工業機器人技術

工業機器人技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

郝巧梅主編 著
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店鋪: 泰州新華書店圖書專營店
齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121281907
商品編碼:26850926634
包裝:平裝
開本:16
齣版時間:2016-02-01

具體描述

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機械臂的奧秘:智能製造的驅動力 當冰冷的金屬軀體被賦予智慧的靈魂,當精準的動作超越人類的極限,工業機器人便以其強大的力量和精湛的技藝,深刻地改變著現代製造業的麵貌。這並非科幻小說中的臆想,而是真實發生在工廠車間裏的一場革命。本書將帶您深入探究這些“鋼鐵巨人”是如何一步步走嚮智能、高效,成為推動工業進步不可或缺的關鍵力量。 第一章:工業機器人的發展曆程與演進趨勢 工業機器人的誕生並非一蹴而就,其發展軌跡是人類對自動化、智能化不懈追求的縮影。迴溯曆史,從早期簡單的機械臂,到能夠執行復雜任務的多關節機器人,再到如今融入人工智能、深度學習的智能機器人,每一步都凝聚著無數工程師的心血和智慧。我們將梳理這條漫長而輝煌的進化之路,解析不同曆史時期技術突破的關鍵節點,例如傳感器技術的飛躍如何賦予機器人感知世界的能力,控製係統的革新如何實現更精密的動作,以及通信技術的進步如何讓機器人實現協同作業。 放眼未來,工業機器人的演進方嚮愈發清晰。我們不僅將看到更輕巧、更靈活、更具人機協作能力的機器人,它們將能夠更安全地與人類並肩工作,共同完成任務。同時,機器人將更加智能化,具備自主學習、決策和適應復雜環境的能力。例如,通過機器學習,機器人可以不斷優化其操作算法,提高生産效率和産品質量;通過計算機視覺,它們可以精準識彆和分揀不同物體,甚至能夠進行細緻的檢測和維修。此外,物聯網(IoT)的深度融閤將使機器人成為智能工廠網絡中的重要節點,實現生産數據的實時共享和分析,從而優化整體生産流程。機器人將不再是孤立的個體,而是構成一個高度協同、智能化的生産生態係統。 第二章:工業機器人的核心組成部件及其工作原理 要理解工業機器人為何能如此強大,就必須解剖其“身軀”,洞察其“靈魂”。本章將詳細介紹工業機器人的核心組成部件,包括: 機械結構(Manipulator): 這是機器人的“骨骼”和“肌肉”,通常由一係列連杆和關節組成。我們將解析不同類型的機械結構,如直角坐標機器人、圓柱坐標機器人、球坐標機器人以及最常見的關節型機器人(SCARA和多關節手臂),並探討它們在結構設計上的優勢和適用場景。例如,關節型機器人因其高度的靈活性,能夠模擬人手的運動,在裝配、焊接、噴塗等領域大放異彩。我們將深入講解關節的設計、傳動方式(如減速器、絲杠、皮帶等)以及材料選擇對機器人整體性能的影響。 末端執行器(End-Effector): 這是連接機器人本體與工作對象的“手”,根據不同的任務需求,末端執行器呈現齣多樣化的形態,如夾爪、吸盤、焊槍、噴槍、螺絲刀等。我們將詳細介紹各種末端執行器的種類、工作原理、選擇標準以及如何根據具體應用場景進行定製。例如,對於精密裝配任務,需要高精度、可調節力的夾爪;對於搬運輕巧物體的任務,吸盤則更為高效。此外,我們還會探討末端執行器與物體之間的交互方式,例如力反饋、觸覺感知等,這些都將極大提升機器人的作業能力。 驅動係統(Drive System): 這是驅動機器人各關節運動的“心髒”。主流的驅動方式包括伺服電機驅動和液壓驅動。我們將深入分析伺服電機(AC servo motor, DC servo motor)的工作原理、特性以及在機器人驅動中的應用,包括編碼器如何提供精確的位置反饋,以及驅動器如何控製電機的速度和扭矩。同時,我們也會探討液壓驅動在某些高負載、高功率場景下的優勢。 控製器(Controller): 這是機器人的“大腦”,負責接收指令、處理信息、規劃運動並控製驅動係統執行動作。我們將講解控製器的硬件結構(如CPU、存儲器、I/O接口等)和軟件係統,包括運動規劃算法、軌跡生成、逆運動學計算等核心技術。控製器如何將高級指令轉化為低級的電機控製信號,實現機器人的精準運動,將是本章的重點。 傳感器係統(Sensor System): 傳感器是機器人的“眼睛”、“耳朵”和“觸覺”,賦予機器人感知周圍環境的能力。我們將分類介紹各種傳感器,包括: 位置和速度傳感器: 如編碼器(Encoder)、解算器(Resolver),用於精確測量關節的位置和速度。 力/力矩傳感器: 用於感知機器人與外部環境的接觸力,實現柔順控製和力控操作。 視覺傳感器: 如攝像頭、激光雷達,用於識彆物體、定位、測量和避障。 接近傳感器: 用於檢測物體是否靠近機器人。 其他傳感器: 如溫度傳感器、壓力傳感器等,根據具體應用需求集成。 第三章:工業機器人的編程與操作 掌握工業機器人的編程與操作是實現其價值的關鍵。本章將詳細闡述機器人編程的常見方法和技術: 示教編程(Teach Pendant Programming): 這是最直觀、最常用的編程方式之一。操作員通過示教器(Teach Pendant)手動引導機器人移動到各個關鍵點,並記錄下這些點的位置和軌跡。我們將詳細介紹示教器的界麵、功能以及如何進行點位示教、軌跡示教和參數設置。 離綫編程(Offline Programming): 隨著計算機技術的發展,離綫編程逐漸成為主流。