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《機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)及應(yīng)用技術(shù)》是一本理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的圖書，通過9章內(nèi)容，全方位解讀了機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的相關(guān)知識。從機(jī)器人組成開始講解，逐漸引入到機(jī)器人的感知系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，整合電機(jī)學(xué)、氣壓與液壓控制、機(jī)器人機(jī)構(gòu)等與伺服控制系統(tǒng)密不可分的相關(guān)技術(shù)，從基礎(chǔ)知識到實(shí)例應(yīng)用分析，讓讀者全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)伺服控制技術(shù)。全書核心內(nèi)容包括機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)、直流伺服控制系統(tǒng)、交流伺服控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器與運(yùn)動控制器、氣動伺服控制系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)、視覺伺服控制系統(tǒng)等。本書適合機(jī)器人、機(jī)電一體化專業(yè)的高校師生以及從事制造業(yè)機(jī)器人方向相關(guān)工作的技術(shù)人員閱讀參考。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和移動應(yīng)用等新一輪信息技術(shù)的發(fā)展，全球化工業(yè)革命開始提上日程，工業(yè)轉(zhuǎn)型開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段。在中國，智能制造的提出、《中國制造2025》戰(zhàn)略綱領(lǐng)的出臺，表明國家開始積極行動起來，把握新一輪工業(yè)發(fā)展機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化轉(zhuǎn)型。
智能制造把制造自動化的概念擴(kuò)展到更加柔性化、智能化和高度集成化。而機(jī)器人是高端智能裝備的代表，被喻為制造業(yè)皇冠頂端的明珠。在傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)被寄予厚望。2015年世界機(jī)器人大會在北京舉行，中國將機(jī)器人和智能制造納入了國家科技創(chuàng)新的優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來，政策、資金及許多資源都在迅速向機(jī)器人和智能制造傾斜。
伺服系統(tǒng)是高端裝備、智能制造裝備實(shí)現(xiàn)自動控制的核心功能部件，機(jī)器人的工作表現(xiàn)受伺服系統(tǒng)影響極大，因而精密伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)一直都是評價(jià)機(jī)器人先進(jìn)性的首要因素。國外先進(jìn)伺服系統(tǒng)已經(jīng)能夠很好地適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用的需求，其研發(fā)資源集中在個別高端應(yīng)用及整體性能提升方面，處于精雕細(xì)刻階段。在工業(yè)4.0的大背景下，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)任重而道遠(yuǎn)，還需努力追趕。
本書結(jié)合機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的基本概念及相關(guān)應(yīng)用。全書共分9章：第1章簡要介紹機(jī)器人相關(guān)的一些背景資料及基本知識；第2章主要介紹機(jī)器人系統(tǒng)的組成；第3～5章分別介紹步進(jìn)電機(jī)、直流伺服和交流伺服系統(tǒng)的工作原理及其在機(jī)器人開發(fā)中的應(yīng)用；第6章主要介紹伺服驅(qū)動器和運(yùn)動控制器的相關(guān)原理及應(yīng)用；第7～8章分別介紹氣動伺服和液壓伺服的基本原理及其在機(jī)器人開發(fā)中的應(yīng)用；第9章主要介紹機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)相關(guān)理論。
本書可供機(jī)器人研究開發(fā)及相關(guān)從業(yè)人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。
由于作者理論和技術(shù)水平所限，本書難免有不妥之處，敬請讀者批評指正。

編著者

第1章緒論1
1.1機(jī)器人發(fā)展歷史1
1.2機(jī)器人基礎(chǔ)知識4
1.2.1機(jī)器人定義4
1.2.2機(jī)器人分類4
1.2.3機(jī)器人主要參數(shù)8
1.3伺服控制系統(tǒng)10
1.3.1伺服控制系統(tǒng)定義10
1.3.2伺服控制系統(tǒng)發(fā)展歷史10
1.3.3伺服控制系統(tǒng)組成11
1.3.4伺服控制系統(tǒng)性能要求12
1.3.5伺服控制系統(tǒng)分類12
1.3.6伺服控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢15
1.4機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)17
1.4.1機(jī)器人控制系統(tǒng)17
1.4.2機(jī)器人控制系統(tǒng)特點(diǎn)17
1.4.3機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)概述18

