机器人系统实施: 制造业中的机器人、自动化和系统集成 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 麦克·威尔逊 著，王伟 译

图书标签:

• 机器人
• 自动化
• 系统集成
• 制造业
• 工业机器人
• 机器人技术
• 生产线
• 智能制造
• 工业自动化
• 机器人应用

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111549376

版次：1

商品编码：12053478

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 机器人学译丛

开本：16开

出版时间：2016-10-01

用纸：胶版纸

页数：166

内容简介

　　本书主要研究工业机器人，首先讲解机器人和周边设备的总体技术问题，继而讨论机器人应用项目的管理和实施，为工业机器人系统的实际应用提供指导。主要内容包括：机器人和自动化技术的发展史；机器人类型和使用机器人的好处；重要的机器人周边设备；机器人的典型应用领域；如何设计机器人应用方案；如何制作机器人项目的用户需求说明书；如何对机器人应用进行经济性评价；如何成功实施机器人应用项目；后总结了机器人系统实施流程，讨论了自动化战略并提出了未来展望。本书适合高等院校机械、自动化、电子和计算机等专业的高年级本科生阅读，也适合正在研究工业机器人的教师和研究生作为参考书目，还值得正在从事工业机器人产品研发的工程师和企业管理人员借鉴。

目录

译者序
致谢
作者简介
第1章简介
1.1本书范围．
1.2自动化引论
1.3机器人演变
1.4机器人应用的发展
1.4.1汽车工业
1.4.2汽车零部件
1.4.3其他领域
1.4.4未来的增长点
1.5机器人与就业
第2章工业机器人
2.1机器人的结构
2.1.1 关节臂型
2.1.2 SCARA型
2.1.3 直角坐标型
2.1.4并联型
2.1.5 圆柱坐标型
2.2机器人的性能
2.3机器人的选型
2.4机器人的好处
2.4.1对系统集成商的好处
2.4.2对终端用户的
好处
第3章 自动化系统组件
3.1搬运设备
3.1.1输送机
3.1.2 离散输送车
3.1.3工件喂料设备
3.2视觉系统
3.3工艺设备
3.3.1焊接
3.3.2啧涂
3.3.3 粘接和密封
3.3.4切削和材料去除
3.4抓手和工具转换器
3.5工装与夹具
3.6装配自动化组件
3.7系统控制
3.8安全与防护
3.9小结
第4章典型应用
4.1焊接
4.1.1弧焊
4.1.2点焊
4.1.3激光焊接
4.2调配
4.2.1喷涂
4.2.2涂胶和密封
4.3加工
4.3.1机械切割
第5章机器人的方案设计
第6章说明书的准备
第7章经济性评价
第8章成功实施
第9章定论
参考文献

