本書共5個項目，分別為創(chuàng)建工業(yè)機器人虛擬仿真工作站、工業(yè)機器人虛擬工作站的仿真操作、工業(yè)機器人工作站的離線編程與虛擬仿真、工業(yè)機器人圓形碼垛工作站的現(xiàn)場編程與實操以及工業(yè)機器人上下料工作站的現(xiàn)場編程與實操。其中，前3個項目側(cè)重離線編程技術(shù)，依賴于工業(yè)機器人虛擬仿真系統(tǒng)而展開具體學(xué)習(xí)活動；后2個項目側(cè)重于現(xiàn)場編程技術(shù)，依賴于真實工業(yè)機器人系統(tǒng)與現(xiàn)場環(huán)境而展開學(xué)習(xí)活動。
本書將虛擬工作站資源包、視頻、動畫、課件和圖片等數(shù)字資源，特別是教材中無法用“圖片+文字”方式描述清楚的內(nèi)容以二維碼形式嵌在相關(guān)知識點旁，讀者掃描二維碼即可下載獲取，隨時可觀看操作視頻講解、示范和動畫演示，實現(xiàn)了線上線下相結(jié)合的教學(xué)新模式。
本書適合作為本科院校和高等職業(yè)院校工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)、機電一體化技術(shù)和電氣自動化技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教材，也可以作為工程技術(shù)人員的職業(yè)技能培訓(xùn)、自學(xué)的參考資料。
配套13個虛擬仿真項目，方便學(xué)生自學(xué)，實現(xiàn)線上線下教學(xué)相結(jié)合；
以二維碼為載體，通過掃描二維碼即可下載虛擬工作站資源包、視頻、動畫、課件、圖片等數(shù)字資源；
基于項目化教學(xué)，通過任務(wù)驅(qū)動每一個教學(xué)單元的開展。
隨著我國人口結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、勞動力成本上升及加入WTO后所面臨挑戰(zhàn)的加劇，過去依靠“人口紅利”來迅速發(fā)展制造業(yè)等實體經(jīng)濟的機會已逐漸減少，迫使企業(yè)必須轉(zhuǎn)型升級以求生存和發(fā)展。工業(yè)機器人作為一種柔性、高效、可靠、可直接執(zhí)行動作的可編程自動化設(shè)備，是企業(yè)進行生產(chǎn)自動化改造、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的最佳選擇之一，目前已經(jīng)在各行各業(yè)得到大量的應(yīng)用，例如，機器人焊接工作站、機器人拋光打磨工作站、機器人上下料和碼垛工作站、機器人裝配工作站等。我國工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委和財政部聯(lián)合印發(fā)的《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》中提出，大力發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)，對于打造中國制造新優(yōu)勢，推動工業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快制造強國建設(shè)具有重要意義。
然而，據(jù)中國機器人網(wǎng)和浙江大學(xué)機器人研究中心等相關(guān)組織調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展遇到了工業(yè)機器人應(yīng)用型人才的結(jié)構(gòu)型矛盾和人才缺失問題，掌握工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用型人才已經(jīng)出現(xiàn)較大缺口。我國高等職業(yè)院校中工業(yè)機器人技術(shù)對口的專業(yè)近幾年才剛剛興起，相關(guān)課程建設(shè)經(jīng)驗不足，培養(yǎng)出的應(yīng)屆畢業(yè)生難以符合崗位的能力需求。
在這樣人才需求可觀的教育背景下，編寫一本基于項目化教學(xué)的、適用于本科及高等職業(yè)院校工業(yè)機器人課程教育的新形態(tài)工業(yè)機器人應(yīng)用教材，有利于高質(zhì)量地培養(yǎng)出具備工業(yè)機器人應(yīng)用能力的不可替代人才，真正滿足企業(yè)的技術(shù)人才需求。
本書正是在上述背景下籌備撰寫的，為工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)相關(guān)課程的配套教材，全書分為兩部分。前半部分側(cè)重離線編程技術(shù)，依賴于工業(yè)機器人虛擬仿真系統(tǒng)而展開具體學(xué)習(xí)活動，主要內(nèi)容包括離線編程技術(shù)與虛擬仿真的概念、離線編程軟件與虛擬仿真系統(tǒng)的安裝與使用、虛擬工作機器人工作站的創(chuàng)建、工業(yè)機器人的編程與參數(shù)設(shè)置，以及虛擬工業(yè)機器人工作站的仿真控制與運行等知識講解與操作說明。后半部分側(cè)重于現(xiàn)場編程技術(shù)，依賴于真實工業(yè)機器人系統(tǒng)與現(xiàn)場環(huán)境而展開學(xué)習(xí)活動，主要內(nèi)容包括工業(yè)機器人的安全操作，工業(yè)機器人外圍線路、氣管連接回路設(shè)計與連接，示教盒與控制器的認識與操作，機器人現(xiàn)場編程與調(diào)試，以及機器人運行-維護-保養(yǎng)等知識講解與操作指導(dǎo)。
