第1章 概論 001
1.1 工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展 001
1.1.1 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生歷史 001
1.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 002
1.1.3 相關(guān)政策 003
1.2 工業(yè)機(jī)器人的定義和分類 003
1.2.1 定義 003
1.2.2 分類 004
1.3 工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù) 006
習(xí)題 006

第2章 工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ) 007
2.1 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng) 007
2.1.1 基本構(gòu)成 007
2.1.2 機(jī)械系統(tǒng) 012
2.1.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 014
2.1.4 技術(shù)參數(shù) 016
2.2 工業(yè)機(jī)器人感知系統(tǒng) 019
2.2.1 常用傳感器 019
2.2.2 要求和選擇 020
2.2.3 內(nèi)部傳感器 022
2.2.4 外部傳感器 026
2.3 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng) 032
2.3.1 控制系統(tǒng)概述 032
2.3.2 控制系統(tǒng)分類 032
2.3.3 控制系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成 034
2.3.4 工業(yè)機(jī)器人示教與編程 035
2.3.5 典型控制方法 036
2.4 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué) 039
2.4.1 運(yùn)動(dòng)學(xué) 039
2.4.2 動(dòng)力學(xué) 043
習(xí)題 047

第3章 智能工業(yè)機(jī)器人支撐技術(shù) 048
3.1 智能感知 048
3.1.1 智能感知概述 048
3.1.2 智能傳感器 049
3.2 邊緣計(jì)算與云計(jì)算 052
3.2.1 云計(jì)算 052
3.2.2 邊緣計(jì)算 055
3.3 人工智能 058
3.3.1 人工智能概述 058
3.3.2 機(jī)器學(xué)習(xí) 058
3.3.3 深度學(xué)習(xí) 062
3.4 大數(shù)據(jù) 067
3.4.1 大數(shù)據(jù)概述 067
3.4.2 大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘 069
3.4.3 數(shù)據(jù)分析算法 070
3.5 數(shù)字孿生 074
3.5.1 數(shù)字孿生概述 074
3.5.2 數(shù)字孿生技術(shù)體系 077
3.6 AR/VR/MR 078
3.6.1 基本概念 079
3.6.2 VR關(guān)鍵技術(shù) 081
3.6.3 AR/MR關(guān)鍵技術(shù) 083
3.7 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng) 085
3.7.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 085
3.7.2 物聯(lián)網(wǎng) 087
3.8 知識(shí)圖譜 089
3.8.1 知識(shí)圖譜概述 089
3.8.2 知識(shí)圖譜技術(shù)體系 094
習(xí)題 102

第4章 工業(yè)機(jī)器人智能感知 103
4.1 工業(yè)機(jī)器人視覺感知 103
4.1.1 基于圖像的工業(yè)機(jī)器人視覺感知 105
4.1.2 基于計(jì)算機(jī)視覺的工業(yè)機(jī)器人視覺感知 108
4.1.3 視覺感知在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用案例 113
4.2 工業(yè)機(jī)器人多維力/力矩傳感器感知 116
4.2.1 工業(yè)機(jī)器人多維力/力矩傳感器信息處理 116
4.2.2 力/力矩傳感器在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用案例 117
4.3 工業(yè)機(jī)器人多傳感器信息融合感知 118
4.3.1 多傳感器信息融合系統(tǒng) 118
4.3.2 多傳感器信息融合應(yīng)用案例 120
習(xí)題 122

第5章 工業(yè)機(jī)器人智能控制 123
5.1 智能控制概述 123
5.2 智能運(yùn)動(dòng)控制 124
5.3 工業(yè)機(jī)器人的接觸操作控制 125
5.3.1 阻抗控制 125
5.3.2 接觸操作時(shí)固定點(diǎn)的力控制 127
習(xí)題 129

第6章 工業(yè)機(jī)器人智能操作 130
6.1 智能操作概述 130
6.2 智能操作關(guān)鍵技術(shù) 131
6.3 單臂和雙臂智能操作 133
6.4 工業(yè)機(jī)器人自主裝配案例 137
6.4.1 機(jī)器人自主裝配 137
6.4.2 機(jī)器人自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 138
習(xí)題 140

