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工業機器人系統綜合設計 版權信息
- ISBN：9787111776192
- 條形碼：9787111776192 ; 978-7-111-77619-2
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
工業機器人系統綜合設計 本書特色
本書遵循教指委相關指導文件和高等院校學生學習規律編寫而成。踐行四新理念，融入思政元素，注重理論與實踐相結合。
工業機器人系統綜合設計 內容簡介
本書以講授工業機器人系統綜合設計知識和工具應用為目標，在闡述工業機器人運動學、控制算法和機器視覺感知與定位技術的理論基礎上，采用案例教學的方法，以工業機器人系統集成創新設計的開放式實踐平臺為例，貫穿全書(第2~6章)，講解和演示如何使用虛擬仿真教學平臺完成機器視覺識別與定位、運動學控制、機器人視覺控制算法的集成應用，講述算法和原理，理論與實踐結合，探討工業機器人在自動化產線集成中的應用。全書共6章，主要內容包括工業機器人系統及發展趨勢、工業機器人運動學、工業機器人控制算法、機器視覺感知與定位技術、工業機器人自動化產線創新設計和工業機器人系統綜合設計創新平臺介紹。
本書可作為高等院校自動化、機器人工程、電氣工程、電子技術等相關專業的教材，也可作為相關企業研發人員、設計人員以及從事工業機器人系統、自動化產線研發、控制系統開發和仿真系統應用等人員的參考書。
工業機器人系統綜合設計工業機器人系統綜合設計 前言
工業機器人是現代制造業的重要支柱，也是實現智能制造、提升生產效率和質量的關鍵技術。 在工業4.0時代，智能化、柔性化和人機協作成為機器人發展的核心方向。隨著人工智能、物聯網和5G技術的融合，工業機器人系統也愈加復雜和智能化，對工程技術人員的綜合素質和跨學科能力提出了更高的要求。工業機器人教學存在知識面廣、概念抽象、理論復雜、綜合性強等特點；然而，傳統機器人教學內容通常存在理論與實踐脫節、知識體系單一、技術前沿覆蓋不足等問題，難以滿足智能制造發展和產業升級的需要。近年來，相關的專業人才需求量顯著增長，因此，撰寫一本全面介紹工業機器人系統基礎理論、綜合設計與實踐應用的教材具有重要意義。
本書以機器人視覺感知與控制技術國家工程研究中心的高端電子制造產線為背景，融合理論與實踐，結合技術前沿。
工業機器人系統綜合設計 目錄
序
前言
第1章工業機器人系統及發展趨勢1
1.0緒論1
1.1工業機器人簡介1
1.1.1工業機器人的定義1
1.1.2工業機器人的發展歷史2
1.1.3工業機器人的應用領域4
1.1.4工業機器人的特點與關鍵技術5
1.2工業機器人的組成6
1.2.1機械結構6
1.2.2控制系統8
1.2.3通信系統10
1.3工業機器人自動化產線系統11
1.3.1工業機器人自動化產線概述11
1.3.2可編程邏輯控制器12
1.3.3常見的自動化產線13
1.4工業機器人未來發展趨勢14
1.4.1智能工業機器人14
1.4.2共融機器人15
1.4.3通用人形機器人15
1.5本書的特點與結構16
1.5.1內容特點16
1.5.2章節內容介紹17
1.5.3章節邏輯關系18
第2章工業機器人運動學19
2.0緒論19
2.1工業機器人運動學基本概念19
2.2工業機器人運動學建模20
2.2.1工業機器人坐標系定義20
2.2.2工業機器人空間描述21
2.2.3連桿描述21
2.2.4描述連桿連接關系22
2.2.5連桿參數23
2.2.6連桿坐標系23
2.3正運動學求解23
2.4逆運動學求解25
2.4.1多重解問題25
2.4.2數值求解法26
2.4.3基于神經網絡的逆運動學求解27
2.4.4神經網絡Adam優化的機器人逆運動學Python求解舉例28
2.5工業機器人運動控制設計案例32
2.5.1任務背景和要求32
2.5.2基于指令的工業機器人軌跡規劃與控制32
2.5.3基于算法的機器人正逆運動學編程控制34
2.6基于ROS的機械臂運動控制37
2.6.1機器人操作系統介紹37
2.6.2ROS-Industrial的框架與優勢38
2.6.3MoveIt！機械臂運動控制40
2.6.4基于ROS的機械臂運動控制案例44
習題47
第3章工業機器人控制算法49
3.0緒論49
3.1工業機器人位置控制50
3.1.1位置控制基本原理50
3.1.2位置控制實現方式51
3.1.3位置控制優化策略52
3.1.4位置控制案例53
3.2工業機器人力控制54
3.2.1力控制基本原理54
3.2.2力控制實現方式55
3.2.3力控制優化策略55
3.2.4力控制案例56
3.3工業機器人速度控制58
3.3.1速度控制基本原理58
