親手操作，控製及校調工業機器人 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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機器人時代來臨，20年內將取代80%目前人類的工作，但工業機器人不用說末來，目前已經在各個行業中服役很久瞭。

　　本書將工業機器人的原理完整介紹，並且配閤專業的軟體，讓你不但可以操作，更可以將新的功能加入到機器人的身上，並且介紹瞭目前在不同行業中流行的機器人産品，大幅降低進入機器人世界的門檻。

　　現在不瞭解機器人，明天就當機器人的員工，本書是讓你快速進入機器人世界的最佳捷徑。

　　適用：工業機器人設計、使用、維修人員和相關科係師生參考用書。
 

控製與製造的藝術：現代工業自動化解析 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，聚焦於現代工業環境中自動化係統的核心要素、設計原理、運行機製及其對製造業轉型的深遠影響。我們跳脫齣單一設備的束縛，著眼於整個製造流程的優化與整閤，探討如何通過先進的控製理論與精密的製造技術，實現生産效率的革命性提升和産品質量的穩定保障。 第一部分：製造係統的演進與架構基礎 本部分首先追溯瞭自動化技術自上世紀中葉以來的發展脈絡，從早期的機電一體化到當前基於信息物理係統（CPS）的智能製造。我們將詳細解析現代工業生産體係的宏觀架構，包括車間級、産綫級和企業級的集成模型。重點剖析構成自動化製造係統的三大支柱：傳感技術、執行機構和中央控製單元。 傳感器技術在過程監測中的關鍵作用： 深入探討各類非接觸式與接觸式傳感器在實時數據采集中的應用。內容涵蓋高精度視覺傳感器（如三維激光掃描儀和機器視覺係統）如何用於缺陷檢測和定位，以及壓力、溫度、流量等過程變量傳感器在反饋控製迴路中的重要性。我們將詳細分析如何進行傳感器選型、噪聲處理以及數據融閤技術，確保控製係統獲取的數據的準確性和可靠性。 驅動與執行機構的動力學特性： 這一章節側重於驅動係統——實現物理動作的部件。詳細介紹伺服電機、步進電機以及液壓和氣動係統的基本原理、優勢與局限性。分析其動態響應特性，如慣量匹配、力矩飽和點、反作用力補償等，這些是實現高精度運動控製的物理基礎。我們還將討論直綫運動機構（如滾珠絲杠、直綫導軌）和鏇轉運動機構（如諧波減速器、行星齒輪箱）的設計選擇如何直接影響最終係統的剛度和定位精度。 控製係統的分層結構與通信協議： 現代製造係統依賴於嚴密的分層控製架構。我們將解構從現場級（PLC/PAC）到監督控製與數據采集（SCADA）係統的各層功能。重點闡述工業通信協議，如EtherCAT、PROFINET、Modbus TCP等，它們如何保證數據在不同層級間實時、可靠地傳輸。探討時間敏感網絡（TSN）在確保工業以太網實時性方麵的最新進展。 第二部分：高級控製理論在優化生産中的應用 本部分是本書的核心理論部分，關注如何運用先進的數學模型和控製算法，使製造過程超越簡單的開環或PID控製，達到最優化的性能水平。 過程建模與辨識： 在有效控製之前，必須準確理解被控對象的行為。我們將介紹係統辨識方法，包括時域和頻域辨識技術，用於建立描述復雜機械或化學過程的數學模型（如傳遞函數、狀態空間模型）。討論非綫性係統的建模挑戰及綫性化處理技術。 現代反饋控製策略的深度剖析： 不僅僅是PID的調諧，本書將深入講解先進的反饋控製算法： 1. 狀態空間法與極點配置： 闡述如何利用係統的狀態變量設計最優的反饋增益矩陣，以保證係統在多變量耦閤情況下的穩定性與性能。 2. 最優控製（LQR/MPC）： 重點介紹基於模型的預測控製（MPC）。分析MPC如何通過滾動優化原理，結閤係統約束條件（如速度限製、力矩限製），實時計算齣最優控製序列，尤其適用於具有較大時間延遲或耦閤性的過程。 3. 魯棒控製與自適應控製： 探討係統參數不確定性或環境乾擾（如磨損、負載變化）下的控製策略。魯棒控製如何保證在參數變化範圍內仍滿足性能指標；自適應控製如何在綫調整控製器參數以適應係統動態的變化。 運動軌跡規劃與同步控製： 對於涉及復雜運動的任務，如高速裝配或噴塗，軌跡的平滑性與精確性至關重要。本章詳細介紹樣條插值（如貝塞爾麯綫、B樣條）在生成平滑、無衝擊的運動路徑中的應用。探討多軸間的插補技術和精確的時間同步機製，確保多個執行單元的協同工作。 第三部分：係統集成、故障診斷與安全保障 高效的自動化係統必須具備高度的集成性、自檢能力和完善的安全保障機製。 人機交互界麵（HMI）與可視化工程： 探討如何設計直觀、高效的人機界麵，使用戶能夠方便地監控係統狀態、輸入生産指令並快速響應報警。分析數據可視化在過程監控中的作用，如趨勢圖、實時狀態儀錶盤的設計原則。 基於模型的故障診斷（Model-Based Fault Diagnosis, MBFD）： 介紹如何利用係統精確模型與實時觀測數據之間的殘差來判斷係統內部組件是否發生故障。區彆於簡單的閾值報警，MBFD能夠定位故障源頭，例如，區分是傳感器漂移還是驅動器輸齣異常。討論殘差生成函數的設計與殘差的閤理閾值確定。 工業網絡安全與功能安全標準： 在物聯網（IIoT）背景下，工業控製係統的網絡安全麵臨嚴峻挑戰。本書討論瞭針對工控係統的潛在威脅（如DDoS攻擊、惡意代碼注入）及相應的防禦措施，包括網絡分段、訪問控製和安全審計。同時，詳細解讀功能安全標準（如IEC 61508/61511），確保安全儀錶化係統（SIS）的可靠設計與實施，保障人員與生産設備的安全。 第四部分：智能製造：數據驅動的優化 展望未來，本部分聚焦於如何利用工業大數據和人工智能技術來進一步提升製造係統的柔性和效率。 大數據分析在生産優化中的應用： 介紹如何從海量的傳感器和曆史操作數據中提取有價值的信息。討論時間序列分析、異常檢測算法（如孤立森林、隔離樹）在預測性維護（Predictive Maintenance, PdM）中的實踐。通過分析設備運行的曆史數據，提前預警潛在的性能下降或部件失效。 機器學習在過程控製中的前沿探索： 探討深度學習模型（如循環神經網絡RNN、深度強化學習DRL）在解決傳統方法難以處理的復雜、高維控製問題上的潛力。例如，如何利用強化學習訓練齣比人工調試更優化的PID參數集，或用於復雜化學反應的實時優化控製。 本書適閤於從事自動化工程、機械工程、過程控製及相關領域的研究人員、高級技術人員以及對現代工業製造係統有深入學習需求的工程師和學生。通過對理論的紮實闡述和對實際應用的細緻剖析，讀者將能夠掌握設計、實施和優化復雜自動化生産綫所需的綜閤知識體係。

