第1章导论
1.1工业机器人分类1
1.2工业机器人基本特性1
1.3工业机器人应用及前景2
1.4本书的主要内容与特点4
1.4.1主要内容4
1.4.2主要特点6
第2章工业机器人整体设计
2.1机器人总体设计方案制定与设计流程7
2.1.1总体设计方案制定7
2.1.2机器人设计流程11
2.2工业机器人的基本参数12
2.2.1工业机器人的基本技术参数12
2.2.2工业机器人的基本特征参数13
2.3工业机器人的配置16
2.3.1机械结构16
2.3.2运动性能/运动协同/运动功能/运动监控16
2.3.3通信工具/工程工具/应用工具17
2.4机器人操作机结构与设计18
第3章工业机器人的结构与驱动
3.1工业机器人的通用部件20
3.1.1滚珠导轨及滚柱导轨20
3.1.2滚珠丝杠螺母传动及导轨21
3.2工业机器人的典型部件21
3.2.1操作机杆件回转用电驱动装置22
3.2.2带差动齿轮减速器的手腕传动机构23
3.2.3手臂用齿轮减速器机构24
3.2.4带机电驱动装置的回转机构26
3.2.5带蜗杆蜗轮减速器的手臂回转机构26
3.2.6带谐波齿轮减速器的手臂回转机构29
3.2.7电驱动的提升机构30
3.3工业机器人的装置与驱动32
3.3.1工业机器人的电驱动装置32
3.3.2工业机器人的液压与气动装置35
第4章工业机器人控制装置
4.1工业机器人控制系统简介40
4.1.1典型工业机器人控制系统硬件结构40
4.1.2工业机器人伺服控制系统43
4.1.3机器人控制系统的功能及实现过程44
4.1.4机器人控制系统控制方式47
4.1.5工业机器人控制系统的基本要求50
4.2工业机器人程序控制装置52
4.2.1单片机系统53
4.2.2可编程控制器59
4.2.3IPC系统63
4.3机器人位置与位移传感器68
4.3.1内传感器69
4.3.2外传感器75
第5章典型工业机器人结构设计
5.1工业机器人方案制定的基本原则和设计流程79
5.1.1工业机器人方案制定的基本原则79
5.1.2工业机器人设计流程的必要内容80
5.2冷冲压用机器人结构设计81
5.2.1GY型冷冲压用机器人特征要求81
5.2.2GY型冷冲压用机器人方案制定与设计流程82
5.2.3GY型冷冲压用机器人运动原理83
5.2.4GY型冷冲压用机器人结构设计85
5.3热冲压用机器人结构设计87
5.3.1GR型热冲压用机器人特征要求87
5.3.2GR型热冲压用机器人方案制定与设计流程87
5.3.3GR型热冲压用机器人运动原理89
5.3.4GR型热冲压用机器人结构设计90
5.4数控机床用机器人结构设计92
5.4.1GJ型数控机床用机器人特征要求92
5.4.2GJ型数控机床用机器人方案制定与设计流程93
5.4.3GJ型数控机床用机器人运动原理95
5.4.4GJ型数控机床用机器人结构设计97
5.5装配用机器人结构设计97
5.5.1GZ-Ⅱ型装配用机器人特征要求98
5.5.2GZ-Ⅱ型装配用机器人方案制定与设计流程98
5.5.3GZ-Ⅱ型装配用机器人运动原理100
5.5.4GZ-Ⅱ型装配用机器人结构设计101
5.6模块化工业机器人结构设计103
5.6.1GS型模块化工业机器人特征要求104
5.6.2GS型模块化工业机器人方案制定与设计流程104
5.6.3GS型模块化工业机器人运动原理106
5.6.4GS型模块化工业机器人结构设计109
第6章工业机器人零部件结构设计
6.1转动机构111
6.1.1转动机构设计流程111
6.1.2转动机构原理112
6.1.3转动机构结构与分析113
6.2升降机构115
6.2.1升降机构设计流程115
6.2.2升降机构原理116
6.2.3升降机构结构与分析117
6.3手臂机构120
6.3.1手臂机构设计流程120
6.3.2手臂机构原理122
6.3.3手臂机构结构与分析125
6.4手腕机构126
6.4.1手腕机构设计流程126
6.4.2手腕机构原理128
6.4.3手腕机构结构与分析129
6.5夹持机构132
6.5.1夹持机构设计流程132
6.5.2夹持机构原理134
6.5.3夹持机构结构与分析135
6.6其他机构137
6.6.1操作机水平移动机构137
6.6.2滑板机构141
参考文献

