具体描述
内容提要
《工业机器人的操作机设计》是工业机器人丛书之一。
全书共分7章。主要包括工业机器人操作机的主要类型、性能指标
和设计步骤；操作机的几何分析、运动分析和力分析；操作机驱动一
传动系统的组成、主要类型及选择原则，并提出了该系统动态特性的
工程分析方法；手腕和末端执行器的结构类型和特点；介绍了操作机
的常见机型、臂杆平衡方法，并提出了构形原则以及强度、刚度分析
的混合子结构方法；最后对操作机的发展作出了评述和展望。
本书可供从事机器人技术研究和设计工作者阅读和参考，也可作
为大专院校机、电专业本科生和研究生的教材。
作者简介
目录信息
1绪 论
1.1工业机器人及其发展
1.1.1工业机器人及其操作机
1.1.2工业机器人的发展和分代
1.2工业机器人的组成
1.2.1执行机构
1.2.2驱动―传动装置
1.2.3控制系统
1.2.4智能系统
1.3机器人操作机的主要类型
1.3.1直角坐标型操作机
1.3.2圆柱坐标型操作机
1.3.3球坐标型操作机
1.3.4关节型操作机
1.4工业机器人的分类和主要性能指标
1.4.1工业机器人的分类
1.4.2主要性能指标及产品样本图
1.5操作机的设计步骤
2操作机的几何分析
2.1确定刚体位姿的矩阵方法
2.1.1位姿矩阵的建立
2.1.2位姿矩阵的逆阵
2.1.3多刚体之间的位姿关系及矩阵方程
2.2姿势矩阵的3转角表示法
2.2.1用绕流动坐标轴的转角为参数的表示法
2.2.2用绕基础坐标轴的转角为参数的表示法
2.3操作机两杆间位姿矩阵的建立
2.3.1关于结构参数与关节变量的规定
2.3.2确定两杆之间位姿矩阵的方法
2.4操作机位姿方程的正、逆解
2.4.1开链操作机
2.4.2带有局部闭链的操作机
2.5工作空间和末杆位姿图
2.5.1工作空间
2.5.2灵活性灵活度和末杆位姿图
3速度分析和力分析
3.1速度、加速度分析及雅可比矩阵
3.1.1杆件之间的速度分析
3.1.2雅可比矩阵
3.1.3杆件之间的加速度分析
3.2静力分析
3.3动力分析
3.3.1惯性参数计算公式
3.3.2基于牛顿－欧拉方程的动力学算法
3.3.3基于拉格朗日方程的动力学算法
4操作机的驱动传动系统
4.1驱动传动系统的组成及各部分的主要类型
4.1.1驱动－传动系统的组成
4.1.2驱动器的主要类型和优缺点
4.1.3驱动器的选择
4.1.4联轴器传动机构及速比选择
4.1.5位移检测元件（装置）
4.2谐波传动
4.2.1工作原理及常见的两种形式
4.2.2谐波传动的主要特点
4.2.3谐波传动的选择
4.3RV摆线针轮传动
4.3.1工作原理和速比计算
4.3.2主要特点
4.3.3RV摆线针轮减速器的选择
4.4滚动螺旋传动
4.4.1工作原理及结构形式
4.4.2主要特点
4.4.3承载能力和选择
4.5驱动－传动系统的动态特性
4.5.1电驱动器的动态特性
4.5.2液压驱动器的动态特性
4.5.3传动系统的构成及其简化
4.5.4传动系统的“单元”分析
4.5.5传动系统动力学方程
4.5.6驱动－传动系统的动态方程式
4.5.7实例分析
5手腕与末端执行器
5.1概述
5.2手腕
5.2.1单自由度手腕
5.2.2两自由度手腕
5.2.3三自由度手腕
5.3末端执行器
5.3.1夹持器
5.3.2拟手指型执行器
5.3.3吸式执行器
6操作机本体的分析与设计
6.1机型
6.1.1常见的商用机型及其评价
6.1.2构形原则及方法
6.2关节的构造及其传动配置
6.2.1腰关节（J1）
6.2.2肩关节（J2）和肘关节（J3）
6.2.3直动关节
6.2.4四点接触球轴承和交叉滚子轴承的选择计算
6.3臂杆及其平衡
6.3.1臂杆的结构及材料
6.3.2臂杆的平衡
6.4操作机的强度、刚度及动态特性分析
6.4.1操作机的强度 刚度分析要点
6.4.2动态特性分析
7新一代操作机的技术发展方向
7.1结构材料
7.1.1纤维强化复合材料
7.1.2高强度铝合金
7.1.3抑振合金材料
7.1.4蜂窝材料
7.1.5高分子功能材料
7.1.6金刚石薄膜
7.2执行机构
7.2.1执行机构“共同体”
7.2.2多自由度执行机构
7.2.3其他新型执行机构
参考文献
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