本書編寫特點是，以項目為載體，通過任務(wù)驅(qū)動每一個教學(xué)單元的開展。全書編寫時既不破壞知識體系結(jié)構(gòu)，又以若干知識塊的形式分散在各個項目中，任務(wù)開展時的知識以夠用為準(zhǔn)，每個任務(wù)開展時用到的知識是零散的，但是回頭系統(tǒng)性學(xué)習(xí)時又能看到完整的知識體系。
本書既有通俗易懂的原理基礎(chǔ)知識講解（因為對抽象的原理知識進行了二次加工，配了大量的分析圖，并簡化了原理分析的公式），又對某一具體工業(yè)機器人產(chǎn)品的應(yīng)用進行了詳細的分析與介紹，例如，工業(yè)機器人本體結(jié)構(gòu)、電氣接線和編程語言語法等，是一本典型的理實一體化教材。
為了便于教學(xué)的開展，本書配套了大量的虛擬仿真素材供讀者下載練習(xí)之用，其中有大量的動畫、視頻和圖片等多媒體資源供讀者學(xué)習(xí)之用。以上素材資源都可以通過手機掃描二維碼下載獲取。
本書建議采用92學(xué)時開展相關(guān)課程的教學(xué)活動。具體學(xué)時分配建議見下表：序號內(nèi)容建 議 學(xué) 時1創(chuàng)建工業(yè)機器人虛擬仿真工作站82工業(yè)機器人虛擬工作站的仿真操作123工業(yè)機器人工作站的離線編程與虛擬仿真244工業(yè)機器人圓形碼垛工作站的現(xiàn)場編程與實操245工業(yè)機器人上下料工作站的現(xiàn)場編程與實操24
本書由黃金梭、沈正華擔(dān)任主編，楊弟平、張樂超擔(dān)任副主編。項目2整章、項目3整章以及項目4的部分實訓(xùn)任務(wù)、項目5的部分知識、實訓(xùn)任務(wù)由黃金梭編寫；項目4的知識部分由沈正華編寫；項目4的實訓(xùn)任務(wù)41由楊第平編寫；項目1、實訓(xùn)任務(wù)42由程向嬌編寫；項目5的知識51、知識52由張樂超編寫；項目5的知識53、知識54由王哲祿編寫；蘇紹興審閱了全書，并對本書的錯誤提出了改正意見。在本書編寫過程中，三菱電機自動化(中國)有限公司提供了許多寶貴的經(jīng)驗和建議，并提供了大量的素材，對教材的編寫工作給予了大力支持及指導(dǎo)；溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院的2015級自動化專業(yè)學(xué)生參與了教學(xué)素材的制作工作。在此一并表示感謝。
因編者水平有限，書中難免有錯漏之處，懇請讀者批評指正。
前言
項目1創(chuàng)建工業(yè)機器人虛擬仿真工作站
相關(guān)知識
知識1.1機器人離線編程與虛擬仿真概述
1.1.1離線編程與虛擬仿真的概念
1.1.2三菱工業(yè)機器人離線編程與仿真系統(tǒng)的構(gòu)成
1.1.3三菱工業(yè)機器人離線編程與仿真系統(tǒng)的軟件安裝
知識1.2機器人虛擬零部件的制作規(guī)范
1.2.1虛擬零部件概述
1.2.2虛擬終端執(zhí)行器的制作規(guī)范
1.2.3虛擬工件的制作規(guī)范
1.2.4虛擬行走臺的制作規(guī)范
知識1.3機器人工作站管理
1.3.1機器人管理軟件RT ToolBox3界面與功能介紹
1.3.2通信服務(wù)器
1.3.3機器人虛擬仿真器MELFA Works的界面與功能介紹
1.3.4工業(yè)機器人工作站的文件構(gòu)成
實訓(xùn)任務(wù)
實訓(xùn)任務(wù)1.1安裝三菱工業(yè)機器人離線編程與虛擬仿真系統(tǒng)
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)1.2創(chuàng)建虛擬零部件
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)1.3虛擬工業(yè)機器人工作站的創(chuàng)建與裝配
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
項目2工業(yè)機器人虛擬工作站的仿真操作
相關(guān)知識
知識2.1機器人坐標(biāo)系的構(gòu)成及數(shù)學(xué)表示
2.1.1空間點的表示
2.1.2空間向量的表示
2.1.3坐標(biāo)系的表示
2.1.4工業(yè)機器人坐標(biāo)系的構(gòu)成
知識2.2機器人坐標(biāo)系的運動變換與數(shù)學(xué)運算
2.2.1坐標(biāo)系的運動和變換矩陣
2.2.2坐標(biāo)系的齊次坐標(biāo)變換
2.2.3機器人坐標(biāo)系中的各種變換
2.2.4機器人位置數(shù)據(jù)的定義與運算
知識2.3機器人本體結(jié)構(gòu)介紹
知識2.4機器人JOG操作介紹
2.4.1JOG控制方式
2.4.2機器人本體的運動限制
知識2.5工業(yè)機器人編程概述
知識2.6機器人程序文件的概念
知識2.7機器人程序文件的創(chuàng)建
知識2.8機器人程序文件的下載
知識2.9插槽內(nèi)機器人程序文件的處理
實訓(xùn)任務(wù)
實訓(xùn)任務(wù)2.1體驗JOG操作與動作限制
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)2.2手動控制機器人裝配作業(yè)
