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《工业机器人系统及应用》

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马克•R. 米勒（Mark R. Miller）

得克萨斯大学泰勒分校工业技术专业教授，技术系主任。目前担任技术、管理和应用工程协会（ATMAE）认证委员会主席，以及得克萨斯生产力中心主任，曾多次获得教学和服务奖项。

雷克斯•米勒（Rex Miller） 

纽约州立大学布法罗学院工业技术专业荣誉退休教授，他在该学院从事教学工作40多年，独立及合作撰写了100多本专业教材。

译者序

前言

致谢

作者简介

第1章　绪论  1

1.1　本章目标  1

1.2　定义  1

1.3　机器人的历史  3

1.4　计算机程序  3

1.5　微处理器  4

1.6　机器人的优势  4

1.7　机器人的弊端  5

1.8　机器人、硬自动化、人类劳动  5

1.9　机器人和人类  7

1.10　工业机器人的应用  8

1.11　本章总结  9

1.12　关键术语  10

1.13　思考题  11

第2章　机器人  12

2.1　本章目标  12

2.2　工业机器人  12

2.3　实验室机器人  13

2.4　探索机器人  13

2.5　爱好者机器人  13

2.6　课堂机器人  14

2.7　娱乐机器人  15

2.8　操作机及其分类  15

2.9　基座  15

2.10　手臂  16

2.11　腕关节  17

2.12　夹持器  17

2.13　操作机的组成部分  18

2.14　工作空间  19

2.15　回转关节  19

2.16　腕关节运动  19

2.17　自由度  19

2.18　机器人的运动能力  20

2.19　坐标  20

2.19.1　直角坐标  20

2.19.2　圆柱坐标  21

2.19.3　极坐标  22

2.19.4　关节坐标  22

2.20　腕关节动作  23

2.21　不同坐标机器人的工作空间  24

2.22　驱动操作机  24

2.22.1　气动驱动  25

2.22.2　液压驱动  25

2.22.3　电力驱动  26

2.23　本章总结  27

2.24　关键术语  28

2.25　思考题  28

第3章　驱动系统  30

3.1　本章目标  30

3.2　液压系统  30

3.3　泵  33

3.4　气体力学  33

3.5　电机  34

3.6　直流电机  35

3.6.1　永磁电机  36

3.6.2　直流无刷电机  36

3.6.3　步进电机  37

3.7　交流电机  39

3.7.1　感应电机  39

3.7.2　鼠笼式电机  39

3.7.3　滑移  40

3.8　末端执行器  41

3.8.1　夹持器  41

3.8.2　真空夹持器  41

3.8.3　磁性夹持器  42

3.8.4　末端工具  42

3.9　定位  43

3.10　重复定位精度和精度  46

3.11　传动  46

3.11.1　齿轮  46

3.11.2　齿轮系  47

3.11.3　蜗杆蜗轮传动  48

3.11.4　滚珠丝杠  48

3.11.5　锥齿轮  48

3.11.6　调整齿轮  49

3.12　谐波传动  50

3.13　皮带  51

3.13.1　V带  51

3.13.2　同步带  52

3.13.3　平带  52

3.14　链传动  52

3.14.1　滚子链  52

3.14.2　珠链  52

3.15　本章总结  53

3.16　关键术语  54

3.17　思考题  54

第4章　传感器与感知  56

4.1　本章目标  56

4.2　机器人的传感器与感知  56

4.3　传感器的分类  57

4.3.1　非接触式传感器  57

4.3.2　自我保护  58

4.3.3　避免碰撞  59

4.4　接近传感器  59

4.5　距离传感器  60

4.6　触觉传感器  60

4.6.1　应变片  61

4.6.2　脉冲红外光电控制器  61

4.6.3　温度感知  64

4.7　位移感知  64

4.8　速度感知  65

4.9　转矩感知  66

4.10　视觉传感器  67

4.11　本章总结  68

4.12　关键术语  69

4.13　思考题  69

第5章　控制方法  71

5.1　本章目标  71

5.2　电力  71

5.2.1　单相电机  71

5.2.2　三相电机  74

5.3　伺服控制机器人  74

5.4　非伺服控制机器人  75

5.4.1　电动非伺服控制机器人  76

5.4.2　气动非伺服控制机器人  76

5.4.3　液压非伺服控制机器人  76

5.5　作动器  76

5.5.1　电动作动器  77

5.5.2　液压作动器  77

5.5.3　气动作动器  77

5.6　控制器  78

5.6.1　转鼓控制器  78

5.6.2　空气逻辑控制器  78

5.6.3　继电器逻辑控制器  78

5.6.4　可编程控制器  79