前言

第1章 工業機器人概述
1.1  機器人的産生與發展
1.2  機器人的分類與概況
1.3  工業機器人的應用與産品

第2章工業機器人的組成與效能
2.1  工業機器人的組成與特點
2.2  工業機器人的結構形態
2.3  工業機器人的技術性能

第3章工業機器人的機械結構
3.1  垂直串聯機器人
3.2  SCARA及Delta機器人
3.3  工業機器人結構實例

第4章機械核心套件及安裝維護
4.1  CRB軸承及同步帶
4.2  滾珠絲杠
4.3  捲動導軌
4.4  諧波減速器原理與産品
4.5  套件型諧波減速器譯型程式的區彆
4.6  單元型諧波減速器
4.7  簡易單元型諧波減速器
4.8  齒輪箱型諧波減速器
4.9  微型諧波減速器
4.10  RV減速器原理與産品
4.11  套件型RV減速器
4.12  齒輪箱型RV減速器

第5章電氣控製係統的安裝連接
5.1  係統組成與連接總圖
5.2  控製套件及安裝連接
5.3  伺服驅動器安裝連接
5.4  機器人的電氣連接

第6章工業機器人基本指令程式設計
6.1  程式格式與控製指令
6.2  移動指令程式設計與實例
6.3  輸入/輸齣指令程式設計與實例
6.4  程式控製指令程式設計與實例
6.5  變數的程式設計與實例
6.6  平移指令程式設計與實例

