本书是一本理论与实用技术兼顾的关于工业机器人技术的入门教材，主要内容包括机器人的发展概况、工业机器人的结构、工业机器人的运动学及动力学、工业机器人的环境感觉技术、工业机器人的控制、工业机器人的编程、工业机器人应用、工业机器人与人工智能、机器人新技术等。书中以工业机器人四大品牌为例，系统地讲述了工业机器人各大组成部分及其应用。
本书取材新颖，通过大量的图片和实例，对工业机器人的基本概况、机械结构、传感器应用、控制系统原理、示教编程方法等方面进行较全面的讲解，并注重学生实践能力的培养。通过学习，读者可对工业机器人有总体认识和全面了解。
本书适合作为普通高等学校机电一体化、机械、电气工程、自动化等专业的教材，也可作为高职院校工业机器人技术、机电一体化技术、电气自动化技术等专业教材或有关工程技术人员的参考书。

因为智造，思想注入力量！因为智造，文明相互需要！因为智造，世界因此改变。
21世纪以来，工业机器人在我国得到了高速发展。随着《中国制造2025》的提出，我国制造业向智能制造方向转型已是大势所趋。智能制造是《中国制造2025》的核心，工业机器人是智能制造腾飞的重要基础。2016年，智能制造热潮来势迅猛，这既是“工业40” 热潮的中国化，又是《中国制造2025》推进过程中最大的热点。

国内机器人产业所表现出来的爆发性发展态势，对具有安全和熟练使用工业机器人技能的作业人员有大量需求。工业机器人的操作、维护、保养等必须由经过培训的专业人员来实施，然而，国内院校及培训机构因场地，软硬件设施、课程体系设置及配套教材等原因无法有效开展培训，即使一些机器人厂商提供相关培训，多数也存在品牌针对性过强、推广力度不够、配套设施不足等短板，难以达成系统而实用的培训效果，加之厂家后期设备技术支持不及时、收费高等问题，促使该领域人才供需失衡的矛盾日益凸显。因此，依据当前社会对工业机器人示教、调试、操作人才的迫切需求形势，编写一本以操作为主、兼顾基本理论的工业机器人实用教材或参考书就显得尤为重要。
本书以世界著名的工业机器人四巨头ABB、KUKA、FANUC和YASKAWA为主要对象，着重围绕工业机器人操作与应用的基本共性问题展开。在论述上深入浅出，偏重于基本概念和基本规律，既不停留在表面现象，也不追求烦琐的操作细节，说明问题即可；在内容选择上与时俱进，尽量反映国内外近年来在工业机器人理论研究和生产应用方面的最新成果;在结构编排上循序渐进，遵循读者认知规律，坚持趣味导学原则，通过典型实例解说，达到理论和实际的有机结合。在本书的最后一章，集结了机器人科技的最新研究成果，读者能从中理解机器人的科技核心，以及机器人科技的多样化应用。
本书由哈尔滨工业大学机器人研究中心主任朴松昊、黑龙江高校机器人协会秘书长谭庆吉、黑龙江八一农垦大学汤承江、东北林业大学孙福才编著。具体编写分工如下：朴松昊负责编著第1～3章，谭庆吉负责编著第4章和第5章，汤承江负责编著第6章，孙福才负责编著第7章，全书由朴松昊负责统稿、定稿。
本书在编写过程中，参阅了国内外许多专家的相关著作，在此一并表示感谢。
由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请读者批评指正。

