1、从工程设计角度出发，面向操作和移动平台，详细介绍了工业机器人操作臂设计、传感器及其选用基础、工业机器人用移动平台设计、工业机器人操作臂末端操作器与换接装置设计、面向操作与移动作业的工业机器人系统设计与应用实例、 现代工业机器人系统设计的总论等内容。

2、本书通俗易懂，由浅入深，结合实际，结合编著者的工业机器人设计与研发经验撰写，图文并茂。即便是看似常规的知识也能以反应其深刻的内涵。

上 册

第1章　操作与移动两大主题概念下的现代工业机器人系统总论　/1

　1.1　机器人概念与工业机器人发展简史　/1

　1.2　什么是工业机器人？ 　/4

　1.3　机器人操作臂简史及其分类与应用　/9

　　　1.3.1　工业机器人操作臂是机器人概念的早技术实现和产业应用　/9

　　　1.3.2　传统工业机器人操作臂和冗余、超冗余自由度机器人操作臂　/10

　　　1.3.3　机器人操作臂的分类、用途及特点　/23

　　　1.3.4　机器人操作臂固定安装需考虑的问题及安装使用的三种形式　/30

　1.4　地面移动机器人平台的发展与现状　/33

　　　1.4.1　有关动物、物体的“移动”概念与移动方式　/33

　　　1.4.2　工业机器人移动平台的主要移动方式和移动机器人　/35

　　　1.4.3　移动机器人总论　/131

　1.5　末端操作器相关　/137

　1.6　移动平台搭载操作臂的工业机器人发展　/139

　　　1.6.1　腿式移动机器人与操作臂一体的机器人　/140

　　　1.6.2　轮式移动机器人与操作臂一体的机器人　/142

　　　1.6.3　履带式移动机器人与操作臂一体的机器人　/145

　　　1.6.4　移动平台搭载操作臂的工业机器人应用与技术发展总结　/146

　1.7　关于工业机器人技术与应用方面人才与工业基础　/148

　　　1.7.1　从事工业机器人系统设计所需的知识结构　/148

　　　1.7.2　从事工业机器人系统设计与研发应具备的专业素质　/148

　　　1.7.3　工业机器人产业化与创新研发所需的工业基础　/152

　1.8　工业机器人种类与应用领域概览　/156

　1.9　本书内容构成设计思路、结构以及相关说明　/160

　参考文献　/161



第2章　工业机器人操作臂系统设计基础　/170

　2.1　工业机器人操作臂的组成与用途　/170

　　　2.1.1　工业机器人操作臂的用途与作业形式　/170

　　　2.1.2　工业机器人操作臂系统组成　/174

　2.2　工业机器人操作臂机构形式　/176

　　　2.2.1　工业机器人操作臂机构构型与分类　/176

　　　2.2.2　工业机器人操作臂中常用的机构构型　/179

　　　2.2.3　仿人手臂机构构型　/180

　　　2.2.4　冗余、超冗余自由度机器人操作臂机构构型　/184

　2.3　工业机器人操作臂的设计要求与特点　/189

　　　2.3.1　工业机器人操作臂的基本参数和特性　/189

　　　2.3.2　工业机器人操作臂产品基本规格参数及性能指标实例　/193

　　　2.3.3　工业机器人操作臂的设计过程及内容　/195

　　　2.3.4　工业机器人操作臂机械系统设计中需要考虑和解决的问题　/197

　2.4　工业机器人操作臂的机械传动系统设计基础　/199

　　　2.4.1　工业机器人操作臂常用的机械传动形式　/199

　　　2.4.2　齿轮传动在机器人关节机械传动系统中的应用及问题解决方法　/201

　　　2.4.3　精密滚珠丝杠传动在机器人中的应用及问题解决方法　/203

　　　2.4.4　用于工业机器人操作臂的关节支撑形式与薄壁滚动轴承　/208

　　　2.4.5　机器人用谐波齿轮传动及其创新设计　/212

　　　2.4.6　工业机器人用RV 摆线针轮传动及其减速器结构与应用　/237

　　　2.4.7　同步齿形带传动　/246

　　　2.4.8　精密机械传动装置（减速器）在机器人中的应用实例　/266

　2.5　伺服驱动系统设计基础　/270