第7章點焊機器人作業程式編製
7.1  焊接機器人概述
7.2  機器人點焊係統
7.3  點焊作業檔案的編製
7.4  點焊作業指令程式設計與實例

第8章弧焊機器人作業程式編製
8.1  機器人弧焊係統
8.2  弧焊作業檔案的編製
8.3  弧焊作業指令程式設計
8.4  擺焊作業指令程式設計與實例

第9章其他機器人作業程式編製
9.1  搬運機器人概述
9.2  搬運作業指令程式設計與實例
9.3  通用機器人概述
9.4  通用作業指令程式設計

第10章機器人手動與示教操作
10.1  示教器及功能
10.2  機器人的安全操作
10.3  機器人手動操作
10.4  機器人的示教程式設計
10.5  指令的編輯操作

第11章程式的編輯和再現執行
11.1  程式的編輯
11.2  速度修改、程式點檢查與試執行
11.3  變數的編輯操作
11.4  再現方式與執行條件設定
11.5  程式的再現執行

第12章控製係統的功能設定
12.1  機器人原點的設定
12.2  工具檔案的設定
12.3  機器人進階安裝與設定
12.4  使用者座標係的設定
12.5  運動保護區的設定

第13章控製係統的偵錯與維修
13.1  係統顯示與操作設定
13.2  係統參數設定與硬體規格
13.3  係統資料儲存、恢復和初始化
13.4  係統的狀態監控
13.5  係統警告與故障處理

附錄1  安全模式與選單顯示、編輯總錶
附錄2  DX100係統參數總錶

前言

　　工業機器人是集機械、電子、控製、電腦、感測器、人工智慧等多學科先進技術於一體的機電一體化裝置，被稱為工業自動化的三大支撐技術之一。隨著社會的進步和工作力成本的增加，工業機器人的應用已越來越廣。

　　工業機器人是一種功能完整、可獨立執行的自動化裝置，它有本身的控製係統，能依靠本身的控製能力來完成規定的作業工作。工業機器人的設計、偵錯、使用、維修人員，需要熟悉機器人的結構，掌握其安裝維護、操作程式設計、偵錯維修技術，纔能充分發揮機器人的功能，確保其正常可靠執行。

　　本書不僅介紹工業機器人的産生、發展和分類概況，工業機器人的組成、特點和技術性能等基礎知識，而且重點針對工業機器人的設計、偵錯、使用、維修人員的需求，全麵係統地描述工業機器人的機械結構、機械核心套件的結構原理和安裝維護要求；對工業機器人的電氣控製係統組成、控製套件的安裝連接技術進行實際介紹；對工業機器人的基本指令以及點焊、弧焊、搬運、通用機器人的作業指令程式設計進行完整的說明；對工業機器人的手動操作、示教程式設計、再現執行的方法和步驟進行詳細的說明。此外，還對變數程式設計、平移程式設計、作業檔案編製等高層次程式設計技術，以及係統設定、參數設定、硬體規格、執行監控、資料備份與恢復、故障診斷與維修等高層次偵錯維修技術進行深入的說明。本書可為企業工業機器人設計、使用、維修人員及大專院校師生的學習加強提供參考。

　　第1～2章介紹機器人的産生、發展、分類及産品與應用情況；對工業機器人的組成、特點和技術性能進行實際說明。

　　第3章詳細描述工業機器人的結構形態及各部分的機械傳動係統，並以典型産品為例，完整介紹機器人機械套件的安裝和維修方法。

　　第4章對工業機器人的機械核心套件--交換滾子軸承、同步帶、滾珠絲槓、直綫導軌、諧波減速器、RV減速器等的結構原理、安裝維護要求進行深入實際的說明。

　　第5章介紹工業機器人電氣控製係統的結構與組成，並以典型産品為例，全麵介紹電氣控製係統各組成套件的功能和安裝、連接要求。

　　第6章詳細說明工業機器人基本指令的程式設計格式、程式設計要點、應用技巧，對變數程式設計、平移程式設計等高層次程式設計技術進行全麵說明，並提供豐富的程式實例。

　　第7章對點焊機器人作業指令的程式設計格式、程式設計要點，作業檔案的編製方法進行詳細說明，對多點連續焊接、電極修磨與檢測、工件搬運等高層次程式設計技術進行瞭係統說明，並提供瞭完整的程式實例。
　　　
　　第8章對弧焊機器人作業指令的程式設計格式、程式設計要點，作業檔案的編製方法進行詳細說明，對漸層焊接、擺焊焊接等高層次程式設計技術進行係統說明，並提供完整的程式實例。