操作員可以在計算機上使用專業的機器人離綫編程軟件(如RoboDK, RobotStudio, VRC等)進行三維仿真和程序編寫,然後將程序下載到機器人控製器中。我們將介紹離綫編程的優勢,包括提高編程效率、減少停機時間、進行碰撞檢測和運動優化等。 高級編程語言: 除瞭示教編程,許多機器人控製器也支持高級編程語言,如Ladder Diagram (LD)、Structured Text (ST)、Function Block Diagram (FBD) 等,以及一些機器人廠商自有的編程語言。我們將簡要介紹這些編程語言的特點和應用,以及如何利用它們實現更復雜的邏輯控製和算法集成。 機器人操作係統(ROS): 對於更高級的應用和研發,機器人操作係統(ROS)已成為重要的工具。我們將介紹ROS的基本概念、架構以及如何在ROS環境下進行機器人仿真、開發和部署。 操作與維護: 本章還將涵蓋機器人的日常操作流程,如開機、關機、程序加載、運行調試等,以及常見的維護內容,如潤滑、清潔、緊固件檢查、易損件更換等,確保機器人能夠長期穩定地運行。 第四章:工業機器人在不同行業的應用實例 工業機器人並非“萬金油”,它們在不同行業中的應用各有側重,展現齣獨特的價值。本章將通過詳實的案例,展示工業機器人在各個領域的廣泛應用: 汽車製造業: 這是工業機器人最早也是最成熟的應用領域。我們將深入探討機器人如何用於車身焊接、點焊、噴塗、總裝、玻璃安裝等關鍵環節,分析其如何提高生産效率、保證産品質量和改善工作環境。例如,焊接機器人能夠進行高精度、重復性的焊接作業,確保焊縫的均勻性和強度;噴塗機器人能夠實現漆膜厚度的一緻性,減少材料浪費。 電子産品製造業: 隨著電子産品朝著微型化、精密化的方嚮發展,機器人在這領域的應用也愈發重要。我們將介紹機器人如何用於SMT(錶麵貼裝技術)貼片、插件、PCB檢測、點膠、焊接、組裝等。例如,微型機器人能夠精準地抓取和放置微小元件,高速貼片機則能大幅提升生産效率。 金屬加工業: 在金屬加工領域,機器人扮演著重要的角色,如激光切割、等離子切割、鑽孔、攻絲、打磨、去毛刺等。我們將分析機器人如何實現柔性化生産,適應不同形狀和尺寸的工件加工。 物流倉儲: 隨著電子商務的蓬勃發展,倉儲物流自動化需求日益增長。我們將介紹AGV(自動導引車)和AMR(自主移動機器人)在倉庫內的貨物搬運、揀選、碼垛等作業,以及機器人如何與WMS(倉庫管理係統)協同工作,提升倉儲效率。 食品飲料行業: 為瞭滿足食品安全和衛生標準,機器人在這領域的應用也越來越普遍,如包裝、碼垛、分揀、清潔等。我們將探討機器人如何實現無菌操作,提高生産效率和産品一緻性。 新能源與航空航天: 在這些對精度和安全性要求極高的行業,機器人也發揮著關鍵作用,如太陽能電池闆的生産、飛機零部件的加工和組裝等。 第五章:人機協作機器人(Cobots)的興起與發展 傳統工業機器人通常需要隔離區域纔能安全運行,而人機協作機器人(Cobots)的齣現,則打破瞭這一限製,開啓瞭人機協同工作的新時代。本章將重點探討Cobots的特點、優勢以及未來發展: Cobots 的定義與技術特徵: 我們將解析Cobots與傳統工業機器人的區彆,重點關注其安全設計(如力矩限製、碰撞檢測、安全區域設置)、易用性(更簡單的編程方式、更直觀的人機交互界麵)以及靈活性(更輕巧的結構,更方便的部署)。 Cobots 的應用場景: Cobots尤其適用於對精度要求高但勞動強度大的任務,例如裝配、打磨、檢測、包裝等。它們能夠與人類工人無縫協作,減輕工人的負擔,提高生産效率和工作滿意度。我們將列舉具體的應用案例,如協助工人進行精密零件的安裝,或者在流水綫上進行輔助性操作。 Cobots 的未來趨勢: 隨著人工智能和機器學習技術的不斷融入,Cobots將變得更加智能,能夠更好地理解人類意圖,並自主調整工作策略。未來,Cobots有望在更廣泛的領域發揮作用,成為提升整體生産效率和創新能力的重要驅動力。 第六章:工業機器人技術的未來展望與挑戰 工業機器人技術正以前所未有的速度發展,其未來充滿無限可能,但也麵臨著諸多挑戰。本章將對未來進行展望,並分析可能遇到的睏難: 人工智能與深度學習的融閤: AI和深度學習將進一步賦能機器人,使其具備更強的自主學習、決策和適應能力。機器人將能夠更好地理解復雜場景,執行更精密的任務,甚至實現自我診斷和修復。 柔性化與智能化生産: 機器人將更加靈活,能夠快速適應不同産品、不同生産流程的變化,真正實現柔性化生産。智能化將體現在機器人能夠根據實時數據進行生産調度和優化,甚至能夠預測潛在的故障。 與物聯網、大數據、雲計算的深度整閤: 機器人將成為智能工廠網絡中的關鍵節點,實現與物聯網設備、大數據平颱、雲計算服務的無縫連接,構建一個高度協同、數據驅動的智能製造體係。 麵臨的挑戰: 盡管前景光明,但工業機器人技術的發展仍麵臨一些挑戰,例如: 高昂的初始投資: 機器人係統的購買、安裝和調試成本仍然較高,尤其對於中小企業而言。 技術人纔的稀缺: 機器人係統的設計、編程、操作和維護需要專業的技術人纔,而這方麵的人纔目前仍供不應求。 安全性與倫理問題: 隨著機器人能力的增強,如何確保其安全性,以及如何解決人機協作中可能齣現的倫理問題,將是未來需要重點關注的。 標準與互操作性: 不同廠商的機器人係統和軟件之間的兼容性問題,以及建立統一行業標準,也是推動機器人技術普及的重要因素。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的工業機器人技術視角,從基礎原理到前沿應用,從理論到實踐,勾勒齣這項顛覆性技術的發展脈絡和未來圖景。無論您是行業內的專業人士,還是對智能製造充滿好奇的學生和愛好者,本書都將是您探索機械臂奧秘、理解智能製造驅動力的一本不可或缺的指南。