前言/序言

　　机器人这一概念源自约100年前的科幻剧本《Rossum's Universal Robots》（罗素姆万能机器人）。它是人类创造出来模拟人类自身的、具有高度自动化和智能化的复杂机械电子设备，广泛应用在工业生产、日常生活和不适宜人类亲临的特殊环境中。随着机械、控制和软件等技术的进步，各种机器人的性能指标均得到了大幅提升。受到科幻电影的影响，机器人在人们心目中越来越具备拟人化的特征，甚至具备人类的情感。但是，现有的机器人还不具备人类的复杂感知和高度智能，因此可实现的机器人技术与艺术塑造的机器人角色存在相当大的差距。正是这种差距，一方面激发了学术界和产业界投身机器人研究的热情，另一方面也告诉我们成功应用机器人系统需要考虑当前技术水平和经济条件等限制因素。
　　本书的研究范围是工业机器人。工业机器人的广泛使用对现代工业产生了极其重要的影响，工业机器人的使用密度甚至成为衡量一个国家工业水平的标志之一。工业机器人一方面可以提高生产效率和产品质量，降低制造成本，另一方面可以适应柔性生产需求。正是因为工业机器人具有的这些优势，才使得越来越多的企业开始使用机器人，并把机器人集成到更大的制造系统中。现有的工业机器人还不能直接替代工人的智能化，在技术和经济可行的条件下，如何成功实施工业机器人应用？回答这一问题是本书写作的主要目的。特别是在劳动成本上升、企业面临转型升级压力的现实环境下，成功应用工业机器人将产生重要的社会效益。
　　本书采用平实的语言讨论机器人应用中应该注意的主要问题，力求避免论述某项具体的机器人技术。第1章讲述机器人和自动化技术发展史；第2章总结机器人类型和使用机器人的好处；第3章介绍机器人的周边配套设备；第4章列举机器人的典型应用领域；第5章概括如何设计机器人应用方案；第6章告诉我们如何制作机器人项目的用户需求说明书；第7章讨论如何对机器人应用做经济性分析；第8章指出如何成功实施机器人应用项目；第9章提出自动化战略。前4章主要涉及机器人和周边设备的总体技术问题，接下来的4章则专注于机器人应用项目的管理和实施，为应用工业机器人提供了详细的实际指导。
　　本书的翻译工作凝聚了翻译团队每位成员高昂的工作热情与细致的工作态度。翻译工作由北京航空航天大学王伟博士统一负责和最终统稿，负超教授和魏洪兴教授为本书的翻译提供了大量技术指导工作，研究生付小月和刘仲夏翻译了部分章节内容。其他参与翻译的人员还有北京航空航天大学的陈丹阳、祖天培、何丽鸿和王梓卓等同学。机械工业出版社的编辑在本书的出版过程中给予我们大力的支持、关心和理解，没有他们的无私奉献，也不可能有本书的面世。
　　本书适合高等院校机械、自动化、电子和计算机等专业的高年级本科生阅读，也适合正在研究工业机器人的教师和研究生作为参考书目，还值得正在从事工业机器人产品研发的工程师和企业管理人员借鉴。
　　尽管译者认真严谨，但受限于自身水平，特别是工业机器人应用范围非常广泛，难免有把握不准的地方，恳请各位读者批评指正，并将您的宝贵意见反馈给我们。最后，真诚期望本书对读者有益，为制造型企业转型升级提供帮助。
　　王伟2016年8月