3.3.2速度控制實現方式58
3.3.3速度控制優化策略59
3.3.4速度控制案例60
3.4工業機器人力/位混合控制61
3.4.1力/位混合控制基本原理61
3.4.2力/位混合控制實現方式62
3.4.3力/位混合控制案例62
3.5工業機器人控制算法64
3.5.1PID控制64
3.5.2自抗擾控制69
3.5.3神經網絡控制73
3.6工業機器人控制仿真實驗76
3.6.1工業機器人PID控制仿真實現76
3.6.2工業機器人力/位混合控制仿真實現78
3.6.3Gazebo和Rviz簡介81
3.6.4設計任務與目的84
3.6.5實驗設計步驟84
習題87
第4章機器視覺感知與定位技術88
4.0緒論88
4.1典型機器視覺系統88
4.1.1圖像獲取組件88
4.1.2圖像處理軟件89
4.1.3傳輸與顯示組件89
4.2機器視覺基本原理90
4.2.1RGB圖像灰度化90
4.2.2圖像二值化92
4.2.3角點提取93
4.2.4光照補償94
4.3坐標系及其變換95
4.3.1典型坐標系簡介95
4.3.2典型坐標系變換96
4.3.3常用的圖像變換模型98
4.4模板匹配算法99
4.4.1模板匹配的意義99
4.4.2距離測度99
4.4.3常用模板匹配算法100
4.4.4基于OpenCV的匹配識別算法101
4.5基于機器學習的圖像處理方法103
4.5.1機器學習圖像處理流程103
4.5.2基于深度學習的圖像目標識別算法105
4.6機器視覺識別與定位算法設計106
4.6.1案例背景與任務106
4.6.2設計內容及步驟107
習題110
第5章工業機器人自動化產線創新設計111
5.0緒論111
5.1工業自動化產線系統111
5.1.1物料處理系統111
5.1.2加工工序112
5.1.3控制系統112
5.1.4檢測與質量控制113
5.1.5信息管理系統113
5.1.6工業自動化系統的通信技術114
5.2工業機器人自動化產線類型115
5.2.1電子制造產線115
5.2.2汽車組裝產線116
5.2.3多機器人機加工產線117
5.3PLC原理與編程基礎117
5.3.1PLC的基本結構與工作原理117
5.3.2PLC編程語言118
5.3.3西門子博途編程基礎118
5.3.4電子產線PLC編程案例121
5.4手機殼檢測電子產線集成設計案例122
5.4.1設計目的122
5.4.2虛擬PLC與仿真環境通信及調試122
5.4.3手機殼檢測電子產線集成設計130
5.5綜合創新設計內容135
第6章工業機器人系統綜合設計創新平臺介紹136
6.0緒論136
6.1平臺建設背景136
6.2原理簡介與知識點139
6.2.1機器視覺識別與定位139
6.2.2機器人運動學求解140
6.2.3開放式機器人視覺引導控制綜合設計140
6.3課程課時與面向學生要求142
6.3.1基于仿真平臺獨立開設的課程142
6.3.2面向學生要求142
6.3.3仿真所需軟件包說明142
6.4教學過程與方法143
6.4.1教學過程143
6.4.2設計方法145
6.4.3線上平臺注冊與登錄146
6.5設計結果與結論要求148
6.5.1過程要求148
6.5.2結果要求149
6.5.3設計報告結論要求150
6.6基礎認知與操作150
6.6.1基礎認知的目的150
6.6.2操作任務150
6.6.3軟件功能簡介150
6.6.4硬件系統說明153
6.7基礎認知與操作實踐內容156
附錄UR10常用控制指令說明162
參考文獻164
前言
第1章工業機器人系統及發展趨勢1
1.0緒論1
1.1工業機器人簡介1
1.1.1工業機器人的定義1
1.1.2工業機器人的發展歷史2
1.1.3工業機器人的應用領域4
1.1.4工業機器人的特點與關鍵技術5
1.2工業機器人的組成6
1.2.1機械結構6
1.2.2控制系統8
1.2.3通信系統10
1.3工業機器人自動化產線系統11
1.3.1工業機器人自動化產線概述11
1.3.2可編程邏輯控制器12
1.3.3常見的自動化產線13
1.4工業機器人未來發展趨勢14
1.4.1智能工業機器人14
1.4.2共融機器人15
1.4.3通用人形機器人15
1.5本書的特點與結構16
1.5.1內容特點16
1.5.2章節內容介紹17
1.5.3章節邏輯關系18
第2章工業機器人運動學19
2.0緒論19
2.1工業機器人運動學基本概念19
2.2工業機器人運動學建模20
2.2.1工業機器人坐標系定義20
2.2.2工業機器人空間描述21
2.2.3連桿描述21
2.2.4描述連桿連接關系22
2.2.5連桿參數23
2.2.6連桿坐標系23
2.3正運動學求解23
2.4逆運動學求解25
2.4.1多重解問題25