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)2.3自動控制機器人裝配作業(yè)
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
項目3工業(yè)機器人工作站的離線編程與虛擬仿真
相關(guān)知識
知識3.1機器人編程語言概述
知識3.2標(biāo)識符
知識3.3注釋
知識3.4數(shù)據(jù)
3.4.1常量
3.4.2變量
知識3.5運算
知識3.6標(biāo)簽
知識3.7指令
3.7.1機器人動作的控制
3.7.2程序分支控制
3.7.3程序循環(huán)控制
3.7.4子程序調(diào)用控制
3.7.5各種定義指令
知識3.8狀態(tài)變量
3.8.1機器人位置相關(guān)的狀態(tài)變量
3.8.2坐標(biāo)位置相關(guān)的狀態(tài)變量
3.8.3速度、加速度相關(guān)的狀態(tài)變量
3.8.4系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)的狀態(tài)變量
3.8.5其他狀態(tài)變量
知識3.9函數(shù)
3.9.1數(shù)值函數(shù)
3.9.2三角函數(shù)
3.9.3字符串函數(shù)
3.9.4位置變量函數(shù)
實訓(xùn)任務(wù)
實訓(xùn)任務(wù)3.1機器人擰螺釘虛擬工作站的離線編程與虛擬仿真
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
四、任務(wù)拓展
實訓(xùn)任務(wù)3.2機器人立體倉庫虛擬工作站的離線編程和虛擬仿真
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)3.3工具坐標(biāo)系測算
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識分析
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)3.4工件坐標(biāo)系測算
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識分析
三、任務(wù)實施
項目4工業(yè)機器人圓形碼垛工作站的現(xiàn)場編程與實操
相關(guān)知識
知識4.1三菱工業(yè)機器人系統(tǒng)的構(gòu)成
知識4.2控制器面板構(gòu)成與功能（CR1D型控制器）
4.2.1前面板構(gòu)成
4.2.2后面板構(gòu)成
知識4.3控制器的常用電氣回路
4.3.1電氣規(guī)格
4.3.2工作電源
4.3.3緊急停止專用輸入/輸出
4.3.4停止專用輸入
4.3.5接地
知識4.4示教盒的面板構(gòu)成與功能
知識4.5示教盒的操作界面
知識4.6工業(yè)機器人本體類型
知識4.7工業(yè)機器人抓手
4.7.1抓手的電氣回路
4.7.2抓手的參數(shù)設(shè)置
4.7.3抓手的示教盒控制
4.7.4抓手的程序控制
知識4.8機器人本體的關(guān)節(jié)原點設(shè)置
實訓(xùn)任務(wù)
實訓(xùn)任務(wù)4.1手動控制機器人搬運物體
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)4.2碼垛工作站的電氣設(shè)計與連接
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)4.3機器人搬運單個工件——延時方式
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
四、任務(wù)拓展
實訓(xùn)任務(wù)4.4機器人搬運單個工件——傳感器檢測方式
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
四、任務(wù)拓展
實訓(xùn)任務(wù)4.5機器人循環(huán)碼垛多個工件——傳感器檢測方式
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
四、任務(wù)拓展
項目5工業(yè)機器人上下料工作站的現(xiàn)場編程與實操
相關(guān)知識
知識5.1機器人并行I/O擴展板
5.1.1板卡簡要介紹
5.1.2板卡外部接頭及連接電纜的引腳定義
5.1.3電氣規(guī)格與回路連接
知識5.2多任務(wù)處理功能
5.2.1多任務(wù)處理功能的基本概念
5.2.2多任務(wù)處理功能的使能設(shè)置
5.2.3多任務(wù)處理功能的基本類型
知識5.3全局變量
知識5.4機器控制權(quán)
實訓(xùn)任務(wù)
實訓(xùn)任務(wù)5.1上下料工作站之電氣設(shè)計與連接
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)5.2上下料工作站之系統(tǒng)狀態(tài)控制
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)知識鏈接
三、任務(wù)實施
實訓(xùn)任務(wù)5.3上下料工作站之供料單元控制
一、任務(wù)分析
二、相關(guān)
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