智能制造新纪元：拥抱机器人、自动化与系统集成 在当今飞速发展的工业格局中，制造业正经历着一场深刻的变革。从生产线的智能化升级到供应链的精益优化，机器人、自动化技术和系统集成正成为推动这场变革的核心驱动力。这不仅仅是技术进步的体现，更是企业生存和发展、乃至国家经济竞争力提升的关键所在。本书将深入探讨这些关键技术如何融合，共同构建一个更加高效、灵活、安全且可持续的智能制造体系。 第一部分：机器人——现代制造业的“新工人” 机器人，曾经是科幻小说中的概念，如今已成为制造业不可或缺的组成部分。它们不再是笨拙、单一功能的机械臂，而是日益智能化、适应性强的“新工人”，能够胜任各种复杂且危险的任务。 工业机器人家族的演进与应用： 本章将回顾工业机器人的发展历程，从早期的固定式机械臂到如今的协作机器人（cobots）和移动机器人（AMRs）。我们将详细介绍不同类型机器人在制造业中的具体应用场景，例如： 搬运与装配： 重型材料的精确搬运、复杂零部件的精细组装，以及汽车、电子产品等行业中的大规模流水线作业。 焊接与切割： 高精度、高强度的焊接任务，以及激光、等离子切割等工艺，极大地提升了产品质量和生产效率。 表面处理： 喷涂、打磨、抛光等，确保产品外观的完美，同时减少对人力的暴露和损伤。 质量检测： 利用视觉系统和传感器，机器人能够进行高精度的尺寸测量、缺陷检测，甚至对产品的性能进行自动化测试。 物流与仓储： 移动机器人（AMRs）在仓库内自主导航，实现物料的拣选、搬运和存储，极大地提高了仓储效率和准确性。 协作机器人（Cobots）：人机协作的新模式： 协作机器人是近年来发展最迅猛的机器人类型之一。本章将重点探讨协作机器人的特点，如安全性、易编程性、灵活性以及其与人类工人的协同工作模式。我们将解析协作机器人在人机交互、辅助操作、中小批量生产等场景中的独特优势，以及它们如何通过与人类智慧和经验的结合，释放出更大的生产力。 机器人的感知与智能： 现代机器人不再是“盲目”工作的机器。本章将深入探讨机器人感知技术的发展，包括： 视觉系统： 2D和3D视觉技术如何使机器人“看”懂世界，识别物体、定位、测量和导航。 力觉和触觉传感器： 使机器人能够感知操作过程中的力反馈，实现更精细的抓取和更柔性的装配。 机器学习与人工智能： 如何通过机器学习，让机器人能够学习新技能、适应不确定环境、甚至进行自主决策。 机器人安全： 随着机器人应用范围的扩大，安全问题变得尤为重要。本章将详细介绍工业机器人和协作机器人的安全标准、设计原则以及在实际应用中如何确保人机协作的安全。 第二部分：自动化——赋能高效生产的引擎 自动化技术是提升制造业效率、降低生产成本、改善产品质量的关键。它涵盖了从简单的机械自动化到复杂的全流程智能化控制。 自动化生产线的构建与优化： 本章将聚焦于自动化生产线的概念、设计原则和实施策略。我们将探讨如何根据产品特性、生产规模和市场需求，构建最优化的自动化生产线，并利用数据分析和模拟技术对其进行持续优化，以实现生产效率的最大化和资源消耗的最小化。 流程自动化： 从物料输送到产品下线，实现关键工序的连续化、并行化和智能化。 柔性制造： 探讨如何设计能够快速切换产品、适应多品种小批量生产需求的自动化系统。 能源效率与可持续性： 分析自动化系统在降低能耗、减少废弃物方面的作用，以及如何通过智能化控制实现绿色制造。 PLC与SCADA系统：工业控制的核心： 可编程逻辑控制器（PLC）和监控与数据采集（SCADA）系统是工业自动化的基石。本章将详细介绍它们的架构、功能、编程方法以及在各种自动化设备和生产过程中的应用。我们将理解它们如何实现对生产过程的实时监控、数据采集和精确控制，从而保障生产的稳定运行。 运动控制与伺服系统： 精确的运动控制是实现复杂自动化任务的关键。本章将深入探讨伺服电机、步进电机、变频器等运动控制组件的原理、选型以及在机器人、自动化设备中的应用，解析它们如何实现高精度、高速度和高动态响应的运动控制。 自动化在质量控制中的应用： 自动化不仅仅体现在生产过程，在质量控制环节也发挥着越来越重要的作用。本章将介绍机器视觉检测、自动测量、在线SPC（统计过程控制）等自动化质量控制技术，以及它们如何实现对产品质量的实时、精确监控，从而有效降低不良品率。 第三部分：系统集成——构筑智能制造的神经网络 在智能制造时代，单一的机器人或自动化设备已不足以满足企业需求。将各种技术、设备、信息系统有机地集成起来，构建一个协同工作的“智能体”，才是迈向成功的关键。 MES与ERP：连接车间与管理： 制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）系统是实现企业信息化和智能化运营的关键。本章将深入阐述MES在车间层面的生产调度、过程跟踪、质量管理、设备监控等功能，以及ERP在企业整体层面的资源规划、财务管理、供应链管理等功能。我们将重点探讨如何将MES与ERP进行有效集成，实现数据在企业内部的无缝流动，打通信息孤岛，提高决策效率和响应速度。 工业物联网（IIoT）：万物互联的智能车间： 工业物联网是构建智能制造的神经系统。本章将探讨IIoT的核心概念、关键技术（如传感器、通信协议、边缘计算）以及其在制造业中的广泛应用。我们将理解IIoT如何实现设备数据的实时采集、分析和共享，为优化生产、预测性维护、远程监控等提供强大的数据支撑。 数字孪生（Digital Twin）：虚拟世界的真实映射： 数字孪生技术通过在虚拟空间中创建物理实体的精确副本，实现对物理世界的实时监控、模拟和优化。本章将详细介绍数字孪生的概念、构建方法以及在产品设计、生产过程仿真、设备维护、性能优化等方面的应用。我们将看到数字孪生如何帮助企业在实际操作前进行充分的验证和预测，从而降低风险，提升效率。 系统集成过程中的挑战与解决方案： 系统集成是一个复杂的过程，涉及技术、管理、人才等多个层面。本章将识别系统集成过程中可能遇到的挑战，如技术兼容性、数据标准、网络安全、组织变革等，并提供行之有效的解决方案和最佳实践。 第四部分：智能制造的未来趋势与挑战 在深入理解了机器人、自动化和系统集成的基础后，本书的最后部分将放眼未来，探讨智能制造的发展趋势以及企业在迎接这场变革时需要面对的挑战。 人工智能在智能制造中的深度融合： AI不仅仅是机器人的一部分，它将渗透到智能制造的各个环节，从预测性维护、智能排产到自主设计、优化决策，AI将成为推动制造业智能化升级的核心驱动力。 更加精益和柔性的生产模式： 面对快速变化的市场需求，未来的制造业将更加强调精益化和柔性化，通过机器人、自动化和系统集成，实现按需生产、个性化定制，以及更加高效的供应链管理。 人机协同的未来工作模式： 机器人和自动化不会取代所有人类工作，而是会重塑工作方式。未来，人机协同将成为主流，人类将专注于更具创造性、决策性和复杂性的人机交互任务，而机器人则承担重复性、危险性和高精度的任务。 可持续性与绿色制造： 智能制造技术将为实现可持续发展目标提供强有力的支持，通过优化能源利用、减少废弃物、提升资源效率，推动制造业向更加绿色、环保的方向发展。 面临的挑战与机遇： 尽管智能制造前景广阔，但企业在实施过程中仍将面临技术引进、人才培养、投资回报、网络安全等方面的挑战。本书将为企业如何克服这些挑战，抓住智能制造带来的机遇提供指导和建议。 本书旨在为制造业领域的专业人士、管理者、工程师以及对智能制造感兴趣的学生和研究人员提供一个全面、深入的学习平台。通过对机器人、自动化和系统集成的深入剖析，本书将帮助读者理解这些关键技术如何协同作用，共同塑造制造业的未来，开启一个更加智能、高效、可持续的生产新纪元。

