本書以SolidWorks為設(shè)計平臺,介紹了7個機(jī)器人相關(guān)工作站的三維設(shè)計與仿真項目。項目一介紹SolidWorks的基本概況,包括軟件安裝、界面認(rèn)知和各功能塊的使用等,項目二介紹二維草圖的繪制,項目三介紹工業(yè)機(jī)器人本體建模的思路、原理和步驟,項目四在項目三基礎(chǔ)上對機(jī)器人本體進(jìn)行裝配,項目五介紹了機(jī)器人末端工具的設(shè)計與安裝,項目六以前期機(jī)器人本體為載體,介紹了外圍工作站的設(shè)計方法和過程,項目七介紹了工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動仿真。各章節(jié)要素齊全、邏輯清晰、內(nèi)容充實。本書適合普通本科機(jī)器人工程、智能制造工程、自動化、機(jī)械電子工程、電氣及其自動化工程等相關(guān)專業(yè)學(xué)生作為教材使用,也可供高等職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等專業(yè)師生學(xué)習(xí),還可供從事工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)、調(diào)試與現(xiàn)場維護(hù)的工程師閱讀參考。
1.在原有機(jī)械制圖和二維設(shè)計基礎(chǔ)上,打造以機(jī)器人典型工作站為特色章節(jié),結(jié)合智能制造產(chǎn)線,實現(xiàn)了理、實、虛一體化教學(xué);2.首次以機(jī)器人工作站和智能制造產(chǎn)線為應(yīng)用對象,通過項目式教學(xué)方式突破教學(xué)重難點;3.市場上暫無與機(jī)器人設(shè)計相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用型教材,既可以作為本科生(含應(yīng)用型本科)開展教科研學(xué)習(xí)資源,又可作為高職院校學(xué)生獲取機(jī)器人工作站三維設(shè)計核心技術(shù)技能。
近年來,隨著中國制造2025和德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略穩(wěn)步推進(jìn),我國機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)業(yè)如雨后春筍般呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,推動了工業(yè)產(chǎn)業(yè)智能升級和制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程,已成為全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的重要切入點。同時,隨著每年高等教育新工科專業(yè)的設(shè)立,機(jī)器人相關(guān)專業(yè)課程建設(shè)也迎來良好契機(jī),不僅包括機(jī)器人工程、智能制造工程和機(jī)械工程等本科專業(yè),還包括工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和智能制造技術(shù)等?茖I(yè)。本書正是在此背景下組織編寫的,極大地改善了高校開展機(jī)器人及應(yīng)用生產(chǎn)線的設(shè)計參考資料的資源庫,服務(wù)各相關(guān)專業(yè)制定合適的機(jī)器人人才培養(yǎng)方案和學(xué)科建設(shè)規(guī)劃。本書共包括7個機(jī)器人相關(guān)工作站三維設(shè)計與仿真項目,項目一介紹SolidWorks的基本概況,包括軟件安裝、界面認(rèn)知和各功能塊的使用等,項目二介紹二維草圖的繪制,項目三介紹工業(yè)機(jī)器人本體建模的思路、原理和步驟,項目四在項目三基礎(chǔ)上對機(jī)器人本體進(jìn)行裝配,項目五介紹了機(jī)器人末端工具的設(shè)計與安裝,項目六以前期機(jī)器人本體為載體,介紹了外圍工作站的設(shè)計方法和過程,項目七介紹了工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動仿真。各章節(jié)要素齊全、邏輯清晰、內(nèi)容充實。本書獲得了武昌工學(xué)院的教材立項,其主要特色如下:(1)理實虛一體化,知行合一。通過本書的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅可以把機(jī)器人技術(shù)理論中抽象的工業(yè)場景轉(zhuǎn)化為三維實體,在真實的機(jī)器人設(shè)計平臺中進(jìn)行設(shè)計,而且可以在虛擬的SolidWorks環(huán)境中,利用3D結(jié)構(gòu)的物理仿真和3D可視化窗口觀察設(shè)計效果。這樣的設(shè)計方式能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力,為在新工科背景下提高機(jī)器人工程人才質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。(2)采用SolidWorks模塊化的建模方式,設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的通用性。本書引導(dǎo)學(xué)生在解決一個復(fù)雜系統(tǒng)問題時,自外向內(nèi)逐層把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分成若干模塊,每個模塊實現(xiàn)一個特定的設(shè)計功能,所有的模塊按某種方法組裝起來,成為一個機(jī)器人整體。(3)本書中的設(shè)計大部分按照機(jī)器人設(shè)計原理、設(shè)計內(nèi)容、注意事項的結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫,每個設(shè)計均提供配套源代碼和設(shè)計報告模板。