机器人技术及其应用第2版_张宪民_9787111557159

介绍机器人的机械结构、驱动方法、运动学分析、控制及感觉系统、机器人语言等多方面的原理及研究成果。充分考虑初学者的困难，努力做到理论和实际有机结合，同时充分考虑当今机器人的发展，力求反映国内外机器人开发研究领域的新进展。本书内容包括概论、机器人的机械结构、机器人运动学、机器人的动力学初步、机器人的控制基础、机器人的感觉、机器人的视觉及其应用、智能机器人与智能控制、机器人语言、机器人在不同应用领域的举例。

　　第2版前言

　　机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造和应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业的格局。因此，机器人技术和机器人学得到了各国政府和学者的广泛关注。

　　机器人是多学科交叉和集成的光机电一体化产品，它涉及机械学、电子学、计算机科学、传感技术、人工智能等多个学科。自从第一台机器人问世以来的50多年间，机器人技术已经取得了飞速的发展。各类机器人已经广泛应用于国民经济的各个领域。在现代工业生产中，机器人已经成为人类不可或缺的好帮手；在航空航天、深海探测、核电站救灾等危险环境中，机器人更是能胜任人类难以完成的工作。

　　随着机器人在生产和生活中的不断普及，作为机械工程专业和自动化专业的学生，很有必要学习机器人学方面的知识。在我们从事机器人教学的过程中，深深感到需要有一本适合当前使用的教材。鉴于此，我们修订了这本《机器人技术及其应用》教材。在内容的编排方面，我们充分考虑到初学者的困难，努力做到理论与实际有机结合，同时也充分考虑当今机器人领域的研究和发展情况，力求反映国内外机器人开发研究领域的最新进展。

　　全书共分10章，涉及机器人的发展概况、机械结构、运动学、动力学、控制技术、传感技术、视觉技术、智能化和机器人示教等多方面的原理及研究成果。第1章概要介绍了机器人的研究和应用现状；第2章主要讲述了机器人的机械结构原理和设计；第3章至第9章分别讲述了机器人运动学的初步知识、机器人动力学的初步知识、机器人控制的基础知识、机器人传感技术的原理和应用、机器人视觉技术的原理和应用、机器人的智能化与智能控制、机器人的示教方法及机器人语言的分类；第10章介绍了机器人在不同领域的应用实例。

　　本书是在《机器人技术及其应用》第1版的基础上经过全面改编和补充而成的，特别适合机械工程、自动化专业本科生、大专生的教学之用。作为研究生的教材时，教师可补充一些反映最新研究进展的学术论文和专题研究资料。本书也适合作为从事机器人研发和应用的科技人员的参考书。

　　全书由张宪民教授任主编并统稿，由谢存禧、黄沿江任副主编。王国利教授任主审。张铁、李琳、翟敬梅、杨丽新参与各章的编写。同时，本书第1版的主编谢存禧老师对本书的编写提出了宝贵的意见。郑养龙、崔超宇等对本书的排版和图片编辑付出了辛勤的劳动。

　　在编写过程中，我们参考了大量有关机器人方面的论著和资料，限于篇幅，不能在文中一一列举，在此一并对其作者致以衷心的感谢。

　　本书虽然已对第1版做了较大修改，但由于作者水平有限和编写时间仓促，书中内容难免存在不足，恳请广大读者给予批评指正。最后我们对支持本书编写和出版的所有人员表示衷心的感谢。

　　编者第1版前言本教材是高等学校机械电子工程规划教材之一。

　　机器人是现代一种典型的光机电一体化产品，机器人学也是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个学科。

　　机器人从出现到现在的短短几十年中，已经广泛应用于国民经济的各个领域，在现代工业生产中，机器人已成为人类不可或缺的好帮手；在航空航天、海底探险中，机器人更是能完成人类难以完成的工作。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已经不仅仅局限于在工业领域的应用，它还将发展成具有人类智能的智能型机器人，具有一定的感觉思维能力和自主决策能力。

