工业机器人

章节摘录

版权页：插图：1.2 工业机器人的定义目前，机器人的定义还是一个未确定的问题。例如，卡雷尔一除佩克将科幻世界中人造的“人”视为机器人；早期的研究者们把具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械／半人性、自动性、奴隶性等特征的柔软机械称为机器人，也即有半人、半动物的特征。此后，工业界从实用的角度出发，将工业机器人视为自动机的一部分，特别是替代人手的机器。对于在制造环境下使用的工业机器人，国际标准化组织（ISO）将工业机器人定义为：通过自动控制而具有操作功能和移动功能，以及可以通过编程来完成各种作业的机器。日本则将具有类似人类上肢的功能，能够使对象物在空间移动的机器定义为工业机器人。更具体地说，工业机器人是具有多轴和通用的自动机械，它的动作可以自动控制，并且通过程序可以调节各个轴的关节角（轨道），通过传感器反馈可以进行实时控制。工业机器人通过安装在其机械臂上的机械手（end-effector）或其他制造用辅助工具，就能够进行生产加工或产品制作等。代替和帮助工人在工厂劳动是制造工业机器人的主要目的，工业机器人的机械臂上装有机械手和简单的记忆装置，能够按照规定的动作进行工作。工业机器人用在缺少劳动力的工厂和必须进行简单的重复性劳动或者危及人身健康及安全的车间里。人每天要睡大约8个小时，即使不劳动也不能不睡觉。人若连续工作几个小时的话，无论谁都会感到疲倦和厌烦，所以要在工作中间安排休息时间。但是，工业机器人是机器，不会出现疲倦和厌烦的现象，只是沉默而连续地完成规定的工作。必须休息的时间是出故障时或维护和擦洗时。如有必要，当然也可以从早到晚，一年到头地连续工作。因而简单和重复的作业，例如把产品从一条传送带向另外的传送带反复搬运的工作对工业机器人来说是最合适的。与人相比，工业机器人的另一个特点是不怕危险。工人在不宜接近的危险地方长时间的劳动会对身体有害，而工业机器人则毫不在乎。例如，在有放射线的地方、高温和高热的场所、充满有毒和有害气体的车间等，在这类地方工人是不能长期劳动的。但是，.有的时候又必须要有工人到那里面去工作。这种时候就是工业机器人代替穿着防辐射和隔热的防护服、戴着防毒面具的工人而发挥作用的时候。大部分工业机器人是用钢铁等金属制造的，其内部的配线也是采用高强度的塑料等包裹起来，它们比人更结实，所以目前工厂首先在工人很难在其中工作的车间里采用工业机器人。例如，在冶金企业的铸造车间里，因为要加热金属使其软化后再进行加工，因而要受到几百度高温的烘烤。在那种地方，工人们一边舐着盐、喝着水，一边坚持操作。长时间在这种地方干活，对身体非常有害。因此，人们就想出了让工业机器人来完成这种工作。危险不只限于高温，在加工金属的冲床或者创床作业中，即使工序稍微错一点儿也有可能把操作工人的手切掉。焊接作业、喷漆作业、玻璃生产等也都充满着危险。这些作业可以说都适合工业机器人来完成。

内容概要

肖南峰，博士，华南理工大学计算机科学与工程学院“智能计算机”科研团队负责人，教授，博士生导师。先后承担和完成了2项国家自然科学基金项目、2项广东省自然科学基金重点项目、2项广东省优秀科技专著出版基金项目，以及30多项由教育部、交通运输部、广东省科技厅、广东省教育厅、广州市科信局、华南理工大学、相关企业等资助的研究和开发课题。至今，已在国内外的著名杂志和学术会议上发表了学术论文近160篇，其中被三大索引收录50多篇（次），主编和合编出版了中、英文专著或教材10部，申请或获得发明及实用新型专利10项、软件版权21个。

书籍目录

前言作者简介第1章概论1.1 工业机器人的历史1.2 工业机器人的定义1.3 工业机器人的种类1.4 工业机器人的构成1.5 工业机器人的应用1.5.1 制造业机器人1.5.2 采矿业机器人1.5.3 建筑业机器人1.5.4 食品业机器人1.5.5 农林业机器人1.6 工业机器人的发展习题第2章工业机器人数学基础2.1 点、直线、平面的齐次坐标2.1.1 点坐标2.1.2 平面坐标2.1.3 直线坐标（Plucker坐标）2.1.4 螺旋坐标2.1.5 点、直线、平面的关系2.1.6 齐次坐标的坐标变换2.2 刚体的旋转运动2.2.1 旋转运动的矩阵表现2.2.2 旋转速度与旋转加速度2.3 刚体的空间运动2.3.1 空间运动的矩阵表现2.3.2 相对速度与相对加速度2.3.3 速度、加速度矩阵的坐标变换2.4 速度和加速度矢量2.4.1 速度和加速度矩阵的矢量表示2.4.2 6维矢量的外积2.4.3 动坐标系上6维矢量的微分2.4.4 逮度、加速度矢量的坐标变换2.4.5 表示空间运动的矢量2.5 与刚体运动相关的6维矢量2.5.1 刚体的运动量2.5.2 对刚体的作用力与力的惯量习题第3章工业机器人体系结构3.1 工业机器人的机械结构3.2 工业机器人机构学3.2.1 空间内刚体的自由度3.2.2 空间内刚体的约束3.2.3 机构3.2.4 过约束机构3.2.5 多自由度机构3.2.6 多自由度机构的分类3.3 工业机器人设计3.4 开环机构的运动解析3.4.1 位移解析3.4.2 速度、加速度解析3.5 工业机器人控制系统3.5.1 工业机器人的系统构成3.5.2 工业机器人的信号构成3.5.3 机械臂控制部分的构成与规格3.5.4 图像处理部分的构成与参数3.5.5 工业机器人运动学习题第4章工业机器人操作控制4.1 控制系统的总体设计4.1.1 控制系统的硬件构成4.1.2 浏览器／服务器架构和客户机／服务器架构4.1.3 远程控制系统的总体设计4.2 工业机器人的操作端输入处理4.2.1 Directlnput技术4.2.2 手柄输入封装模块4.2.3 手柄输入验证程序4.3 工业机器人的三维仿真4.3.1 三维仿真技术4.3.2 物体三维模型的建立4.3.3 物体的三维显示技术4.4 I业机器人碰撞检测技术4.4.1 三维碰撞检测技术4.4.2 基于球体包装的碰撞检测4.4.3 基于AABB和OBB包装盒的碰撞检测4.4.4 碰撞检测实现4.4.5 实时碰撞检测系统的性能和精确性4.4.6 碰撞检测验证程序4.5 视频数据的传输4.5.1 视频的网络传输方案4.5.2 系统中视频通信实现4.5.3 视频传输过程的优化4.5.4 控制命令网络传输协议习题第5章工业机器人视觉控制5.1 装配机器人5.2 图像处理算法5.2.1 图像的表现5.2.2 通过特征抽出法处理图像5.2.3 模式匹配法5.2.4 灰度图像处理5.3 工业机器视觉控制系统5.3.1 密封定位控制系统5.3.2 视觉传感器的构成5.3.3 二值化5.3.4 搜索窗5.3.5 密封对象的位置和姿势检测5.3.6 视觉反馈控制系统设计5.3.7 采用模糊规则生成位置目标值……第6章 工业机器人混合控制第7章 工业机器人网络控制第8章 工业机器人调度方法参考文献

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作者简介

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