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第1章 机器人及驱动与控制概述1

1.1 机器人的概念1

1.2 机器人的组成1

1.2.1 机器人的基本组成1

1.2.2 机器人的执行机构2

1.2.3 机器人的传感器4

1.2.4 机器人的驱动器6

1.2.5 机器人的控制系统8

1.3 机器人的技术参数11

1.3.1 机器人自由度与机动度11

1.3.2 机器人额定速度与额定负载12

1.3.3 机器人工作空间12

1.3.4 机器人分辨率、位姿准确度和位姿重复性13

1.3.5 作业精度及动态测量14

1.4 机器人的分类14

1.4.1 按机器人的几何结构分类14

1.4.2 按机器人的控制方式分类15

1.4.3 按机器人的智能程度分类16

1.4.4 按机器人的移动方式分类16

1.4.5 按应用环境分类17

1.5 机器人技术及应用主要进展17

1.5.1 工业机器人17

1.5.2 移动机器人18

1.5.3 医疗与康复机器人21

1.5.4 生物启发的机器人系统——仿生机器人22

1.6 机器人技术发展趋势23

第2章 机器人步进电动机驱动与控制技术及应用25

2.1 步进电动机及其在机器人的应用25

2.1.1 步进电动机的工作原理25

2.1.2 步进电动机的分类及型号命名27

2.1.3 步进电动机的运行特性28

2.1.4 步进电动机驱动技术29

2.1.5 步进电动机控制技术31

2.1.6 步进电动机在机器人驱动与控制应用概况32

2.2 机器人步进电动机驱动与控制实例33

2.2.1 步进电动机控制器及其在机器人多自由度关节中的应用33

2.2.2 智能仓库管理机器人38

2.2.3 变电站巡检机器人云台控制系统40

2.2.4 油罐清洗机器人全方位移动机构43

2.2.5 基于运动控制卡的6-DOF切削机器人控制系统45

2.2.6 太阳能自动谷物翻晒机器人47

2.2.7 分拣搬运机器人51

2.2.8 基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人55

2.2.9 履带式机器人控制系统58

2.2.10 基于PLC的KTV自助机器人控制系统65

第3章 机器人直流伺服电动机驱动与控制技术及应用69

3.1 直流伺服电动机及其在机器人的应用69

3.1.1 直流伺服电动机的特点69

3.1.2 直流伺服电动机的工作原理69

3.1.3 直流伺服电动机驱动概述72

3.1.4 直流伺服电动机控制概述73

3.1.5 无刷直流电动机76

3.1.6 无刷直流电动机驱动与控制80

3.1.7 直流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况83

3.2 机器人直流伺服电动机驱动与控制应用实例84

3.2.1 IR2110在机器人驱动系统中的应用84

3.2.2 基于ARM9和LM629的电动机伺服控制系统87

3.2.3 基于C8051F340的多直流电动机控制系统90

3.2.4 基于MC9S1 2DG128单片机的迷宫机器人93

3.2.5 基于ATmega128的砂糖橘简易采摘机器人97

3.2.6 鱼塘冰层智能钻孔机器人102

3.2.7 吸尘机器人控制系统104

3.2.8 排爆机器人机械臂控制系统109

3.2.9 多功能护理机器人控制系统114

3.2.10 巡检机器人无刷直流电动机伺服系统117

3.2.11 轮式机器人用无刷直流电动机控制系统120

3.2.12 基于DSP的双足机器人运动控制系统126

第4章 机器人交流伺服电动机驱动与控制技术及应用130

4.1 交流伺服电动机及其在机器人的应用130

4.1.1 交流伺服电动机的发展130

4.1.2 同步电动机与异步电动机131

4.1.3 模拟式交流伺服系统与数字式交流伺服系统132

4.1.4 交流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况134

4.2 机器人交流伺服电动机驱动与控制应用实例136

4.2.1 工业机器人交流伺服驱动系统136

4.2.2 PLC在工业机器人中的应用142

4.2.3 小负载串联关节型垂直六轴机器人144

4.2.4 开放式结构交流同步伺服系统在机器人的应用146

4.2.5 焊接机器人控制系统150

4.2.6 交流变频控制系统在涂胶机器人中的应用153

4.2.7 拆箱机器人开箱工艺的改进158

4.2.8 工业码垛机器人控制系统159

4.2.9 果树采摘机器人164

第5章 机器人气压驱动与控制技术及应用169

5.1 气动系统及其在机器人的应用169

5.1.1 气动控制系统的基本构成169

5.1.2 比例／伺服控制阀的选择170

5.1.3 控制理论170

5.1.4 典型应用171

5.1.5 气动系统在机器人驱动与控制应用概况173

5.2 机器人气压驱动与控制应用实例175

5.2.1 基于PLC和触摸屏的气动机械手175

5.2.2 气动喷胶机器人178

5.2.3 连续行进式气动缆索维护机器人182

5.2.4 气动爬行机器人186

5.2.5 高精度气动机械手190

5.2.6 数控气动爬梯子机器人192

5.2.7 六自由度穿刺定位机器人气动系统195

5.2.8 基于PLC的安瓿瓶气动开启机械手198

5.2.9 类人仿生气动机械手201

5.2.10 气动机器人关节位置伺服系统204

第6章 机器人液压驱动与控制技术及应用207

6.1 液压系统及其在机器人驱动与控制中的应用207

6.1.1 液压控制系统的工作原理207

6.1.2 液压控制系统的组成208

6.1.3 液压控制系统的分类209

6.1.4 液压系统在机器人驱动与控制应用概况211

6.2 机器人液压驱动与控制应用实例214

6.2.1 液压驱动机械手肋骨冷弯机214

6.2.2 基于PLC的工业机械手217

6.2.3 压装机装卸料机械手221

6.2.4 基于PLC的储油罐清理机器人液压系统224

6.2.5 基于单片机控制的水上清洁机器人液压系统226

6.2.6 无线遥控液压爬行机器人229

6.2.7 下肢液压驱动康复机器人233

6.2.8 高性能液压驱动四足机器人SCalf238

6.2.9 BigDog四足机器人243

参考文献262