本教材结合机器人在智能制造领域的应用特点，在传统的工业机器人各大系统的基础上增加了最新的机器人视觉技术内容。将场景应用作为落脚点和学生知识能力素质目标，体现了较强的应用型高校特色。

本教材共9章：工业机器人概述；工业机器人运动学和动力学；工业机器人机械系统；机器人传感系统；工业机器人控制系统；工业机器人外部通信；工业机器人编程和轨迹规划；机器人系统集成应用案；智能机器人技术。

本教材获得了武昌工学院教材立项，其主要特色如下：

（1）理实虚一体化，知行合一。通过本书的学习学生不仅可以把机器人技术理论中抽象的工业场景转化为具体的场景应用，在真实的机器人应用平台中进行剖析，而且可以在虚拟的机器人离线编程和电气控制环境中，利用3D可视化窗口观察设计和计算效果。这样的设计方式能够激发学生的兴趣，培养学生理论联系实际的能力，为在新工科背景下提高机器人工程人才质量奠定基础。

（2）注重知识、能力和素养的培养。本书围绕工业机器人和智能机器人两种主流机器人展开介绍，其中工业机器人从“三大部分六个子系统”几个部分展开，不仅讲解专业知识，还强调各章具备的能力和需培育的工匠素养；智能机器人主要介绍系统组成、历史沿革、应用场景和未来趋势等，所有的章节形成一个有机整体。

（3）融入信息化和课程思政元素。本书将各章内容与行业应用紧密结合，提供了线上信息化教学资源，以二维码形式呈现。同时，强化课程思政元素融入教材，增强机器人技术的时代特点，激发学生专业报国热情。

(4）遵循“阶梯式”的OBE创新人才培养模式。本书中的设计由浅到深，从机器人系统基本组成、机器人机械系统、机器人控制系统到机器人编程设计与集成应用，逐渐深化知识体系、固化学习效果，不断激发学习热情，充实学习者获得感。

　

第一章 工业机器人概述…………………………………………………………………… 1
1.1 工业机器人定义和特点…………………………………………………………… 1
1.2 工业机器人的分类………………………………………………………………… 4
1.3 机器人发展历程…………………………………………………………………… 5
1.4 工业机器人组成与技术参数……………………………………………………… 7
1.5 工业机器人典型应用……………………………………………………………… 12
第二章 工业机器人机械系统…………………………………………………………… 16
2.1 工业机器人组成…………………………………………………………………… 17
2.2 末端执行器………………………………………………………………………… 18
2.3 外围系统设计……………………………………………………………………… 33
第三章 工业机器人运动学和动力学…………………………………………………… 36
3.1 数学基础…………………………………………………………………………… 36
3.2 工业机器人运动学………………………………………………………………… 42
3.3 工业机器人动力学………………………………………………………………… 51
3.4 机器人轨迹规划…………………………………………………………………… 56
第四章 机器人传感系统………………………………………………………………… 64
4.1 机器人传感器概述………………………………………………………………… 65
4.2 机器人内部传感器………………………………………………………………… 68
4.3 机器人外部传感器………………………………………………………………… 74
4.4 机器人视觉技术…………………………………………………………………… 82
第五章 工业机器人控制系统…………………………………………………………… 86
5.1 机器人控制系统功能与结构……………………………………………………… 86
5.2 控制器I/O接口与扩展模块……………………………………………………… 92
5.3 机器人系统总线…………………………………………………………………… 95
5.4 人机交互控制…………………………………………………………………… 100
第六章 工业机器人外部通信…………………………………………………………… 106
6.1 ABB机器人和PLC的通信……………………………………………………… 106
6.2 机器人和单片机的通信………………………………………………………… 117
6.3 Modbus通信协议………………………………………………………………… 118
第七章 工业机器人编程和轨迹规划…………………………………………………… 122
7.1 机器人编程方式………………………………………………………………… 122

7.2 机器人运动指令………………………………………………………………… 146

第八章 机器人系统集成应用案例……………………………………………………… 151
8.1 机器人搬运码垛工作站………………………………………………………… 152
8.2 机器人焊接工作站……………………………………………………………… 163
8.3 机器人装配工作站……………………………………………………………… 171
8.4 机器人压铸检测入库工作站…………………………………………………… 180
第九章 智能机器人……………………………………………………………………… 195
9.1 智能机器人概述………………………………………………………………… 196
9.2 智能机器人分类………………………………………………………………… 203
9.3 智能机器人研究现状与发展趋势……………………………………………… 207