工业机器人协作应用基础PDF电子书下载

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第1章 制造业的现状 1

1.1 制造业的背景 1

1.2 制造业的战略意义和现状 1

1.3 各国制造业的布局现状 3

第2章 智能制造 6

2.1 智能制造定义 6

2.2 智能制造的内涵 7

2.2.1 从制造层面上理解 7

2.2.2 从产品生命周期层面上理解 7

2.3 智能制造系统架构 8

2.3.1 生命周期 8

2.3.2 系统层级 9

2.3.3 智能特征 9

第3章 工业人工智能技术 11

3.1 人工智能技术 11

3.2 人工智能技术的核心算法 12

3.2.1 人工智能技术应用层次结构 12

3.2.2 核心算法：机器学习 13

3.2.3 核心算法：深度学习 13

3.3 工业人工智能的由来 14

3.4 工业人工智能的方法 14

3.5 工业人工智能的功能 15

3.6 工业人工智能的意义 15

3.6.1 隐性的问题显性化 16

3.6.2 从数据中形成知识 16

3.6.3 知识的积累、传承和规模化应用 16

3.7 智能制造的应用 17

第4章 信息-物理系统（CPS） 18

4.1 CPS的产生背景 18

4.2 CPS 19

4.2.1 CPS产生 19

4.2.2 复杂系统的特点 19

4.2.3 CPS的认识 20

4.2.4 CPS的内涵 20

4.2.5 CPS的核心技术要素 21

4.3 CPS在制造业的应用 24

4.3.1 智能工厂 25

4.3.2 大规模定制 25

4.3.3 可配置的智能产品 25

4.3.4 可配置的智能设备 26

4.3.5 人的角色发生改变 26

4.3.6 服务驱动 27

第5章 工业机器人 28

5.1 工业机器人 28

5.1.1 工业机器人程序编写 28

5.1.2 工业机器人典型应用 29

5.2 工业机器人任务协作化应用 30

5.3 工业机器人协作工作场景 31

5.3.1 工业机器人与工业机器人 31

5.3.2 工业机器人与环境设备 32

5.3.3 协作机器人与人 33

第6章 协作机器人 34

6.1 人机协作的起源 34

6.2 协作机器人的定义 35

6.3 人机协作的安全问题 35

6.3.1 停止类别 35

6.3.2 安全完整性等级（SIL） 36

6.4 协作机器人安全标准 37

6.4.1 ISO 15066为机器人行业解答的问题 37

6.4.2 ISO 15066规范的主要内容 37

6.5 安全措施 40

第7章 工业机器人位姿 42

7.1 位置与姿态 42

7.2 二维空间姿态描述 45

7.2.1 位姿旋转 46

7.2.2 位姿平移旋转 47

7.3 三维空间姿态描述 48

7.4 表示三维姿态旋转的方法 48

7.4.1 正交旋转矩阵（主要） 48

7.4.2 绕任意向量旋转 49

7.4.3 欧拉角 50

7.4.4 单位四元数 50

第8章 机器视觉 53

8.1 概述 53

8.2 成像系统 54

8.3 3D摄像机 57

8.3.1 ToF摄像机 57

8.3.2 基于结构光的摄像机 59

8.3.3 基于激光三角测量的摄像机 61

第9章 2D成像系统标定 69

9.1 单目摄像机标定 69

9.2 标定算法 71

9.3 Halcon单目摄像机标定案例 73

9.3.1 Halcon单目摄像机的主要参数 73

9.3.2 Halcon标定板参数 73

9.3.3 Halcon单目摄像机的标定过程 75

9.3.4 Halcon单目摄像机的标定结果 76

9.3.5 摄像机标定的作用 76

9.4 Halcon单目摄像机标定程序 77

9.5 手眼系统标定的目的 79

9.6 手眼系统标定过程 81

9.6.1 眼在手外式手眼系统标定过程 81

9.6.2 眼在手上式手眼系统标定过程 82

9.6.3 求解线性方程A·X=X·B 83

9.7 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定案例 84

9.7.1 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定步骤 84

9.7.2 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定变换关系 84

9.7.3 Halcon六轴关节固定摄像机手眼标定参考程序 84

9.8 2D抓取应用案例 89

第10章 基于几何信息的工业机器人应用 96

10.1 RoboDK 96

10.2 基于RoboDK API的机器人仿真编程 97

10.3 Robolink模块使用示例 97

10.4 RoboDK模块使用示例 98

10.5 RoboDK应用示例 98

10.5.1 机器人的连接 98

10.5.2 监视关节 100

10.5.3 监视UR机械手 100

第11章 基于传感信息的工业机器人应用 105

11.1 COBOTSYS简介 107

11.1.1 COBOTSYS模块 107

11.1.2 COBOTSYS特性 109

11.2 COBOTSYS典型应用案例 112

11.2.1 力控打磨系统 113

11.2.2 无序抓取系统 113

第12章 基于机器学习的工业机器人应用 115

12.1 亚马逊抓取挑战赛（Amazon Picking Challenge）项目简介 115

12.1.1 比赛规则 115

12.1.2 面临的挑战 117

12.2 APC系统解决方案 117

12.2.1 机器人本体 117

12.2.2 机械手 118

12.2.3 摄像机 119

12.2.4 机器人系统计算机 119

12.2.5 软件系统 120

12.3 视觉系统 120

12.3.1 视觉总体方案 120

12.3.2 方案执行 121

12.3.3 深度学习模型 121

12.3.4 训练模型标注过程 122

12.3.5 使用分类器 122

第13章 任务协作化应用案例 124

13.1 装配现状 124

13.2 工业交换机 125

13.3 工业交换机装配工艺 126

13.3.1 人机协作工艺分析 126

13.3.2 人机协作装配生产线的工艺分析 128

13.4 人机协作装配生产线设计与建模 130

13.4.1 机器人末端工具设计 130

13.4.2 工作台上工装卡具设计 131

13.4.3 协作机器人工步设计 132

13.4.4 协作机器人整条装配生产线设计 134

13.4.5 人机协作装配生产线的传送带控制设计 135

13.4.6 手动工位设计 135

13.5 人机协作装配生产线运行效果分析 136

13.5.1 人体工效学 136

13.5.2 生产复杂度 136

参考文献 138

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