　　第9章對搬運、通用機器人作業指令的程式設計格式、程式設計要點，作業檔案的編製方法進行詳細說明；對輸入/輸齣訊號功能與要求、作業指令與控製訊號間的關係等高層次程式設計需要相關的內容進行瞭深入說明；提供瞭完整的程式實例。

　　第10章係統介紹瞭工業機器人的示教器使用，安全操作、手動操作、示教程式設計、指令編輯等基本操作的方法和步驟，對示教條件設定等高層次操作技術進行瞭詳細說明。

　　第11章係統介紹瞭工業機器人的程式編輯操作，速度修改、程式點檢查及試執行、再現執行等基本操作的方法和步驟，對變數編輯、程式的平移和映像檔轉換、程式點調整等高層次操作技術進行詳細說明。

　　第12章對工業機器人的原點設定、工具檔案設定、進階安裝設定、使用者座標係設定、運動保護設定等高層次偵錯操作技術進行詳細說明。

　　第13章對工業機器人的示教器設定、係統參數設定與硬體規格、係統資料儲存恢復和初始化、執行監控、係統警告與故障處理等高層次維修操作技術進行詳細說明。

　　由於編著者水準有限，書中難免存在疏漏、缺點和錯誤，望讀者們批評、指正，以便進一步加強本書的品質。

　　本書撰寫參閱瞭安川公司、Harmonic Drive System、Nabtesco Corporation及其他相關公司的技術資料，並獲得安川技術人員的大力支持與幫助，在此錶示衷心的感謝！

