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内容大纲
本书以讲授工业机器人系统综合设计知识和工具应用为目标,在阐述工业机器人运动学、控制算法和机器视觉感知与定位技术的理论基础上,采用案例教学的方法,以工业机器人系统集成创新设计的开放式实践平台为例,贯穿全书(第2~6章),讲解和演示如何使用虚拟仿真教学平台完成机器视觉识别与定位、运动学控制、机器人视觉控制算法的集成应用,讲述算法和原理,理论与实践结合,探讨工业机器人在自动化产线集成中的应用。全书共6章,主要内容包括工业机器人系统及发展趋势、工业机器人运动学、工业机器人控制算法、机器视觉感知与定位技术、工业机器人自动化产线创新设计和工业机器人系统综合设计创新平台介绍。
本书可作为高等院校自动化、机器人工程、电气工程、电子技术等相关专业的教材,也可作为相关企业研发人员、设计人员以及从事工业机器人系统、自动化产线研发、控制系统开发和仿真系统应用等人员的参考书。 -
作者介绍
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目录
序
前言
第1章 工业机器人系统及发展趋势
1.0 绪论
1.1 工业机器人简介
1.1.1 工业机器人的定义
1.1.2 工业机器人的发展历史
1.1.3 工业机器人的应用领域
1.1.4 工业机器人的特点与关键技术
1.2 工业机器人的组成
1.2.1 机械结构
1.2.2 控制系统
1.2.3 通信系统
1.3 工业机器人自动化产线系统
1.3.1 工业机器人自动化产线概述
1.3.2 可编程逻辑控制器
1.3.3 常见的自动化产线
1.4 工业机器人未来发展趋势
1.4.1 智能工业机器人
1.4.2 共融机器人
1.4.3 通用人形机器人
1.5 本书的特点与结构
1.5.1 内容特点
1.5.2 章节内容介绍
1.5.3 章节逻辑关系
第2章 工业机器人运动学
2.0 绪论
2.1 工业机器人运动学基本概念
2.2 工业机器人运动学建模
2.2.1 工业机器人坐标系定义
2.2.2 工业机器人空间描述
2.2.3 连杆描述
2.2.4 描述连杆连接关系
2.2.5 连杆参数
2.2.6 连杆坐标系
2.3 正运动学求解
2.4 逆运动学求解
2.4.1 多重解问题
2.4.2 数值求解法
2.4.3 基于神经网络的逆运动学求解
2.4.4 神经网络Adam优化的机器人逆运动学Python求解举例
2.5 工业机器人运动控制设计案例
2.5.1 任务背景和要求
2.5.2 基于指令的工业机器人轨迹规划与控制
2.5.3 基于算法的机器人正逆运动学编程控制
2.6 基于ROS的机械臂运动控制
2.6.1 机器人操作系统介绍
2.6.2 ROS-Industrial的框架与优势
2.6.3 MoveIt!机械臂运动控制
2.6.4 基于ROS的机械臂运动控制案例
习题
第3章 工业机器人控制算法
3.0 绪论
3.1 工业机器人位置控制
3.1.1 位置控制基本原理
3.1.2 位置控制实现方式
3.1.3 位置控制优化策略
3.1.4 位置控制案例
3.2 工业机器人力控制
3.2.1 力控制基本原理
3.2.2 力控制实现方式
3.2.3 力控制优化策略
3.2.4 力控制案例
3.3 工业机器人速度控制
3.3.1 速度控制基本原理
3.3.2 速度控制实现方式
3.3.3 速度控制优化策略
3.3.4 速度控制案例
3.4 工业机器人力/位混合控制
3.4.1 力/位混合控制基本原理
3.4.2 力/位混合控制实现方式
3.4.3 力/位混合控制案例
3.5 工业机器人控制算法
3.5.1 PID控制
3.5.2 自抗扰控制
3.5.3 神经网络控制
3.6 工业机器人控制仿真实验
3.6.1 工业机器人PID控制仿真实现
3.6.2 工业机器人力/位混合控制仿真实现
3.6.3 Gazebo和Rviz简介
3.6.4 设计任务与目的
3.6.5 实验设计步骤
习题
第4章 机器视觉感知与定位技术
4.0 绪论
4.1 典型机器视觉系统
4.1.1 图像获取组件
4.1.2 图像处理软件
4.1.3 传输与显示组件
4.2 机器视觉基本原理
4.2.1 RGB图像灰度化
4.2.2 图像二值化
4.2.3 角点提取
4.2.4 光照补偿
4.3 坐标系及其变换
4.3.1 典型坐标系简介
4.3.2 典型坐标系变换
4.3.3 常用的图像变换模型
4.4 模板匹配算法
4.4.1 模板匹配的意义
4.4.2 距离测度
4.4.3 常用模板匹配算法
4.4.4 基于OpenCV的匹配识别算法
4.5 基于机器学习的图像处理方法
4.5.1 机器学习图像处理流程
4.5.2 基于深度学习的图像目标识别算法
4.6 机器视觉识别与定位算法设计
4.6.1 案例背景与任务
4.6.2 设计内容及步骤
习题
第5章 工业机器人自动化产线创新设计
5.0 绪论
5.1 工业自动化产线系统
5.1.1 物料处理系统
5.1.2 加工工序
5.1.3 控制系统
5.1.4 检测与质量控制
5.1.5 信息管理系统
5.1.6 工业自动化系统的通信技术
5.2 工业机器人自动化产线类型
5.2.1 电子制造产线
5.2.2 汽车组装产线
5.2.3 多机器人机加工产线
5.3 PLC原理与编程基础
5.3.1 PLC的基本结构与工作原理
5.3.2 PLC编程语言
5.3.3 西门子博途编程基础
5.3.4 电子产线PLC编程案例
5.4 手机壳检测电子产线集成设计案例
5.4.1 设计目的
5.4.2 虚拟PLC与仿真环境通信及调试
5.4.3 手机壳检测电子产线集成设计
5.5 综合创新设计内容
第6章 工业机器人系统综合设计创新平台介绍
6.0 绪论
6.1 平台建设背景
6.2 原理简介与知识点
6.2.1 机器视觉识别与定位
6.2.2 机器人运动学求解
6.2.3 开放式机器人视觉引导控制综合设计
6.3 课程课时与面向学生要求
6.3.1 基于仿真平台独立开设的课程
6.3.2 面向学生要求
6.3.3 仿真所需软件包说明
6.4 教学过程与方法
6.4.1 教学过程
6.4.2 设计方法
6.4.3 线上平台注册与登录
6.5 设计结果与结论要求
6.5.1 过程要求
6.5.2 结果要求
6.5.3 设计报告结论要求
6.6 基础认知与操作
6.6.1 基础认知的目的
6.6.2 操作任务
6.6.3 软件功能简介
6.6.4 硬件系统说明
6.7 基础认知与操作实践内容
附录 UR10常用控制指令说明
参考文献
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