2.4.2數值求解法26
2.4.3基于神經網絡的逆運動學求解27
2.4.4神經網絡Adam優化的機器人逆運動學Python求解舉例28
2.5工業機器人運動控制設計案例32
2.5.1任務背景和要求32
2.5.2基于指令的工業機器人軌跡規劃與控制32
2.5.3基于算法的機器人正逆運動學編程控制34
2.6基于ROS的機械臂運動控制37
2.6.1機器人操作系統介紹37
2.6.2ROS-Industrial的框架與優勢38
2.6.3MoveIt！機械臂運動控制40
2.6.4基于ROS的機械臂運動控制案例44
習題47
第3章工業機器人控制算法49
3.0緒論49
3.1工業機器人位置控制50
3.1.1位置控制基本原理50
3.1.2位置控制實現方式51
3.1.3位置控制優化策略52
3.1.4位置控制案例53
3.2工業機器人力控制54
3.2.1力控制基本原理54
3.2.2力控制實現方式55
3.2.3力控制優化策略55
3.2.4力控制案例56
3.3工業機器人速度控制58
3.3.1速度控制基本原理58
3.3.2速度控制實現方式58
3.3.3速度控制優化策略59
3.3.4速度控制案例60
3.4工業機器人力/位混合控制61
3.4.1力/位混合控制基本原理61
3.4.2力/位混合控制實現方式62
3.4.3力/位混合控制案例62
3.5工業機器人控制算法64
3.5.1PID控制64
3.5.2自抗擾控制69
3.5.3神經網絡控制73
3.6工業機器人控制仿真實驗76
3.6.1工業機器人PID控制仿真實現76
3.6.2工業機器人力/位混合控制仿真實現78
3.6.3Gazebo和Rviz簡介81
3.6.4設計任務與目的84
3.6.5實驗設計步驟84
習題87
第4章機器視覺感知與定位技術88
4.0緒論88
4.1典型機器視覺系統88
4.1.1圖像獲取組件88
4.1.2圖像處理軟件89
4.1.3傳輸與顯示組件89
4.2機器視覺基本原理90
4.2.1RGB圖像灰度化90
4.2.2圖像二值化92
4.2.3角點提取93
4.2.4光照補償94
4.3坐標系及其變換95
4.3.1典型坐標系簡介95
4.3.2典型坐標系變換96
4.3.3常用的圖像變換模型98
4.4模板匹配算法99
4.4.1模板匹配的意義99
4.4.2距離測度99
4.4.3常用模板匹配算法100
4.4.4基于OpenCV的匹配識別算法101
4.5基于機器學習的圖像處理方法103
4.5.1機器學習圖像處理流程103
4.5.2基于深度學習的圖像目標識別算法105
4.6機器視覺識別與定位算法設計106
4.6.1案例背景與任務106
4.6.2設計內容及步驟107
習題110
第5章工業機器人自動化產線創新設計111
5.0緒論111
5.1工業自動化產線系統111
5.1.1物料處理系統111
5.1.2加工工序112
5.1.3控制系統112
5.1.4檢測與質量控制113
5.1.5信息管理系統113
5.1.6工業自動化系統的通信技術114
5.2工業機器人自動化產線類型115
5.2.1電子制造產線115
5.2.2汽車組裝產線116
5.2.3多機器人機加工產線117
5.3PLC原理與編程基礎117
5.3.1PLC的基本結構與工作原理117
5.3.2PLC編程語言118
5.3.3西門子博途編程基礎118
5.3.4電子產線PLC編程案例121
5.4手機殼檢測電子產線集成設計案例122
5.4.1設計目的122
5.4.2虛擬PLC與仿真環境通信及調試122
5.4.3手機殼檢測電子產線集成設計130
5.5綜合創新設計內容135
第6章工業機器人系統綜合設計創新平臺介紹136
6.0緒論136
6.1平臺建設背景136
6.2原理簡介與知識點139
6.2.1機器視覺識別與定位139
6.2.2機器人運動學求解140
6.2.3開放式機器人視覺引導控制綜合設計140
6.3課程課時與面向學生要求142
6.3.1基于仿真平臺獨立開設的課程142
6.3.2面向學生要求142
6.3.3仿真所需軟件包說明142
6.4教學過程與方法143
6.4.1教學過程143
6.4.2設計方法145
6.4.3線上平臺注冊與登錄146
6.5設計結果與結論要求148
6.5.1過程要求148
6.5.2結果要求149
6.5.3設計報告結論要求150
6.6基礎認知與操作150
6.6.1基礎認知的目的150
6.6.2操作任務150
6.6.3軟件功能簡介150
6.6.4硬件系統說明153
6.7基礎認知與操作實踐內容156
附錄UR10常用控制指令說明162
參考文獻164
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