本書系統地介紹了機器人集成與應用技術的基礎知識和工作原理，以及設計與應用實例。全書共分7章，主要內容有機器人的定義、特點、分類、基本組成等基礎知識，機器人機械結構和傳動機構，機器人氣壓、液壓和電氣驅動，機器人傳感器特性與分類、內部與外部傳感器的類型與工作原理、傳感器應用案例，機器人的控制特點、主要技術及操作系統，典型工業機器人的控制系統，工業機器人控制的分類、運動軌跡控制、示教與再現和編程語言，機器人工作站及生產線的構成及設計原則，工業機器人的典型應用，機器人離線編程仿真軟件。
本書可作為高等院校機器人工程、智能制造工程、機械電子工程及相近專業的教材或參考書，也可作為科研工作者和工程技術人員的參考書。

隨著科學技術的發展和社會的進步，機器人作為集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備，廣泛應用于工業生產和制造業領域，正在不斷地改變人們的生產生活方式。全書介紹了機器人技術及應用方面的重要知識點，在內容安排上突出科學性和系統性，注重理論與工程實際的結合、基礎知識與現代技術的結合、系統設計與應用的結合。
本書共分7章：第1章主要講解機器人的基礎知識，包括機器人的定義、特點、分類，機器人的應用與發展趨勢以及機器人系統的設計方法；第2章主要介紹機器人的機械結構系統，包括機器人的基本組成及工作原理、基本術語與圖形符號、技術參數、設計與選用準則、機械結構、傳動機構以及位姿問題；第3章主要介紹機器人的驅動系統，包括常用的驅動方式，如氣壓驅動、液壓驅動、步進電機驅動、直流伺服電機驅動、交流伺服電機驅動；第4章主要介紹機器人的傳感器系統，包括傳感器的特性與分類、要求及選擇、機器人內部與外部傳感器的類型與工作原理、傳感器應用案例；第5章主要介紹機器人的控制基礎、典型工業機器人的控制系統與分類、運動軌跡控制、示教與再現、編程語言等內容；第6章主要介紹工業機器人系統集成與典型應用，包括機器人工作站的構成及設計原則、生產線的構成及設計原則和工業機器人的典型應用；第7章主要介紹 PQArt工業機器人離線編程仿真軟件主要操作及應用實例。
本書可作為高等院校機器人工程、智能制造工程、機械電子工程及相近專業的教材或參考書，也可作為科研工作者和工程技術人員的參考書。
本書由陳繼文、楊蕊、楊紅娟、王猛、倪鶴鵬、孟德才、張恒、崔嘉嘉等編寫。在本書編寫過程中，參閱了大量相關書籍和文獻資料，在此向相關作者一并表示感謝。
由于作者經驗不足，水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，懇切希望讀者批評指正。

編著者

第1章 機器人基礎知識 001
1.1 機器人的定義、特點與分類 001
1.1.1 機器人的定義 001
1.1.2 機器人的特點 002
1.1.3 機器人的分類 003
1.2 機器人的應用與發展趨勢 010
1.3 機器人系統的設計方法 013

第2章 機器人的機械結構系統 015
2.1 機器人的基本組成 015
2.1.1 執行機構 016
2.1.2 驅動系統 017
2.1.3 感受系統 018
2.1.4 控制系統 019
2.1.5 人機交互系統 022
2.1.6 機器人-環境交互系統 022
2.2 機器人的基本工作原理 022
2.3 機器人的基本術語與圖形符號 023
2.3.1 機器人基本術語 023
2.3.2 機器人的圖形符號體系 025
2.4 機器人的技術參數 026
2.5 機器人設計和選用準則 031
2.5.1 性能參數確定 032
2.5.2 控制方案選擇 032
2.5.3 機械結構設計 033
2.6 機器人的機械結構 034
2.6.1 機器人機械結構的組成 034
2.6.2 機器人機構的運動 035
2.6.3 機身和臂部結構 035
2.6.4 手腕結構 039
2.6.5 手部結構 041
2.7 機器人的傳動機構 050
2.7.1 軸承傳動 051
2.7.2 絲杠傳動 052
2.7.3 帶傳動與鏈傳動 053
2.7.4 齒輪傳動 054
2.7.5 諧波傳動 056
2.7.6 RV減速器 058
2.7.7 連桿與凸輪傳動 059
2.8 機器人的位姿問題 059
2.8.1 機器人坐標系 059
2.8.2 圓柱坐標式主體機構位姿問題舉例 061
2.8.3 球坐標式主體機構位姿問題舉例 062

第3章 機器人的驅動系統 064
3.1 機器人的驅動方式 064
3.2 驅動系統的性能 065
3.3 液壓與氣壓驅動系統 066
3.4 電氣驅動系統 067

第4章 機器人的傳感器系統 074
4.1 傳感器及其特性 074
4.2 機器人傳感器的分類 075
4.3 工業機器人傳感器的一般要求 076
4.4 工業機器人傳感器的選擇要求 077
4.5 常用機器人內部傳感器 078
4.5.1 位置檢測傳感器 078
4.5.2 角度傳感器 080
4.5.3 速度傳感器 080
4.5.4 加速度傳感器 083
4.6 常用機器人外部傳感器裝置 084
4.6.1 機器視覺系統 084
4.6.2 觸覺傳感器 088
4.6.3 接近覺傳感器 092
4.6.4 距離傳感器 094
4.6.5 其他傳感器 096
4.7 工業機器人傳感器應用案例 097
4.7.1 焊接機器人的傳感器系統 097
4.7.2 機器人手爪多傳感器系統 103
4.7.3 多傳感器信息融合裝配機器人 105

第5章 機器人的控制系統 107
5.1 機器人的控制基礎 107
5.1.1 機器人控制系統的特點 107
5.1.2 機器人控制系統的主要功能 108
5.1.3 工業機器人控制系統的基本組成與結構 108
5.1.4 機器人控制的主要技術 111
5.1.5 機器人操作系統 112
5.2 典型工業機器人的控制系統 113
5.2.1 國外工業機器人的控制系統 113
5.2.2 國產工業機器人的控制系統 114
5.3 工業機器人控制的分類 115
5.3.1 工業機器人控制系統類型 115
5.3.2 工業機器人的伺服控制 118
5.3.3 工業機器人的視覺控制 120
5.3.4 工業機器人的力控制 123
5.4 工業機器人的運動軌跡控制 124
5.4.1 路徑和軌跡 125
5.4.2 軌跡規劃 125
5.5 工業機器人的示教與再現 131
5.5.1 示教再現原理 131
5.5.2 示教再現操作方法 132
5.5.3 離線編程 137
5.6 工業機器人的編程語言 140

第6章 工業機器人系統集成與典型應用 144
6.1 機器人工作站的構成及設計原則 144
6.1.1 機器人工作站的構成 144
6.1.2 機器人工作站的一般設計原則 145
6.2 工業機器人生產線的構成及設計原則 149
6.2.1 機器人生產線的構成 149
6.2.2 機器人生產線的設計原則 150
6.2.3 工業機器人選型設計 153
6.3 工業機器人的典型應用 154
6.3.1 搬運機器人 154
6.3.2 碼垛機器人 176
6.3.3 焊接機器人 184
6.3.4 噴涂機器人 205

第7章 機器人離線編程仿真 214
7.1 PQArt的軟件界面 214
7.2 PQArt的軟件界面各部分的詳細介紹 215
7.3 三維球的基本操作 222
7.4 工業機器人的工作軌跡 224
7.5 PQArt工業項目實例 234

參考文獻 250