第2章機(jī)器人組成19
2.1機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)19
2.1.1機(jī)器人本體材料20
2.1.2機(jī)器人的臂、腕和手20
2.1.3機(jī)器人的移動機(jī)構(gòu)22
2.1.4機(jī)器人的軀干27
2.1.5機(jī)器人的關(guān)節(jié)29
2.2機(jī)器人的感知系統(tǒng)31
2.3機(jī)器人的控制系統(tǒng)32
2.3.1機(jī)器人的控制器32
2.3.2機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)33
2.3.3機(jī)器人的控制系統(tǒng)軟件35
2.3.4機(jī)器人專用操作系統(tǒng)35
2.3.5智能機(jī)器人控制系統(tǒng)36
2.4機(jī)器人的驅(qū)動系統(tǒng)37
2.4.1驅(qū)動方式37
2.4.2驅(qū)動元件38
2.4.3驅(qū)動機(jī)構(gòu)39
2.5機(jī)器人的電源系統(tǒng)40
2.5.1電池40
2.5.2直流穩(wěn)壓電源41

第3章機(jī)器人步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)43
3.1步進(jìn)電機(jī)43
3.1.1步進(jìn)電機(jī)的發(fā)展歷史43
3.1.2步進(jìn)電機(jī)的分類44
3.1.3步進(jìn)電機(jī)的工作原理45
3.1.4反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性49
3.1.5步進(jìn)電機(jī)的操作模式53
3.2步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電源54
3.2.1驅(qū)動電源的基本要求54
3.2.2驅(qū)動電源組成55
3.2.3驅(qū)動器的使用62
3.3步進(jìn)電機(jī)的控制64
3.3.1步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制64
3.3.2步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制66
3.3.3步進(jìn)電機(jī)的最佳點(diǎn)位控制66
3.4步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)及選用原則68
3.4.1步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)68
3.4.2步進(jìn)電機(jī)的選用原則69
3.5步進(jìn)電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析69
3.5.1變電站軌道式巡檢機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)69
3.5.2玻璃幕墻清洗機(jī)器人爬壁裝置及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)75

第4章機(jī)器人直流伺服控制系統(tǒng)84
4.1直流伺服電機(jī)84
4.1.1直流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史84
4.1.2直流伺服電機(jī)的工作原理85
4.1.3直流伺服電機(jī)的分類86
4.1.4直流伺服電機(jī)的控制87
4.1.5直流伺服電機(jī)的主要特性89
4.1.6無刷直流伺服電機(jī)91
4.2直流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)93
4.2.1調(diào)速指標(biāo)93
4.2.2單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)95
4.2.3雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)99
4.3直流伺服電機(jī)調(diào)壓調(diào)速技術(shù)102
4.3.1晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)102
4.3.2脈寬調(diào)制（PWM）直流調(diào)速系統(tǒng)104
4.4直流伺服電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析109
4.4.1電驅(qū)動四足機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)109
4.4.2室內(nèi)全向移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)114
4.4.3管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動控制研究121

第5章機(jī)器人交流伺服控制系統(tǒng)129
5.1交流伺服電機(jī)129
5.1.1交流伺服電機(jī)的發(fā)展歷史129
5.1.2交流伺服電機(jī)的分類131
5.1.3交流伺服電機(jī)的工作原理132
5.1.4交流伺服電機(jī)的運(yùn)行特性134
5.1.5交流伺服電機(jī)的主要性能指標(biāo)137
5.1.6交流伺服電機(jī)的控制方法138
5.2交流伺服系統(tǒng)138
5.2.1交流伺服系統(tǒng)的組成138
5.2.2交流伺服系統(tǒng)的分類139
5.2.3交流伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)140
5.2.4交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢141
5.3交流電機(jī)的速度控制142
5.3.1交流電機(jī)調(diào)速方法142
5.3.2變頻器146
5.3.3變頻調(diào)速技術(shù)151
5.3.4變頻器的選用156
5.4交流伺服電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用實(shí)例分析157
5.4.1桁架式機(jī)器人交流伺服系統(tǒng)157
5.4.2基于ARM的碼垛機(jī)器人關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)研究169
5.4.3果蔬大棚巡檢機(jī)器人移動平臺的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究177

