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第1章 绪论1

1.1 焊接自动化与焊接机器人1

1.2 工业机器人的概念和发展2

1.2.1 工业机器人发展历程2

1.2.2 工业机器人发展趋势4

1.3 工业机器人的组成4

1.3.1 与人手臂、起重机械的比较4

1.3.2 机器人的结构组成5

1.4 工业机器人的特点6

1.5 工业机器人性能参数7

1.6 工业机器人的分类9

1.6.1 按机器人结构形式9

1.6.2 按机器人控制方式11

1.7 学习本课程的目的和要求12

1.8 复习思考题12

第2章 焊接机器人系统概述13

2.1 焊接机器人系统的组成13

2.1.1 机器人操作机13

2.1.2 机器人固定或运动装置15

2.1.3 变位机15

2.1.4 机器人控制器16

2.1.5 焊接系统17

2.1.6 焊接传感器19

2.1.7 中央控制计算机19

2.1.8 示教器19

2.1.9 安全设备20

2.2 点焊机器人20

2.3 弧焊机器人21

2.4 焊接离线编程软件22

2.4.1 离线编程技术的发展23

2.4.2 弧焊离线编程系统实用化技术研究趋势24

2.5 ABB RobotStudio机器人仿真软件25

2.5.1 RobotStudio功能简介25

2.5.2 软件安装26

2.5.3 软件环境简介27

2.5.4 焊接机器人仿真工作站构建30

2.6 复习思考题40

第3章 机器人运动学41

3.1 运动学基础41

3.1.1 机器人工作站中的坐标系41

3.1.2 工业机器人位姿描述45

3.2 齐次变换及运算48

3.2.1 纯平移变换的表示48

3.2.2 纯绕轴旋转变换的表示50

3.2.3 复合变换的表示51

3.2.4 相对于运动坐标系的变换52

3.2.5 机器人中的变换矩阵53

3.3 机器人的正逆运动学54

3.3.1 机器人正运动学方程的D-H表示法54

3.3.2 机器人的逆运动学解57

3.3.3 机器人的退化和灵巧特性58

3.4 微分运动和速度59

3.4.1 雅可比矩阵59

3.4.2 坐标系的微分运动60

3.4.3 机器人的微分运动62

3.5 机器人操作臂动力学63

3.6 RobotStudio中构建常用坐标系63

3.6.1 工件坐标系的构建63

3.6.2 工具坐标系的构建67

3.6.3 工具数据的构建73

3.7 复习思考题74

第4章 机器人驱动器75

4.1 驱动系统的性能75

4.2 液压驱动器76

4.3 气压驱动器77

4.4 电气驱动器78

4.4.1 步进电机及其控制78

4.4.2 直流伺服电机及其控制79

4.4.3 交流伺服电机及其控制80

4.4.4 直线电机及其控制81

4.4.5 电机的减速机构83

4.5 复习思考题85

第5章 焊接机器人轨迹规划与编程86

5.1 轨迹规划86

5.2 关节空间插补87

5.3 直角坐标空间插补93

5.3.1 定时插补与定距插补93

5.3.2 直线插补94

5.3.3 圆弧插补95

5.4 焊接机器人规划技术97

5.5 机器人在线编程98

5.5.1 数据类型101

5.5.2 编程指令102

5.5.3 示教编程的准备108

5.5.4 示教器编程116

5.5.5 离线编程与仿真的流程120

5.5.6 RobotStudio的轨迹规划121

5.6 复习思考题133

第6章 机器人传感器技术134

6.1 机器人常用传感器的分类134

6.2 机器人内部传感器135

6.2.1 位移传感器135

6.2.2 角数字编码器136

6.3 机器人外部传感器137

6.3.1 外部传感器结构与接口137

6.3.2 力或力矩传感器138

6.3.3 触觉传感器140

6.3.4 接近觉传感器140

6.3.5 焊接电弧传感器143

6.3.6 焊接机器人接触传感器150

6.3.7 视觉传感器152

6.4 ABB虚拟仿真监控162

6.4.1 防碰撞检测162

6.4.2 TCP跟踪164

6.5 复习思考题165

第7章 焊接机器人的通信与系统集成166

7.1 焊接机器人系统集成流程166

7.2 ABB机器人的通信方式167

7.2.1 ABB常用的通信方式及特点167

7.2.2 机器人系统集成常用通信方式171

7.3 机器人系统的连接172

7.4 焊接机器人系统的设置178

7.4.1 机器人I/O信号的处理180

7.4.2 程序编程184

7.5 复习思考题185

第8章 焊接机器人的配置186

8.1 焊接机器人的效益分析186

8.2 焊接自动化方式的选择——适度自动化189

8.3 焊接机器人的配置190

8.3.1 机器人制造和集成厂商190

8.3.2 焊接机器人配置方式190

8.4 焊接机器人本体的选择191

8.5 弧焊机器人系统焊接装备的选择193

8.5.1 弧焊电源的选择193

8.5.2 送丝机的选择194

8.6 点焊机器人系统焊接装备的选择196

8.7 外围设备198

8.7.1 工作台变位机198

8.7.2 机器人移动装置206

8.8 复习思考题207

第9章 焊接机器人工作站208

9.1 简易焊接机器人工作站208

9.1.1 简易弧焊机器人工作站208

9.1.2 简易点焊机器人工作站209

9.2 变位机与焊接机器人组合的工作站209

9.2.1 回转工作台＋弧焊机器人工作站210

9.2.2 旋转－倾斜变位机＋弧焊机器人工作站211

9.2.3 导轨多工位机器人工作站215

9.2.4 翻转变位机＋弧焊机器人工作站219

9.2.5 焊接机器人与周边设备作协调运动的工作站220

9.3 双机器人协调运动的工作站220

9.3.1 ABB虚拟环境机器人系统的构建221

9.3.2 示教目标点222

9.3.3 焊接路径的构建223

9.4 焊接机器人工作站实例226

9.4.1 实例背景226

9.4.2 机器人工作站构建227

9.4.3 焊接机器人编程230

9.4.4 焊接工艺试验233

9.5 安全措施236

9.6 复习思考题237

第10章 其他焊接机器人介绍238

10.1 曲面（线）焊接机器人238

10.1.1 简单曲面（线）焊接机器人238

10.1.2 复杂曲面（线）焊接机器人239

10.2 遥控焊接机器人241

10.2.1 遥控机器人的应用场合241

10.2.2 遥控焊接的特点243

10.2.3 典型遥控焊接机器人244

10.3 水下焊接机器人245

10.4 复习思考题246

参考文献247