　　　2.5.1　电动驱动　/270

　　　2.5.2　液压伺服驱动系统基本原理与选型设计　/288

　　　2.5.3　气动伺服驱动系统基本原理与选型设计　/297

　2.6　控制系统设计基础　/308

　　　2.6.1　控制系统基本原理与组成　/308

　　　2.6.2　控制系统的硬件系统　/318

　　　2.6.3　控制系统的软件系统　/342

　2.7　传感技术基础与常用传感器　/350

　　　2.7.1　工业机器人传感系统概述　/350

　　　2.7.2　位置/速度传感器及其应用基础　/365

　　　2.7.3　力/力矩传感器及其应用基础　/369

　　　2.7.4　视觉传感器及其应用基础　/379

　　　2.7.5　激光传感器及其应用基础　/385

　　　2.7.6　姿态传感器及其应用基础　/397

　2.8　本章小结　/406

　参考文献　/406



第3章　工业机器人操作臂机械系统机构设计与结构设计　/408

　3.1　典型工业机器人操作臂机构构型及关节驱动形式　/408

　　　3.1.1　工业机器人操作臂关节驱动形式　/408

　　　3.1.2　工业机器人操作臂的腕关节驱动形式　/422

　3.2　工业机器人操作臂的机械结构设计　/425

　　　3.2.1　MOTOMAN K 系列机器人操作臂机械结构设计　/425

　　　3.2.2　PUMA 系列机器人操作臂机械结构设计　/430

　　　3.2.3　SCARA 类型机器人操作臂机械结构设计　/434

　3.3　多自由度无奇异全方位关节机构创新设计与新型机器人操作臂设计　/441

　　　3.3.1　单万向铰链机构原理　/441

　　　3.3.2　双万向铰链机构等速传动原理　/443

　　　3.3.3　机构拓扑变换演化　/444

　　　3.3.4　万向铰链机构的拓扑变换演化及其组合机构　/450

　　　3.3.5　新型4 自由度无奇异并/串联式全方位关节机构的机械设计及研制的原型样机与实验　/460

　　　3.3.6　全方位关节机构设计与研究的总结　/487

　3.4　工业机器人操作臂的机构设计与机械结构设计中需要考虑和注意的问题　/488

　　　3.4.1　工业机器人操作臂机构构型设计问题　/488

　　　3.4.2　工业机器人操作臂机械结构设计问题　/490

　3.5　工业机器人操作臂的机构参数优化设计　/492

　　　3.5.1　工业机器人操作臂的机构参数优化设计问题　/492

　　　3.5.2　机构参数与工作空间　/495

　　　3.5.3　机器人机构操作性能准则与灵活性测度　/496

　　　3.5.4　6自由度以内工业机器人操作臂的机构参数优化设计　/503

　　　3.5.5　冗余自由度机器人操作臂机构参数的优化设计　/504

　3.6　本章小结　/506

　参考文献　/507



下 册

第4章　工业机器人操作臂系统设计的数学与力学原理　/508

　4.1　工业机器人操作臂及其运动的数学与力学的抽象描述　/508

　　　4.1.1　工业机器人操作臂与作业对象构成的首尾相接的“闭链”系统　/509

　　　4.1.2　工业机器人操作臂作业“闭链” 系统的数学与力学描述问题　/511

　4.2　工业机器人操......

本书从工程设计角度出发, 详细梳理和论述了操作与移动两大主题概念下的现代工业机器人系统总论, 工业机器人操作臂系统设计基础、工业机器人操作臂机械系统机构设计与结构设计、工业机器人操作臂系统设计的数学与力学原理、工业机器人操作臂机械本体参数识别原理与实验设计、工业机器人操作臂驱动与控制系统设计及控制方法、工业机器人用移动平台设计、工业机器人末端操作器与及其换接装置设计、工业机器人系统设计的仿真方法、面向操作与移动作业的工业机器人系统设计与应用实例、现代工业机器人系统设计总论与展望等内容。

本书适合于机器人相关研究方向的本科高年级生、硕士研究生、博士研究生以及从事机器人创新设计与研发的研究人员、高级工程技术人员阅读。