第6章伺服驅(qū)動器與運(yùn)動控制器188
6.1伺服驅(qū)動器188
6.1.1伺服驅(qū)動器的發(fā)展歷史188
6.1.2伺服驅(qū)動器的工作原理189
6.1.3伺服驅(qū)動與變頻驅(qū)動192
6.1.4伺服電機(jī)的選用194
6.1.5伺服驅(qū)動器的使用196
6.1.6伺服驅(qū)動器的測試平臺205
6.1.7智能伺服驅(qū)動器206
6.2運(yùn)動控制器208
6.2.1運(yùn)動控制系統(tǒng)209
6.2.2運(yùn)動控制器的發(fā)展211
6.2.3運(yùn)動控制器的主要功能212
6.2.4運(yùn)動控制器的分類213
6.2.5運(yùn)動控制器的設(shè)計(jì)實(shí)例213
6.2.6運(yùn)動控制卡222
6.3驅(qū)控一體化技術(shù)233
6.3.1驅(qū)控一體化技術(shù)的發(fā)展234
6.3.2多軸機(jī)器人軌跡與伺服一體化控制器設(shè)計(jì)實(shí)例234

第7章機(jī)器人氣動伺服控制系統(tǒng)249
7.1發(fā)展概況249
7.1.1氣動技術(shù)的發(fā)展249
7.1.2氣動伺服技術(shù)的發(fā)展250
7.1.3氣動伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)251
7.2氣壓傳動系統(tǒng)251
7.2.1氣源裝置252
7.2.2氣動控制元件254
7.2.3氣動執(zhí)行元件260
7.3氣動伺服系統(tǒng)262
7.3.1氣動伺服系統(tǒng)的形式263
7.3.2基于氣動柔順控制的助餐機(jī)械手的研究實(shí)例265
7.3.3虛擬現(xiàn)實(shí)氣動上肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人系統(tǒng)研究實(shí)例271

第8章機(jī)器人液壓伺服控制系統(tǒng)283
8.1液壓技術(shù)283
8.1.1液壓系統(tǒng)的發(fā)展283
8.1.2液壓伺服系統(tǒng)的發(fā)展284
8.1.3液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)285
8.2液壓伺服系統(tǒng)286
8.2.1液壓控制系統(tǒng)286
8.2.2液壓伺服系統(tǒng)的組成288
8.2.3液壓伺服系統(tǒng)的分類288
8.2.4液壓伺服系統(tǒng)的主要設(shè)備289
8.3電液伺服系統(tǒng)291
8.3.1電液伺服系統(tǒng)的組成292
8.3.2電液伺服閥292
8.3.3一種液壓驅(qū)動上肢外骨骼機(jī)器人設(shè)計(jì)實(shí)例293
8.3.4液壓四足機(jī)器人驅(qū)動控制與行走研究實(shí)例308

第9章機(jī)器人視覺伺服控制系統(tǒng)315
9.1視覺伺服的發(fā)展315
9.2視覺伺服系統(tǒng)的組成及分類316
9.2.1視覺伺服系統(tǒng)的組成316
9.2.2視覺伺服系統(tǒng)的分類316
9.3視覺伺服系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例319
9.3.1服務(wù)機(jī)器人視覺伺服控制方法研究實(shí)例319
9.3.2基于視覺伺服的三軸機(jī)械裝置控制實(shí)例330

參考文獻(xiàn)340

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