　　作为机械工程专业和自动化专业的学生，有必要学习一点机器人学方面的知识。在我们从事机器人教学的过程中，深深感到需要有一本适合使用的教材。鉴于此，我们编写了这本《机器人技术及其应用》教材。在内容的编排方面，我们充分考虑到初学者的困难，努力做到理论和实际有机结合，同时也充分考虑到当今机器人领域的研究和发展情况，力求反映当今国内外机器人开发研究领域的新进展。

　　本书介绍机器人的机械结构、驱动方法、运动学分析、控制及感觉系统、机器人语言等多个方面的原理及研究成果。全书共分10章，第一章概要介绍了机器人的研究和应用现状、第二章主要讲述机器人的机械结构原理和特点，第三章讲述机器人运动学的初步知识，第四章讲述机器人动力学的初步知识，第五章讲述机器人控制基础，第六章讲述机器人的感觉，第七章讲述机器人的视觉技术，第八章讲述智能机器人与智能控制，第九章讲述机器人语言的一些基本特点，第十章讲述机器人在不同领域的应用实例。

　　本书适合机械工程、自动化专业本科生、大专生的教学之用。作为研究生用书时，部分章节内容应适当加深。

　　全书由谢存禧、张铁主编，邵明主审。第一章、第二章、第十章由翟敬梅编写，第三章、第四章和第七章由李琳编写，第五章、第六章、第八章和第九章由张铁编写。

　　在编写过程中，我们参考了大量有关机器人方面的论著、资料，限于篇幅，不能在文中一一列举，在此一并对其作者致以衷心的谢意。

　　由于作者水平有限，书中内容难免存在不足和错误之处，恳请读者给予批评指正。最后我们对支持本书编写和出版的所有人员表示衷心的感谢。

　　编者

目录第2版前言第1版前言第1章概论1 11概述1 12机器人的发展史1 13机器人研究内容与发展趋势4 14小结6 习题6 第2章机器人的机构分类与设计7 21机器人的组成和分类7 22机器人的主要技术参数14 23机器人设计和选用准则17 24机器人的机械结构20 25机器人的驱动机构42 26小结47 习题48 第3章机器人运动学49 31概述49 32机器人运动学的基本问题50 33机器人的雅可比矩阵64 34小结68 习题69 第4章机器人的动力学初步70 41概述70 42机器人的静力学71 43机器人动力学方程式74 44小结78 习题78 第5章机器人的控制基础79 51概述79 52伺服电动机的原理与特性83 53伺服电动机调速的基本原理88 54电动机驱动及其传递函数90 55单关节机器人的伺服系统建模与控制94 56交流伺服电动机的调速103 57机器人控制系统的硬件结构及接口107 58机器人控制系统举例121 59小结123 习题123 第6章机器人的感觉124 61机器人传感技术124 62机器人内部传感器127 63机器人外部传感器132 64多传感器的信息融合140 65机器人传感器的选择要求143 66小结148 习题149 第7章机器人视觉及其应用150 71概述150 72机器人视觉系统的组成及其原理151 73视觉信息的处理155 74数字图像的编码169 75双目视觉和多目视觉170 76手眼视觉系统172 77机器人视觉伺服系统179 78机器人视觉系统应用举例181 79小结186 习题187 第8章机器人的智能化与智能控制188 81概述188 82机器人运动规划190 83机器人智能控制基础193 84机器人智能控制方法196 85机器人智能控制系统举例211 86机器人学习216 87小结217 习题217 第9章机器人示教与操作218 91概述218 92机器人示教类别与基本特征218 93机器人编程语言的类别和基本特性220 94动作级语言和对象级语言222 95机器人遥操作231 96典型示教与操作案例233 97小结235 习题236 第10章工业机器人系统集成与典型应用237 101工业机器人工作站的构成及设计原则237 102工业机器人生产线的构成及设计原则242 103工业机器人的典型应用245 104小结251 习题252 参考文献253

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