　　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。

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。

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