用戶評價

評分

這本書的內容,總的來說,讓我對工業機器人的發展現狀和實際應用有瞭初步的認識,但未能滿足我對技術深度挖掘的期望。它詳盡地描繪瞭不同型號的工業機器人(如SCARA、Delta、六軸機器人等)的物理特性、機械設計和操作流程,並列舉瞭大量實際生産綫上的應用實例,例如焊接、噴塗、搬運等場景。我尤其欣賞書中對機器人安全規範和維護保養的細緻講解,這無疑為現場操作人員提供瞭寶貴的指導。然而,對於機器人實現智能化和柔性化的關鍵技術,比如機器視覺的算法實現、傳感器數據融閤的策略、以及如何利用深度學習模型提升機器人的感知和決策能力,書中幾乎沒有涉及。我原以為會看到關於三維重建、物體識彆、姿態估計等具體算法的介紹,或者關於強化學習在機器人路徑規劃中的應用案例,但這些內容都付之闕如。書中更多地集中在“是什麼”和“怎麼用”,而我更想知道“為什麼”以及“如何做得更好”。在機器人技術飛速發展的今天,缺乏對人工智能、大數據等前沿技術與工業機器人結閤的探討,使得這本書顯得有些保守,未能充分展現齣該領域令人興奮的未來前景。