前言

这是一本密切联系工程实际，结合大量机器人设计案例，系统地论述工业机器人及零部件结构设计的著作。 
由于工业机器人是柔性生产不可或缺的设备，因此工业机器人及零部件结构设计将是机械制造及自动化的重要组成部分，是一种既要求多学科理论基础，更要求工程知识和实践经验的蕴藏着巨大优化和潜力的工作，但由于各种原因，目前对其系统研究的成果或论著却极少见。长期以来，由于系统地对工业机器人及零部件结构的分析研究较少，该方面知识主要靠设计者自己在工作实践中摸索积累，这给机器人设计与应用均带来较大的困难。结构设计知识的不足，不仅会极大地限制设计者的视野和创造力，还会限制机器人的发展和应用。笔者本着“理论设计应用”的理念完成了此著作，重点在于应用，书中用大量案例较全面系统地阐述了工业机器人机械结构设计方面存在的共性问题，并提出了相应的原则性解决方案，具有很强的实用性。如果能为读者在工业机器人机械结构设计方面提供帮助，笔者将会感到极大的满足与欣慰。 
全书共分6章，分别是：第1章导论；第2章工业机器人整体设计；第3章工业机器人的结构与驱动；第4章工业机器人控制装置；第5章典型工业机器人结构设计；第6章工业机器人零部件结构设计。本书是笔者在从事产品开发设计和学校教研的基础上，结合研究成果以及国内外的研究资料形成的。书中案例一方面是笔者在工作及研究中对该问题的看法与观点，另一方面是参考或汲取了国内外的资料。为了突出对机器人操作机设计的阐述及对其结构特殊性的重点描述，第3章、第5章及第6章的图例去掉了一些复杂的结构、要素及交叉重叠关系，书中在表达时仅给出了简洁示意和概略性的介绍，某些具体的零部件结构未能详细论述。 
由于设计案例的软件、版本不同，实例的来源多，个别图例图面太大且复杂等原因，也会使得案例存在某些图的内容、格式表达不妥之处。并且，书中的诸多论点和观点也只是笔者一家之说。由于笔者水平及时间限制等，书中会出现笔者想不到或考虑不周的诸多问题或不足，恳请并欢迎读者及各界人士予以指正，共同商讨。 
第4章由逄波（E-mail：1980609163@qq.com；QQ：1980609163）完成；其余各章由李慧（E-mail：lihuishuo@163.com；QQ：1003393381）完成；全书由马正先教授（E-mail：zhengxianma@163.com；QQ：1371347282）校对和审稿。本书得益于诸多同事与学生的帮助和丰富的媒体与资料，得益于马辰硕（E-mail：chenshuoma@students.mq.edu.au；QQ：243905263）等同学的支持，在此表达衷心的感谢。 
本书笔者对书中引用文献的所有著作权人表示衷心感谢！ 

著者

本书从工业机器人设计及应用的角度出发，通过设计案例较为全面系统地剖析了工业机器人设计与结构之间的关系。对冷冲压用机器人、热冲压用机器人、数控机床用机器人、装配用机器人及模块化工业机器人等多类工业机器人操作机进行研究与设计，特别对容易被忽视的部件连接与结构问题进行了阐述与比较，提出了机器人设计过程中存在的主要问题和相应的原则性解决方案。 n本书本着“理论设计应用”的写作思路，共计6章。分别是：第1章导论；第2章工业机器人整体设计；第3章工业机器人的结构与驱动；第4章工业机器人控制装置；第5章典型工业机器人结构设计；第6章工业机器人零部件结构设计。 n本书以设计案例为中心，以冷冲压用机器人、热冲压用机器人、数控机床用机器人、装配用机器人及模块化工业机器人等为主要研究对象，对其转动机构、升降机构、手臂机构、手腕机构、夹持机构及其他机构的特征、运动及结构进行深入探讨。采用工程图形、列表与文字融合的表达方式对机器人进行简明扼要的表达与阐述，力求使读者在深入理解案例内部结构的同时全面了解机器人的共性与特殊性，为机器人设计或选用提供帮助。 n本书可作为工业机器人设计人员以及机械自动化专业本科生、研究生的参考书。

1 内容设计来自现场，非常实用：本书从工业机器人设计及应用的角度出发，通过设计案例较为全面系统地剖析了工业机器人设计与结构之间的关系。对冷冲压用机器人，热冲压用机器人，数控机床用机器人，装配用机器人及模块化工业机器人等多类工业机器人操作机进行研究与设计，特别对容易被忽视的部件连接与结构问题进行了阐述与比较，提出了机器人设计过程中存在的主要问题和相应的原则性解决方案。 
2 案例指导性强，读者容易掌握：全书以设计案例为中心，以冷冲压用机器人，热冲压用机器人，数控机床用机器人，装配用机器人及模块化工业机器人等为主要研究对象，对其转动机构，升降机构，手臂机构，手腕机构，夹持机构及其它机构的特征、运动及结构进行深入探讨。采用工程图形、列表与文字融合的表达方式对机器人进行简明扼要地表达与阐述，力求使读者在深入地理解案例内部结构的同时全面地了解机器人的共性与特殊性，为机器人设计或选用提供帮助。