评分☆☆☆☆☆

对于“机器人系统实施：制造业中的机器人、自动化和系统集成”这本书，我最感兴趣的是它在“自动化”这一概念上的深度挖掘。毕竟，自动化不仅仅是机械臂在重复着同样的动作，它更是一种智慧化的生产流程的重塑。我希望这本书能够深入探讨，如何在具体的生产场景中，通过机器人实现更高级别的自动化，比如柔性生产、自适应控制，甚至是个性化定制的生产需求。书中是否会详细介绍各种自动化技术，例如AGV（自动导引车）在物流搬运方面的应用，或者协作机器人（Cobots）在与人类工人协同工作时的优势和挑战？我特别期待关于如何设计和规划自动化产线的章节，它会不会涉及生产线布局的优化，生产节拍的计算，以及如何通过自动化来提升产品质量和一致性？另外，我也很想知道书中是否会讨论自动化升级过程中，如何处理传统人工的转型和再培训问题，以及如何建立一套有效的自动化生产管理和维护体系。这本书的厚度和内容，让我觉得它可能不仅仅是一本技术指南，更是一份关于制造业效率革命的深度剖析。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚接触到“机器人系统实施：制造业中的机器人、自动化和系统集成”这本书，读完之后，我的第一感受就是这本书的视角非常宏观，而且着眼于整个制造业转型的宏大叙事。它不像很多技术手册那样，只聚焦于某个具体的设备或者某个单一的技术点，而是试图从一个更高的维度去审视机器人和自动化在整个制造业生态系统中的作用。书中对于“系统集成”的阐述，让我印象深刻，它不再仅仅是把几个机器设备连在一起，而是强调了如何将机器人、现有的生产线、企业资源规划（ERP）系统，甚至供应链管理等环节有机地融合，形成一个高效协同的智能制造体系。我尤其关注书中关于“实施”过程的论述，它是否能够帮助我们理解，在实际部署机器人系统时，会面临哪些潜在的挑战，例如成本控制、员工培训、安全规范、以及如何应对突发的技术故障？有没有关于项目管理、风险评估以及实施后效果评估的详细章节？这本书给我一种感觉，它不仅仅是在教我技术，更是在引导我思考如何构建一个面向未来的、可持续发展的智能制造模式。