第7章 工業(yè)機(jī)器人智能監(jiān)控 141
7.1 機(jī)器人智能監(jiān)控概述 141
7.1.1 定義 141
7.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 143
7.2 機(jī)器人智能監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù) 144
7.2.1 數(shù)據(jù)采集 144
7.2.2 數(shù)據(jù)傳輸 145
7.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 147
7.2.4 數(shù)據(jù)智能分析處理 148
7.2.5 數(shù)字孿生 150
7.3 機(jī)器人智能監(jiān)控系統(tǒng)案例 151
7.3.1 需求分析與總體架構(gòu) 151
7.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 154
7.3.3 系統(tǒng)測(cè)試 165
習(xí)題 172

第8章 人機(jī)共融智能制造 173
8.1 人機(jī)協(xié)作概述 173
8.1.1 人機(jī)協(xié)作的發(fā)展歷史 173
8.1.2 人機(jī)協(xié)作的優(yōu)點(diǎn) 175
8.1.3 人機(jī)協(xié)作關(guān)鍵技術(shù) 175
8.1.4 人機(jī)協(xié)作的市場(chǎng)與未來展望 176
8.2 人機(jī)協(xié)作感知識(shí)別技術(shù) 177
8.2.1 環(huán)境感知與自主定位 177
8.2.2 人體動(dòng)作識(shí)別技術(shù) 177
8.2.3 人機(jī)協(xié)作工作空間的劃分與安全性 179
8.2.4 人機(jī)協(xié)作情境感知技術(shù) 180
8.2.5 多傳感器融合技術(shù) 181
8.3 人機(jī)協(xié)作認(rèn)知決策技術(shù) 181
8.3.1 認(rèn)知決策模型 182
8.3.2 機(jī)器學(xué)習(xí)與智能決策 183
8.3.3 情感認(rèn)知 186
8.4 人機(jī)協(xié)作安全問題 187
8.5 人機(jī)協(xié)作應(yīng)用案例 189
8.5.1 航空制造業(yè) 189
8.5.2 自動(dòng)化工廠 191
8.5.3 物流倉(cāng)儲(chǔ) 193
習(xí)題 195

第9章 云機(jī)器人 196
9.1 云機(jī)器人概述 196
9.2 云機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù) 196
9.2.1 5G通信技術(shù) 197
9.2.2 云-邊-端技術(shù) 198
9.2.3 人工智能技術(shù) 202
9.3 云機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu) 204
9.4 云機(jī)器人應(yīng)用研究 207
9.4.1 云機(jī)器人SLAM的應(yīng)用 207
9.4.2 云機(jī)器人語(yǔ)音交互的應(yīng)用 210
9.4.3 云機(jī)器人深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制的應(yīng)用 212
習(xí)題 214

第10章 工業(yè)機(jī)器人數(shù)字孿生 215
10.1 數(shù)字孿生概述 215
10.2 工業(yè)機(jī)器人數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu) 216
10.3 工業(yè)機(jī)器人數(shù)字孿生的技術(shù)基礎(chǔ) 218
10.3.1 虛擬建模技術(shù) 218
10.3.2 孿生數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與實(shí)時(shí)映射技術(shù) 221
10.3.3 遠(yuǎn)程運(yùn)維和狀態(tài)檢測(cè)技術(shù) 224
10.3.4 虛實(shí)交互與仿真預(yù)測(cè)技術(shù) 227
10.4 工業(yè)機(jī)器人的數(shù)字孿生開發(fā)手段 230
10.4.1 三維開發(fā)平臺(tái)選擇 230
10.4.2 通信傳輸框架設(shè)計(jì) 232
10.5 工業(yè)機(jī)器人的數(shù)字孿生開發(fā)案例 232
習(xí)題 247

第11章 智能工業(yè)機(jī)器人未來展望 248
11.1 智能工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 248
11.2 智能工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) 250
11.3 促進(jìn)智能工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的措施 252
習(xí)題 252

參考文獻(xiàn) 253