更深层次的感受是，这本书似乎**完全忽略了“操作者”这个主体的存在**，它更像是一份写给系统集成商或软件架构师的内部技术规范，而非面向一线技术人员或新晋工程师的教材。在我看来，“操作机设计”的精髓在于如何将复杂的机械运动和控制逻辑，转化为人脑可以快速理解、安全操作的界面。书中对**操作员培训与安全规程的论述**几乎可以忽略不计，没有讨论如何设计防呆机制来避免致命错误，也没有分析不同文化背景下的操作员可能产生的不同操作习惯。整本书的视角似乎只关注于“机器如何被设计”，而完全没有顾及“人如何去使用和控制这个设计”。这种单向度的视角，使得这本书在实际应用中显得有些冰冷和不完整，缺乏了对人机系统中最柔性、也最关键的一环——“人”——的充分关注和尊重。
从排版和图示的角度来看，这本书的表现也**不尽如人意**。一本关注“设计”主题的书籍，本应包含大量清晰的、带有注释的分解图、流程图和UI/UX原型示例。然而，这本书的配图少得可怜，即便是有限的几张插图，其分辨率也显得模糊不清，很多关键的连接端口或面板布局的细节根本无法通过这些低质量的图片辨认出来。我本来非常希望能看到一些关于**现代操作台的人体工程学布局示意图**——例如按钮的最佳排列间距、紧急停止按钮的视觉突出处理，或是防误触设计的巧妙之处。但书中更多的是大段的文字描述，连描述复杂的电缆走向和接口定义时，也仅仅依赖于枯燥的文本列表，而非一目了然的接线图。这极大地削弱了其作为一本“设计”参考书的直观指导价值。
这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那深邃的工业蓝调与金属质感的线条交织，立刻将读者的思绪拉入精密机械的复杂世界。我原本对接下来的阅读内容充满了期待，毕竟“工业机器人”这个词汇本身就蕴含着前沿科技与严谨工程的魅力。然而，当我翻开第一章，发现它似乎更像是一部关于**自动化生产线流程优化**的案例汇编，而非我所预期的侧重于人机交互界面的深度剖析。书中用了大量的篇幅去描述车间布局如何影响整体吞吐量，以及如何通过精益生产的理念来削减非增值活动。虽然这些内容对于理解整个工业4.0的宏观图景有所助益，但对于一个渴望了解机器人“操作机”——即我们操作者与机器进行沟通和控制的那个具体界面——的读者来说，感觉就像是在参观一个宏伟的工厂，却被领到了会议室听管理层讨论成本控制，而没有被允许进入生产车间亲手触摸那些控制面板。期待中的那些关于人机工程学曲线、触屏响应速度的细微差别，或者特定控制手柄的力反馈设计等细节，统统付诸阙如，这使得这本书的实用价值在“操作”层面大打折扣。
这本书的行文风格极其**学术化和理论化**，语言结构复杂，充满了需要反复推敲的从句和大量晦涩的专业术语堆砌，读起来有一种在啃一本高阶工程力学教材的错觉。我原以为一本关于“操作机设计”的书籍，应当侧重于用户体验（UX）和人机工程学（HFE）的实践应用，例如如何通过直观的图标设计减少误操作率，或者如何设计一套系统来有效处理突发故障时的应急响应流程。然而，内容深入到了一种近乎**纯粹的材料科学层面**，讨论了用于制造操作台外壳的高分子复合材料的抗拉强度和热稳定性，以及内部电路板的电磁屏蔽效果。虽然这些技术细节无疑体现了作者深厚的工程背景，但对于关注“操作”层面的我而言，它们显得过于微观和脱节。这就像是购买了一本关于烹饪技巧的书，结果发现里面大部分篇幅都在讲解如何提炼盐的分子结构，而关于如何使用厨刀的技巧却一带而过，令人倍感遗憾。
令人困惑的是，本书的**结构逻辑似乎存在跳跃性**。某一章节还在详细阐述传统PLC编程中的布尔逻辑运算，下一章节的内容却突然转向了关于**企业资源规划（ERP）系统与车间执行系统（MES）的数据集成**的宏观战略规划。这种内容的跨度之大，让人感觉作者在尝试将一本专注于特定硬件/软件界面的书籍，强行拓展成一部涵盖整个企业信息化的百科全书。如果这本书的重点是建立一个完整的工业自动化生态系统模型，那么这个书名无疑具有极强的误导性。读者期待看到的是关于如何**校准示教盒的运动轨迹**，或者**如何通过HMI（人机界面）界面快速切换机器的运行模式**，这些紧密围绕“操作”核心的实操内容，却被大量关于数据流、云计算架构以及供应链协同的讨论所稀释。这种内容的分散性，使得读者难以建立起一个清晰、连贯的学习路径，尤其对于初学者来说，更像是一堆散落的知识点碎片。