課上老師講解設(shè)計原理和設(shè)計內(nèi)容,并提供結(jié)構(gòu)設(shè)計和仿真設(shè)計多個SolidWorks模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計要求學(xué)生將理論轉(zhuǎn)化為SolidWorks指令,仿真設(shè)計以小組為單位,將仿真設(shè)計的程序移植到平臺上,對比設(shè)計結(jié)果。學(xué)生可直接在電子版的設(shè)計報告上填寫設(shè)計過程的實現(xiàn)和設(shè)計結(jié)果的分析等相關(guān)內(nèi)容。(4)遵循階梯式的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。本書中的設(shè)計由淺到深,從機(jī)器人基礎(chǔ)草圖的設(shè)計、機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)器人工作站系統(tǒng)設(shè)計到機(jī)器人系統(tǒng)仿真,逐漸深化知識體系、固化學(xué)習(xí)效果,不斷激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,充實學(xué)習(xí)者的獲得感。機(jī)器人工作站三維仿真設(shè)計本書由武昌工學(xué)院梅志敏、張融和武昌首義學(xué)院李碩擔(dān)任主編,由武昌工學(xué)院李家偉、文華學(xué)院陳艷、武漢商學(xué)院陳鑫和武漢東湖學(xué)院熊穎清擔(dān)任副主編。其中,項目一由梅志敏編寫,項目二由張融編寫,項目三由李碩編寫,項目四由陳艷編寫,項目五由陳鑫編寫,項目六由熊穎清編寫,項目七由舒慧編寫。他們都來自機(jī)器人專業(yè)教學(xué)一線,具有豐富的機(jī)器人工作站應(yīng)用經(jīng)驗。本書結(jié)合其所從事的教學(xué)與多年行業(yè)工作經(jīng)驗,借鑒國內(nèi)外同行*新研究成果,為滿足新時期應(yīng)用型本科教育機(jī)器人專業(yè)教學(xué)改革與發(fā)展的具體要求而編寫。本書配有PPT、機(jī)器人相關(guān)設(shè)計的源文件、習(xí)題等資源,以二維碼形式供讀者參考學(xué)習(xí)。本書適合作為機(jī)器人相關(guān)專業(yè)的教材,也可供機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用崗位的工程技術(shù)人員參考。本書在編寫過程中獲得了各兄弟院校(編委會成員所在院校)的大力支持,在此一并致謝。由于時間有限,書中難免存在不足之處,請廣大讀者批評指正。編者2021年6月
梅志敏,男,湖北省技術(shù)能手,中共黨員,講師,碩士研究生學(xué)歷,現(xiàn)任武昌工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院機(jī)器人工程系主任。主要研究方向為機(jī)器人視覺應(yīng)用與系統(tǒng)集成。1.主講課程《機(jī)器人機(jī)器視覺技術(shù)》、《移動機(jī)器人技術(shù)》、《工業(yè)機(jī)器人操作與編程》、《機(jī)器人工程仿真》、《機(jī)器人工作站三維仿真設(shè)計》、《生產(chǎn)過程自動化技術(shù)》和《工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成》等。2.科研成果及獎項作者在《華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報》等期刊上發(fā)表論文10余篇,授權(quán)國家專利10余項,主持湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究計劃指導(dǎo)性項目、湖北省教育科學(xué)規(guī)劃課題項目、中國職業(yè)技術(shù)教育學(xué)會教研項目和校級教研、科研等項目各1項,負(fù)責(zé)教育部創(chuàng)新發(fā)展行動計劃項目立項。指導(dǎo)學(xué)生獲批*大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目1項。指導(dǎo)學(xué)生獲獎3次。
項目一SolidWorks與工業(yè)機(jī)器人1
1.1SolidWorks介紹1
1.2SolidWorks工作界面、環(huán)境設(shè)置和基本操作9
1.3SolidWorks與工業(yè)機(jī)器人15
習(xí)題一17
項目二二維草圖繪制18
2.1草圖界面18
2.2草圖繪制案例22
習(xí)題二27
項目三工業(yè)機(jī)器人本體建模29
3.1機(jī)器人軸的建模29
3.2機(jī)器人底座的建模81
3.3機(jī)器人夾具的建模95
3.4其他零件的繪制104
習(xí)題三113
項目四工業(yè)機(jī)器人本體裝配115
4.1SolidWorks裝配概述115
4.2裝配環(huán)境中的工具欄及下拉菜單116
4.3六軸工業(yè)機(jī)器人裝配129
習(xí)題四136
項目五工業(yè)機(jī)器人末端(夾爪)設(shè)計138
5.1機(jī)器人末端工具分類138
5.2機(jī)器人末端夾爪設(shè)計141
5.3碼垛機(jī)器人末端夾爪裝配196
習(xí)題五223
項目六機(jī)器人系統(tǒng)工作站設(shè)計224
6.1工作站零部件設(shè)計224
6.2機(jī)器人工作站總體裝配249
習(xí)題六253
項目七工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動仿真255
7.1SOLIDWORKS Motion運(yùn)動仿真模塊255
7.2驅(qū)動運(yùn)動設(shè)計257
7.3Motion運(yùn)動仿真實例一千斤頂261
7.4Motion運(yùn)動仿真實例二飛機(jī)起落架264
7.5Motion運(yùn)動仿真實例三六軸工業(yè)機(jī)器人275
習(xí)題七280
參考文獻(xiàn)281