5.6.5　基于微处理器的控制器  81

5.6.6　小型机控制器  81

5.7　机器人编程  82

5.7.1　示教盒编程  82

5.7.2　引导式编程  83

5.7.3　计算机终端编程  83

5.8　本章总结  85

5.9　关键术语  86

5.10　思考题  86

第6章　机器人与计算机  88

6.1　本章目标  88

6.2　机器人-计算机接口  88

6.2.1　存储器  88

6.2.2　中央处理器  89

6.2.3　输入/输出  89

6.3　语言  89

6.4　软件  91

6.5　接口  91

6.6　ASCII代码  92

6.6.1　并行端口  92

6.6.2　串行端口  93

6.7　机器人与计算机的接口  93

6.8　程序控制  94

6.9　机器人的视觉  95

6.10　本章总结  98

6.11　关键术语  99

6.12　思考题  100

第7章　机器人的应用  101

7.1　本章目标  101

7.2　上料和下料  101

7.2.1　车道装载机  102

7.2.2　流水线传输  102

7.2.3　机床上料  103

7.3　物料搬运  104

7.3.1　压铸  104

7.3.2　码垛  106

7.3.3　线路跟踪  106

7.3.4　工艺流程  106

7.4　制造  107

7.5　装配  108

7.6　喷涂  109

7.7　焊接  110

7.8　检验和测试  110

7.9　未来的柔性自动化  111

7.10　未来的机器人  113

7.11　机器人的社会影响  113

7.12　新用途和新形式  113

7.13　本章总结  114

7.14　关键术语  114

7.15　思考题  115

第8章　各制造商的机器人产品及其特性  116

8.1　本章目标  116

8.2　机器人简史  116

8.3　本书所选的制造商及其机器人产品  117

8.4　Binks制造公司  118

8.5　Cincinnati Milacron股份有限公司  120

8.6　Comau制造系统公司和Comau S.p.A.公司  121

8.7　Cybotech公司  127

8.8　ESAB North America股份有限公司  128

8.9　Feedback股份有限公司  129

8.10　GCA公司/工业系统部门  130

8.11　IBM公司/制造系统产品部  131

8.12　International Robomation/Intelligence公司  133

8.13　Mack公司  134

8.14　Microbot股份有限公司  135

8.15　PRAB Robots股份有限公司  136

8.16　Schrader-Bellows  139

8.17　Seiko Instruments USA股份有限公司  142

8.18　Thermwood Robotics  143

8.19　Unimation股份有限公司，Westinghouse公司  144

8.20　Yaskawa America股份有限公司  146

8.21　各制造商的机器人规格表汇总  148

8.22　思考题  166

第9章　故障排除和设备维护  167

9.1　本章目标  167

9.2　故障排除和机器人技术人员  167

9.3　预防性维护  167

9.3.1　潮湿地区  167

9.3.2　意外电击的预防  168

9.3.3　接地故障插座  170

9.3.4　布线设备  170

9.4　小型电机的维护  171

9.5　电机问题  172

9.6　常见的电机故障及其原因  173

9.7　故障排除辅助工具  175

9.7.1　连接图  175

9.7.2　小型三相电机的额定数据  177

9.8　电源干扰  178

9.9　鼠笼式异步电机  180

9.10　单相电机中离心开关的测试  180

9.11　测试运行绕组和启动绕组之间的短路电路  181

9.12　电容测试  181

9.13　使用仪表检查问题  182

9.13.1　用伏安表解决电机故障  182

9.13.2　钳式伏安表  183

9.13.3　发现接地  183

9.13.4　发现开路  183

9.14　故障排除指南  184

9.15　电机寿命  189

9.16　性能特点  190

9.17　电机保护  191

9.18　直流电机的故障问题  192

9.19　固态设备故障排除  195

9.20　思考题  196

第10章　工业机器人的行业现状与未来展望  197

10.1　本章目标  197

10.2　UR机器人的历史  198

10.3　UR机器人的主要产品  198

10.4　Neocortex的详细介绍  199

10.5　全球机器人产业  200

10.6　先进的系统  201

10.7　机器人软件  201

10.8　思考题  201

附录A　控制器、示教盒和工业机器人  203

附录B　机器人技术员和工程师  206

附录C　机器人的交叉比较  208

思考题答案  226