编者
2018年2月

第1章机器人的发展史1

11古今中外的机器人传说与幻想1

12十分钟读懂机器人7

小结9

第2章工业机器人入门10

21工业机器人的定义10

22为何发展工业机器人11

23工业机器人发展概况11

24工业机器人的分类14

25工业机器人的数理基础23

251位置和姿态的表示23

252工业机器人坐标变换25

26工业机器人的运动学34

27工业机器人的动力学37

小结37

第3章工业机器人的组成39

31工业机器人的系统组成40

311工业机器人及系统40

312工业机器人本体41

313常用的机械附件42

314电气控制系统45

32工业机器人的结构形态47

321垂直串联型47

322水平串联型48

323并联型50

33工业机器人的技术参数51

331自由度52

332额定负载52

333工作精度52

334工作空间53

335最大工作速度54

336机器人安装方式54

34工业机器人的机械结构54

341本体的结构形式54

342手腕结构58

343后驱手腕结构60

344RRR/BRR手腕结构61

345常用基础件61

35工业机器人的谐波减速器63

351谐波减速器结构原理及产品63

352谐波减速回转执行器67

353哈默纳科产品与性能68

36工业机器人的RV减速器72

361RV减速器结构原理及产品72

362纳博特斯克产品与性能77

小结80

第4章工业机器人的操作82

41基本操作82

411安全操作规程82

412项目实施基本流程83

413首次组装工业机器人84

42手动操纵85

421移动方式85

422运动模式86

423操作流程87

424原点校准87

43在线示教88

431工具坐标建立88

432工件坐标建立91

433运动轨迹91

434作业条件94

435作业顺序94

436示教步骤95

44编程基础98

441基本运动指令98

442其他指令101

45离线编程102

451离线编程的特点102

452离线编程的基本步骤102

46离线编程的应用104

461ABB离线编程——Robotstudio104

462EPSON离线编程——RC+70121

463数字化工厂仿真——Visual Component134

464EDUBOT离线编程——SimBot139

小结147


工业机器人技术基础
目录


第5章工业机器人的应用148

51搬运机器人及应用148

511搬运机器人的分类及特点149

512搬运机器人的系统组成151

513搬运机器人的作业示教155

514搬运机器人的周边设备与工位布局158

515搬运机器人技术的新发展160

52码垛机器人及应用162

521码垛机器人的分类及特点163

522码垛机器人的系统组成163

523码垛机器人的作业示教165

524码垛机器人的周边设备与工位布局169

525码垛机器人技术的新发展172

53焊接机器人及应用173

531焊接机器人的分类及特点174

532焊接机器人的系统组成178

533焊接机器人的分类及特点185

534焊接机器人的周边设备195

535焊接机器人的新发展199

54涂装机器人及应用202

541涂装机器人的分类及特点203

542涂装机器人的系统组成204

543涂装机器人的作业示教207

544涂装机器人的周边设备210

545涂装机器人的新发展212

55装配机器人及应用213

551装配机器人的分类及特点213

552装配机器人的系统组成215

553装配机器人的作业示教219

554装配机器人的周边设备222

555装配机器人的新技术223

小结226

第6章机器人与人工智能227

61机器人用传感器227

611位移传感器228

612速度传感器230

613触觉传感器230

614滑觉传感器234

615力觉传感器235

616腕力传感器236

617接近与距离传感器237

62机器人视觉241

621概述241

622机器人视觉系统的组成242

623机器人视觉图像处理249

624机器人视觉系统的工作原理256

63机器人人工智能259

631感觉功能智能化259

632控制功能智能化259

633移动功能智能化260

634机器人系统的描述261

635机器人知识的获取270

小结275

第7章机器人的技术变革276

71虚拟机器人276

72可穿戴式机器人（外骨骼机器人）277

73机器人听觉281

74仿生机器人282

75纳米机器人286

76工业机器人新时代289

761工业机器人发展新趋势289

762新型工业机器人291

小结301

参考文献302

朴松昊,男，哈尔滨工业大学教授、博导、哈尔滨工业大学多智能体机器人研究中心主任、中国人工智能学会常务理事、机器人文化艺术专业委员会主任委员、中国人工智能学会优秀青年科技成果奖、机器人领域SCI期刊《ARS》、审稿专家《机器人》审稿专家。2011年破格晋升教授，主要从事智能机器人方面的研究工作，研究方向包括计算机视觉、机器人环境感知及导航、机器人运动规划、多智能体机器人协作、嵌入式系统、人机交互技术等，主持或参加了国家自然科学基金、国家“863”计划重点及面上项目、机器人技术与系统国家重点实验室基金、黑龙江省自然科学基金、教育部“985”项目、“三星”国际合作项目等多个项目，出版专著一部，发表论文70多篇，其中SCI、EI、ISTP检索60多篇。谭庆吉，男，硕士学历，副教授，中国人工智能学会机器人文化艺术专业委员会秘书长，全国机器人与人工智能创新联盟 副主席，全国大学生机器人及人工智能创新竞赛副裁判长，哈工大多智能体机器人研究中心机器人环境感知组副组长，全国大学生电子设计竞赛黑龙江评审专家，黑龙江机器人技术人才培养合作联盟 秘书长，黑龙江省智能机器人竞赛大学责任专家组常务副主任，曾获得中国人工智能学会优秀青年科技成果奖，发表专业论文十余篇，并有多篇发表在国际核心期刊上，曾主编教材两部，参与编写教材十余部。 汤承江，男，硕士学历，副教授，黑龙江八一农垦大学机电工程学院副院长，黑龙江机器人技术人才培养合作联盟副秘书长，曾主编过4部教材，参与编写教材十余部，在国家级以上期刊发表专业论文十余篇，并承担校级以上课题6项，且都已结项。孙福才，男，硕士学历，讲师，现任东北林业大学电气工程学院实践教学科科长，黑龙江机器人技术人才培养合作联盟委员，曾主编过2部教材，参与编写教材近十部，在国家级以上期刊发表专业论文十余篇，并承担校级以上课题4项，且都已结项。