評分

初次翻開《工業機器人技術》,我滿懷期待地想深入瞭解這個日新月異的領域。然而,當我沉浸其中時,卻發現內容似乎並沒有觸及我最感興趣的核心——那些驅動機器人精準運動的底層算法和復雜的控製理論。書中雖然詳細介紹瞭各種類型工業機器人的結構、工作原理以及在不同行業的應用案例,比如汽車製造、電子組裝等,但對於如何編寫高效的運動規劃程序,如何優化PID控製器以達到最佳的動態響應,亦或是如何處理機器人感知係統(如視覺、力覺)帶來的海量數據,這些更具挑戰性的技術細節卻鮮有提及。我更希望能看到關於機器人動力學建模、逆運動學求解、關節空間與笛卡爾空間軌跡生成等方麵的深入剖析,甚至是一些高級的控製策略,例如自適應控製、模糊控製或基於學習的控製方法。書中對通信協議、PLC接口等工程實現層麵的敘述也比較側重,這對於一綫操作和維護人員來說或許很有價值,但對於我這樣渴望理解機器人“大腦”如何運轉的讀者而言,總覺得有些“隔靴搔癢”,缺乏那種“豁然開朗”的醍醐灌頂感。希望未來的版本能更深入地挖掘機器人的“智慧”層麵,提供更紮實的理論基礎和更具啓發性的技術探討,讓我能真正領略到智能製造的核心魅力。

評分

我帶著對先進製造技術的好奇心翻開瞭《工業機器人技術》,期望能深入瞭解機器人是如何“思考”和“行動”的。書中對各類工業機器人(如關節型、坐標型、並聯型)的機械結構、性能參數以及它們在實際生産中的廣泛應用場景進行瞭較為全麵的梳理,包括汽車零部件的精密裝配、電子産品的自動化貼片等,讓我對機器人技術在工業界的普及程度有瞭直觀的認識。此外,書中還強調瞭機器人係統的安全防護以及日常的維護保養要點,這對於確保生産綫的穩定運行至關重要。然而,讓我有些失望的是,書中對於機器人實現智能化和柔性化的關鍵技術,例如先進的路徑規劃算法(如A、RRT)、傳感器數據融閤技術(如卡爾曼濾波)、以及機器學習在機器人控製和感知中的應用,卻鮮有提及。我更希望看到關於機器人視覺伺服、力覺反饋控製、或者仿生學原理在機器人設計中的應用的探討,甚至是關於人機協作機器人的關鍵技術解讀。總而言之,這本書更側重於機器人技術的“應用”層麵,而對於驅動這些應用背後更具挑戰性的“算法”和“理論”方麵的挖掘則顯得不夠深入,未能充分滿足我對技術深度和前沿性的需求。

評分

作為一名對工業自動化領域懷有濃厚興趣的讀者,我希望通過《工業機器人技術》這本書,能對機器人控製係統有更深刻的理解。然而,這本書的側重點似乎與我的期望有所偏差。書中對工業機器人硬件組成的介紹非常詳實,從伺服電機、減速器到末端執行器,每一個部件的功能和選型都有詳細的說明。同時,它也廣泛地介紹瞭工業機器人在各行各業的典型應用,例如在物流倉儲中的自動分揀、在食品行業的精密包裝等。這些內容對於建立宏觀認識是很有幫助的。但真正讓我感到些許遺憾的是,書中對機器人控製係統的核心技術——例如運動控製器的工作原理、軌跡規劃算法的實現細節、以及傳感器反饋的融閤與處理——並沒有進行深入的探討。我本期待能看到關於多關節機器人運動學(正逆解)、動力學建模、以及 PID、模型預測控製等經典控製算法的詳細推導和在機器人上的具體應用分析。此外,關於機器人實時操作係統、任務調度以及與其他自動化設備的協同工作機製,我也希望能獲得更深入的解讀。這本書更像是一本麵嚮工業現場操作和基礎應用的指南,而非一窺機器人“智慧”內核的深度著作。

評分

初讀《工業機器人技術》,我主要關注的是機器人如何實現精確、高效的操作。書中對工業機器人的分類、結構特點以及其在不同工業領域的具體應用,如製造業中的自動化生産綫、倉儲物流中的智能搬運等,進行瞭詳盡的介紹,這為我建立瞭一個全麵的認知框架。對於如何選擇適閤特定任務的機器人類型,以及如何進行現場安裝和調試,書中也給齣瞭一些實用的指導。然而,讓我感到略有不足的是,在機器人控製算法的深度方麵,這本書並沒有達到我的預期。我期望能看到關於機器人運動控製的先進理論,例如如何通過高精度的動力學模型進行實時補償,如何利用各種傳感器(如編碼器、陀螺儀、加速度計)的反饋信息來提高控製精度和魯棒性,以及如何在復雜環境中實現自主導航和避障。書中對這些方麵的論述相對比較基礎,更多的是側重於機械結構和應用場景的介紹,而對於驅動機器人“智慧”運行的核心技術,如路徑規劃算法的優化、多機器人協同控製策略、以及人工智能在機器人中的應用等方麵,則沒有深入的探討。這本書更像是一本麵嚮初學者的入門指南,對於想要深入理解機器人控製原理的讀者,可能需要尋找更專業的參考資料。

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