”或“故障诊断”的类比,希望能从中获得一些启发,比如机器人如何在未知环境中做出决策,或者如何在出现意外情况时进行自我修复。但这些心灵鸡汤的劝导,虽然对某些读者可能有益,但与我期待的工业技术知识完全不符,让我感到一股强大的错位感。 最后,本书的结尾部分竟然变成了一本美食指南,详细介绍了一些地方特色菜肴的做法,以及作者在世界各地品尝美食的经历。每一道菜的用料、火候、调味都被描述得绘声绘色,仿佛读者能闻到香味,尝到味道。我甚至看到了一份关于如何制作完美提拉米苏的详细步骤,包括马斯卡彭奶酪的选择和手指饼干的浸泡时间。我努力地去寻找这些烹饪技巧与“工业机器人技术”之间可能存在的任何微弱联系,比如精密的食材配比是否可以类比精确的机器人参数设置,或者烹饪过程中的温度控制是否可以借鉴自动化生产线的温度监控。然而,这份美食的诱惑,终究无法掩盖本书主题的严重跑偏。
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