1.3 本书的主要内容与特点

1.3.1 主要内容

全书主要内容由6章组成，其主要内容构架如图1.1所示。

第1章导论，主要内容为机器人技术概述，机器人现状及国内外发展趋势及本书的主要内容与特点等。本章主要为读者阅读提供方便，使读者能够概括地了解《工业机器人集成系统与模块化》的主要结构和内容。

第2章工业机器人特点及作业要求，主要内容为工业机器人特点及应用、工业机器人作业要求等。通过对机器人运动规划、机器人关节空间位置控制及机器人力控制等基本方法进行分析和阐述，提出工业机器人作业要求，并为工业机器人的设计与应用提供理论基础。

第3章工业机器人集成系统，主要内容为工业机器人基本技术参数，机器人机构建模，工业机器人总体结构类型，工业机器人基本配置，机器人系统配套及成套装置、机器人集成系统控制等。首先，通过对机器人负载、自由度、最大运动范围、重复精度、速度、机器人重量、制动和惯性力矩及防护等级等概念的介绍，认识工业机器人的基本技术参数。其次，通过对机器人机构建模的解析，了解机器人本体设计及结构优化设计的问题。再者，通过对工业机器人基本配置要求的阐述，理解主要组合模块及配置方案。最后，通过对机器人系统配套及成套装置等的介绍，明确工业机器人系统的多面性及发展方向。本章把工业机器人配套装置、控制软件及机器人配置设备等结合在一起，综合其各功能特点并整合为工程实用基础，将有利于特定的工业自动化系统开发和工业机器人作业。工业机器人集成系统的构建是一项复杂的工作，其工作量大、涉及的知识面很广，需要多方面来共同完成，它面向客户，不断地分析用户的要求，并寻求和完善解决方案。随着科学技术的发展及社会需求的变化，工业机器人集成系统将是不断升级的过程。本章对工业机器人结构及配置进行了较全面的认识及解析，并为工业机器人的控制奠定基础。

第4章工业机器人本体模块化，主要内容为工业机器人组合模块构成及工业机器人本体模块化设计等。首先，针对机器人组成机构进行分析，重点是机器人机构速度分析和机器人机构静力分析等。其次，对多种机器人运动原理进行分析，例如数控机床用机器人、热冲压用机器人、冷冲压用机器人、装配操作用机器人、装卸用机器人及板压型机器人等，理解机器人的基本动作和基本运动形式。再者，通过对组合模块结构工业机器人进行剖析，明确组合模块结构形式及组合模块机器人整机组成。最后，通过对多用途工业机器人、电镀用自动操作机及定位循环操作工业机器人的组成分析，理解其模块化工作原理及结构布局，并提出设计建议。本章是工业机器人模块化的重要组成内容。通过特定工业机器人系统的分析，充分阐述了模块化原理，把其中含有相同或相似的功能单元分离出来，并用标准化方式进行统一、归并和简化，再以通用单元的形式独立存在，为从源头上理解模块化设计提供了充分的理论依据。

第5章工业机器人主要零部件模块化，主要介绍手臂机构、手腕机构、转动-升降机构及夹持机构等的模块化问题。对于这些机构的共性问题，许多资料曾经提出了原则性的解决方案。但是，由于不同机器人的作业环境与特性参数不同，开发时其机构的形式多样、多变，使得实际开发工作定性容易，结构设计难，即零部件模块化工作繁杂。各节分别就其部件的结构原理及设计案例等进行了较详细的剖析，重要构件及专用件均需要进行刚度设计、强度校核、寿命校核及优化设计等，该项设计任务工作量大，如工艺性强，结构复杂及设计难度大。进行该项设计时，需要借助多方面的先进理论、方法及工具等才能高质量地完成任务。本章是构成机器人集成系统与模块化的主要部分，该项工作的结果决定着后续工作的成败。

第6章工业机器人其他部件模块化，主要内容为操作机小车传动装置及操作机滑板机构等。各节分别就传动装置原理及设计案例进行剖析。虽然前面章节对机器人主要构成对象进行了研究，对工业机器人及组合模块化等内容进行了阐述，但是从工业机器人结构模块化开发考虑时，仅有这些还是远远不够的，对于工业机器人来说，小车传动装置、操作机滑板机构等的作用是不可替代的。本章是对工业机器人操作机辅助部件的阐述，是整机必不可少的内容，因为如果没有辅助部件并不能构成完整的机器人。

1.3.2 主要特点

本书以工业机器人集成系统为主，对工业机器人主要零部件及其他部件模块化、工业机器人本体模块化进行分析与研究。同时本书注重工业机器人模块化的系统性，兼顾理论要点，对机器人集成系统进行理论分析。

书中采用工程图例的方式对工业机器人模块化的设计问题进行表达和阐述，力求从简明的图例中能够较全面地理解复杂的设计问题。

（1）始终坚持理论联系实际

根据生产提出工业机器人作业要求和应用中提出工业机器人特征要求，着手机器人集成系统及工业机器人本体模块化的分析研究。从理论观点看，机器人运动规划及机器人控制是工业机器人作业必不可少的基本要求。对于机器人运动规划，主要从位置规划及姿态规划两个方面给出数学表达，机器人控制则围绕着机器人关节空间位置控制及机器人力控制进行理论探讨。从工程实际出发对特定工业机器人系统进行本体模块化设计及建议。

（2）不强求设计要素的完整性及完美性

无论是工业机器人集成系统还是机器人模块化都具有一定复杂性，为了使问题的阐述重点突出、图面清晰，文中图形仅对具体表述到的部分进行显示，去掉了无关的和不重要的因素，这或许会给阅读和理解带来某些困难。

（3）简明扼要的写作风格

针对工业机器人集成系统、工业机器人本体、工业机器人零部件及特定系统配套及成套装置等，着重从其模块化或结构性的角度进行分析和论述，省略了较多部件和环节的表达。例如，机器人控制系统主要由驱动器、传感器、处理器及软件等组成，其模块化情况在其他专业资料或学术论著中均有介绍，这里不再赘述。

本书涉及较广的知识面，其理论性与实践性结合紧密，如何将理论知识、现场经验与工程技术人员的智慧结合起来，合理地设计及选用机器人，还需要读者在今后的研究、学习与实践中不断地探索与提高。