本書根據(jù)工業(yè)機器人在智能制造領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例，梳理其應(yīng)用背景、
設(shè)計原理、仿真過程，引出教學(xué)思想，為機器人工程相關(guān)專業(yè)的教育教學(xué)同行
們提供理論指導(dǎo)與實踐參考。本書采用理論知識與工程實例相結(jié)合的
敘述方法，結(jié)合機器人工程專業(yè)本科實踐教育的特點，以 ABB 工業(yè)機器人焊
接工作站為主線，以當(dāng)下快速發(fā)展的虛擬仿真實驗和機器視覺檢測技術(shù)為兩翼，
理論與軟件操作相結(jié)合，對 ABB 工業(yè)機器人焊接工作站、玻璃清洗工作站虛
擬仿真實驗、機器視覺缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計這三個典型案例進行詳細分析。
本書可作為本科院校及部分高職院校機器人工程相關(guān)專業(yè)師生的實驗指導(dǎo)
用書，也可為從事工業(yè)機器人系統(tǒng)集成設(shè)計、編程、調(diào)試的工程技術(shù)人員提供
理論指導(dǎo)。
知識點與工程實例緊密結(jié)合，工程實例體現(xiàn)行業(yè)應(yīng)用特色
隨著智能制造技術(shù)的快速發(fā)展和工業(yè)機器人系統(tǒng)集成的大量應(yīng)用，該類
項目的機械設(shè)計與虛擬仿真設(shè)計逐漸成為行業(yè)技術(shù)人員的技能。工業(yè)機
器人工作站項目的復(fù)雜性、技術(shù)的集成性與調(diào)試過程的不確定性，導(dǎo)致許多
應(yīng)用問題在理論和實踐中成為難點。本書試圖在總結(jié)過去研究工作的基礎(chǔ)上
闡述典型 ABB 工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成設(shè)計的基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法、實
踐應(yīng)用，為工業(yè)機器人系統(tǒng)集成、虛擬仿真實驗與機器視覺檢測提供理論與
實踐的基本方法。
在本書中，作者針對市場上占有率較高的 ABB 工業(yè)機器人工作站案例，結(jié)
合作者所在高校近兩年來與相關(guān)企業(yè)合作的項目進行分析，提出一種全新的設(shè)
計方法和教學(xué)理論。
本書共分為 4 章：第 1 章為概述，是全書的導(dǎo)論，引出概念和案例，為
全書搭起框架；第 2 章為焊接工作站虛擬仿真，以工作站的設(shè)計與工業(yè)機器
人軟件仿真為重點，詳解設(shè)計和仿真的過程，是全書的核心；第 3 章為虛擬
仿真實驗，以玻璃清洗工作站的實驗為背景，分享設(shè)計的開發(fā)流程；第 4 章
為機器視覺缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計，深度講解了視覺系統(tǒng)的硬件架構(gòu)、軟件操作
及調(diào)試過程。全書對知識點的講解以實操為主，運用大量的圖片，通俗易懂，
結(jié)構(gòu)清晰合理。
本書的研究內(nèi)容得到了武漢商學(xué)院的資助，以及項目合作企業(yè)的技術(shù)支
持，在此向關(guān)心作者研究工作的所有單位和個人表示衷心的感謝。另外，
作者還要感謝為本書成稿辛苦付出的同事們，本書順利成稿離不開他們的
IV
工業(yè)機器人典型工作站虛擬仿真詳解
幫助和支持。本書所參考的研究成果已在文獻中列出，在此一并表示感謝。
由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不足，衷心希望廣大讀者朋友批評
指正。
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前 言
第 1 章 概述................................................................................................................................... 1
1.1 工業(yè)機器人系統(tǒng)集成技術(shù) .................................................................................................... 1
1.1.1 系統(tǒng)集成簡介 .................................................................................................................. 1
1.1.2 系統(tǒng)集成的應(yīng)用方向 ...................................................................................................... 2
1.2 工業(yè)機器人仿真技術(shù) ............................................................................................................ 4
1.3 典型機器人工作站 ................................................................................................................ 6
1.3.1 機床上下料工作站 .......................................................................................................... 7
1.3.2 焊接工作站 ...................................................................................................................... 9
1.3.3 沖壓工作站 .................................................................................................................... 10
1.3.4 視覺搬運工作站 ............................................................................................................ 11
1.4 虛擬仿真技術(shù)與 VR 技術(shù) ................................................................................................... 12
1.5 視覺檢測技術(shù) ...................................................................................................................... 12
第 2 章 焊接工作站虛擬仿真 ................................................................................................. 14
2.1 相關(guān)理論基礎(chǔ) ...................................................................................................................... 14
2.1.1 國內(nèi)外焊接工作站發(fā)展歷程 ........................................................................................ 14
2.1.2 國內(nèi)外虛擬仿真軟件發(fā)展歷程 .................................................................................... 15
2.1.3 機器人的運動學(xué)分析 .................................................................................................... 16
2.2 焊接工作站布局設(shè)計 .......................................................................................................... 16
2.2.1 總體布局 ........................................................................................................................ 16
2.2.2 轉(zhuǎn)盤裝置 ........................................................................................................................ 18
2.2.3 壓裝或焊接工位 ............................................................................................................ 20
2.2.4 配件上料模組 ................................................................................................................ 20
2.2.5 壓裝模組 ........................................................................................................................ 22
2.2.6 其他配件 ........................................................................................................................ 23
2.2.7 工作流程與控制要求 .................................................................................................... 25
2.3 仿真布局 .............................................................................................................................. 27
2.3.1 模型導(dǎo)入 ........................................................................................................................ 27
2.3.2 創(chuàng)建工具 ........................................................................................................................ 28
2.3.3 創(chuàng)建機械裝置 ................................................................................................................ 31
2.4 Smart 組件設(shè)置 ............................................................................................................
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