评分☆☆☆☆☆

作为一个多年在制造业一线摸爬滚打的技术人员，我对“机器人系统实施：制造业中的机器人、自动化和系统集成”这本书的期待值可以说高得有些离谱。毕竟，在这个日新月异的时代，传统生产方式的瓶颈愈发明显，机器人和自动化解决方案无疑是提升效率、降低成本、优化产品质量的关键。我特别想从书中深入了解的，是如何将那些看起来冰冷、复杂的机器人技术，真正落地到我们这些充满烟火气的工厂车间里。它会不会详细介绍不同类型机器人在各种生产环节的应用案例，比如装配、焊接、搬运，甚至更精细的检测和质量控制？我希望这本书能提供切实可行的指导，比如在选择机器人型号时，需要考虑哪些关键参数？伺服驱动、PLC、视觉系统等核心部件的集成和调试，有没有深入的讲解？尤其是在系统集成方面，如何解决不同设备之间通信协议不兼容的问题？数据采集和分析又能如何帮助我们实现预测性维护和工艺优化？我期待它能像一位经验丰富的工程师，把抽象的概念转化为生动的实践，为我们这些基层技术人员提供一套清晰、易懂、可操作的实施蓝图。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开“机器人系统实施：制造业中的机器人、自动化和系统集成”这本书的时候，我首先注意到的是它非常贴近制造业的实际需求。书中对“机器人”的定义和应用，我想应该是非常接地气的。我特别希望看到书中能够分享一些真实的、具体的案例，比如，在汽车制造、电子产品组装、食品加工等不同行业，机器人是如何被引入并解决实际生产难题的。它会不会深入讲解不同类型机器人的选型标准，以及根据不同的工艺要求，如何选择最适合的机器人本体、末端执行器以及传感器？我非常关心书中关于“系统集成”的部分，这对我来说是实际操作中的一大难点。比如，如何将机器人与现有的MES（制造执行系统）连接起来，实现生产数据的实时采集和反馈？如何构建一个稳定可靠的机器人控制系统，包括PLC编程、机器人示教编程以及上位机软件的设计？我期待这本书能够提供一些实用的技巧和经验，帮助我们这些工程师在项目实施过程中少走弯路，更快速、更有效地完成机器人的部署和调试。

评分☆☆☆☆☆

我对于“机器人系统实施：制造业中的机器人、自动化和系统集成”这本书，有一个非常具体的需求：我希望它能提供一套全面的、系统的实施框架。不仅仅是理论上的讲解，更重要的是能够指导我们如何一步一步地完成机器人的部署和集成。我期待书中能够详细阐述一个典型的机器人系统实施项目生命周期，从需求分析、方案设计，到设备选型、集成调试，再到最终的验收上线和持续优化。它会不会对项目中的关键节点和风险点进行深入分析，并给出相应的应对策略？例如，在设备选型阶段，如何进行供应商评估和技术方案对比？在集成调试阶段，又会遇到哪些常见的兼容性问题，以及如何有效地进行故障排除？我尤其希望书中能够提供关于系统集成中软件层面的指导，例如不同自动化设备之间的数据交互协议，以及如何构建一个统一的数据采集和监控平台。这本书的“实施”二字，对我来说意义重大，我希望能从中获得一套行之有效的实施方法论，帮助我更自信、更专业地完成各项机器人项目。

评分☆☆☆☆☆

比较实用的一本书，很有帮助。主要搞活动买的，价钱也划算

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这本书还不错。

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内容不错，纸质也很好，趁着搞活动的买的，好便宜！

评分☆☆☆☆☆

藏书，希望对自己有用，还没看

评分☆☆☆☆☆

机器人的教材，理论讲的不错。做为非专业的，当参考书也可以

评分☆☆☆☆☆

入门很不错的书，看了对ROS有一个基本的了解和认识了！

评分☆☆☆☆☆

努力看书学习知识武装自己。哈

评分☆☆☆☆☆

不错不错，讲的很透彻！

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