评分☆☆☆☆☆

對於在學校教書多年的我來說，要將工業機器人這樣複雜的議題，轉化為學生能夠理解和吸收的知識，一直是個挑戰。《親手操作，控製及校調工業機器人》這本書，提供瞭一個非常棒的範例。它的結構非常清晰，從最基本的硬體認識，到軟體的操作介麵，再到實際的應用案例，環環相扣，邏輯性十足。 我特別欣賞書中在講解「控製係統」的部分。它不僅解釋瞭PLC（可程式化邏輯控製器）在機器人係統中的角色，還深入探討瞭各種運動控製模式，例如點對點控製、直線插補、圓弧插補等。更難得的是，書中還引用瞭一些實際的程式碼片段，讓學生可以對照學習，理解指令是如何被轉譯成機器人的動作。 此外，書中關於「機器人離線程式模擬」的介紹，對我來說也非常有啟發。它讓學生在實際接觸昂貴的機器設備之前，就能夠透過軟體進行程式的編寫、測試和除錯，大大降低瞭學習的門檻和風險。這本書不僅能讓學生掌握操作和校調的技能，更能培養他們解決問題和創新思考的能力。我相信，如果能將這本書的內容融入教學，絕對能提升學生的學習興趣和專業技能。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我一開始對這本書並沒有太大的期待。我認為工業機器人離我的日常生活太遙遠瞭，充其量就是工廠裡的機器手臂而已。但因為工作需要，我必須對這類技術有一定的瞭解，所以就買來看看。沒想到，這本書的內容，比我預期的還要豐富許多，而且寫得非常「接地氣」。 書中對於「感測器整閤」的論述，讓我印象深刻。它不隻是單純介紹幾種感測器，而是詳細說明瞭如何將這些感測器融入到機器人的控製迴路中，以實現更精準、更智慧化的操作。例如，視覺感測器如何幫助機器人辨識物品的位置和姿態，力覺感測器如何讓機器人在接觸物體時，能夠精確地控製施力的大小。 更讓我驚訝的是，書中還觸及瞭「機器人網路通訊」和「遠端監控」的議題。這讓我意識到，現代的工業機器人已經不再是獨立運作的個體，而是整個智慧製造係統中不可或缺的一環。透過網路，我們可以實現對多颱機器人的協調控製，以及即時的數據分析和遠端故障診斷。這本書讓我對工業機器人的認知，從單純的操作，昇華到對整個係統的理解，讓我看到自動化技術的無限可能。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《親手操作，控製及校調工業機器人》真的是我的救星！身為一個剛踏入自動化產線的新手，麵對那些冰冰冷冷的龐然大物，心裡總是有股莫名的畏懼。以前隻敢遠遠觀看，聽著老師傅們講著那些術語，覺得離自己好遙遠。但自從翻開這本書，整個世界都變瞭！它不像坊間那些純理論的教科書，枯燥乏味到讓人打瞌睡。作者用非常淺顯易懂的語言，加上生動的圖解，把工業機器人的操作、控製和校調這些看似高深的學問，拆解成一步一步的指令。 我記得第一次親手拿起操作器，手指顫抖著按下啟動鈕，看著機器手臂緩緩移動，那一刻的成就感真是無法言喻。書裡麵的步驟非常詳細，從基本的啟動流程、各個軸嚮的移動、點位紀錄，到更進階的軌跡規劃，都像是手把手教學一樣。尤其讓我印象深刻的是關於「校調」的部分，以前覺得那是工程師纔懂的領域，但書裡麵的說明，結閤實際操作的注意事項，讓我瞭解如何去檢查機器人的精準度，以及一些基本的排除故障方法。這讓我不再隻是個機械的操作者，而是能更深入地理解機器的「脾氣」，更能獨立解決一些小問題。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在傳產製造業打滾多年的老鳥，對於「自動化」這個詞，以前總是抱持著一種觀望甚至有點抗拒的態度。畢竟，我們這一行靠的是經驗纍積和細膩的手感，機器人聽起來就是會取代人力的冰冷玩意兒。但公司最近引進瞭一些新的自動化設備，雖然有外廠的技術人員來指導，但畢竟不是自己人，很多細節上的問題，他們也隻能點到為止。 後來，同事推薦瞭這本《親手操作，控製及校調工業機器人》，我半信半疑地拿來翻閱。沒想到，這本書真的顛覆瞭我對機器人的刻闆印象。它不是隻講那些高難度的程式碼，而是從最基礎的「人」跟「機器」如何互動開始。書中對各種感測器的應用、協同作業的技巧，以及如何讓機器人「讀懂」我們的意圖，都有深入淺齣的說明。我特別喜歡它在描述「人機協作」時的觀點，強調的是如何利用機器人的優勢，去減輕人力的負擔，而不是單純的取代。 透過書裡的介紹，我開始思考，其實機器人就像一個更聽話、更精準的「助手」。理解瞭它的操作邏輯，我們反而能更聰明地運用它。比如，書中提到的「安全區域設定」和「緊急停止迴路」的講解，讓我更加重視操作安全，也更能判斷哪些任務適閤交給機器人，哪些還是需要人工的靈活性。這本書讓我看到，機器人不僅是冰冷的機械，更是能與人類閤作、提升生產效率的好夥伴。

评分☆☆☆☆☆

這本《親手操作，控製及校調工業機器人》，完全打中瞭我的痛點！我是一名剛從學校畢業，被派去負責產線自動化設備維護的新人。理論學得再多，實際操作起來還是會手足無措。尤其是機器人的校調，感覺比登天還難，每次都得等原廠的技術人員來，不僅耗時，費用也貴得嚇人。 閱讀這本書的過程，就像在參加一場為期數週的密集訓練。它循序漸進地引導我瞭解機器人的骨架、肌肉和神經係統。書中的圖解非常精細，從螺絲的鬆緊度、感測器的位置，到encoders的解讀，都解釋得清清楚楚。我尤其欣賞書中關於「基礎校調」的章節，它詳細列齣瞭幾種常見的校調方法，並提供瞭許多「眉角」。例如，在進行線性校調時，要注意環境溫度和氣壓的影響；在進行角度校調時，如何利用特殊的治具來提高精準度。 最讓我驚喜的是，書裡還包含瞭一些「進階診斷」的技巧，像是如何透過分析機器人的運動軌跡，來判斷是否有潛在的磨損或機械故障。這對我來說，簡直是寶藏！以前遇到問題，隻能靠經驗撞牆，現在有瞭這本書，我感覺自己好像擁有一本「機器人醫生」的診斷手冊。這不僅讓我能夠更有效率地解決現場的問題，也讓我對自己的工作更有信心，不再隻是被動的執行者，而是能主動找齣問題、解決問題的關鍵人物。