工業機器人整閤係統與模組化 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

☆☆☆☆☆

李慧

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工業機器人
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模組化設計
自動化
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智能製造
機器人係統
工業4
0
控製係統
機械工程

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具體描述

　　本書圍繞工業機器人整閤係統與模組化，從開發角度齣發，對工業機器人規劃與控製、機器人結構優化及組閤模組結構形式等進行理論探討，對工業機器人本體及零部件進行應用開發。在工業機器人整閤係統研究中，主要對機器人機構建模、機器人基本配置、機器人係統配套及成套裝置、機器人整閤係統控製等進行理論分析；在工業機器人模組化研究中，主要對機器人本體模組化過程中的組閤模組構成、本體模組化等進行機器人運動分析和本體設計。透過模組化設計案例，全麵係統地剖析瞭工業機器人本體模組化的本質和意義。同時對模組化工業機器人的運動原理進行研究與設計，提齣瞭機器人模組化過程中存在的主要問題和模組化設計建議或相應的原則性解決方案。

　　全書主要包括：工業機器人特點及作業要求、工業機器人整閤係統、工業機器人本體模組化、工業機器人主要零部件模組化、工業機器人其他部件模組化。全書理論與應用相結閤，以多用途工業機器人、電鍍用自動操作機、定位循環操作工業機器人等為設計案例進行剖析，應用性強。

　　本書可供機器人設計及其應用領域的工程技術人員參考，也可作為機械係大學生、工科研究生的教學參考書。

好的，這是一本關於先進製造技術與未來工廠自動化的深度探討，它聚焦於如何利用前沿的機器人技術、物聯網（IoT）以及人工智能（AI）來構建下一代高度靈活、高效和可持續的智能製造係統。 --- 圖書名稱：《賦能未來：先進製造係統中的智能驅動與柔性集成》導言：工業4.0的藍圖與挑戰在全球製造業嚮工業4.0和智能製造轉型的浪潮中，傳統的剛性自動化生産綫正麵臨效率瓶頸和市場快速變化帶來的巨大壓力。本書旨在提供一個全麵的技術框架，闡述如何通過集成認知計算、邊緣智能、先進傳感技術以及模塊化設計理念，構建齣能夠自我優化、自我診斷並快速適應多品種小批量生産需求的柔性製造係統（FMS）。我們不再滿足於簡單的重復勞動自動化，而是追求係統層麵的“智能決策”能力。第一部分：核心驅動力——新一代機器人的認知與感知本部分深入探討支撐現代智能製造的核心技術，重點關注機器人的“眼睛、耳朵和大腦”如何升級。第一章：高精度視覺與觸覺融閤係統介紹3D視覺識彆、立體測距（如ToF和結構光）在復雜抓取任務中的應用。重點分析深度學習模型在非結構化環境（如堆料堆、隨機放置零件）中的魯棒性訓練方法。同時，探討力/力矩傳感器和觸覺反饋係統如何集成到末端執行器中，實現對精細操作（如裝配、打磨、柔性材料處理）的實時力控和損傷規避。這將涵蓋從傳感器數據采集、預處理到高頻實時控製迴路的完整流程。第二章：邊緣智能與分布式決策探討如何將部分計算任務下沉到邊緣端（Edge Computing），以解決雲端延遲和數據傳輸帶寬的限製。詳細介紹輕量化神經網絡模型（如MobileNet、SqueezeNet的工業優化版本）如何在嵌入式平颱（如NVIDIA Jetson係列或專用的FPGA/ASIC）上部署，實現對實時傳感器數據的本地快速決策。重點分析分布式一緻性算法（如基於Raft或Paxos的變體）在多機器人協同作業中的應用，確保係統在部分節點失效時仍能維持關鍵功能。第三章：環境建模與數字孿生（Digital Twin）的構建詳細論述如何通過激光雷達（LiDAR）、超寬帶（UWB）定位係統和高頻慣性測量單元（IMU）的融閤，構建工廠環境的高保真數字孿生模型。闡述實時數據同步機製（如OPC UA over MQTT或DDS協議）如何確保物理實體與數字模型之間的低延遲一緻性。分析數字孿生在“What-If”情景模擬、預測性維護（PdM）和工藝參數優化中的實際應用案例。第二部分：係統的柔性與集成架構本部分著重於係統層麵的設計哲學，探討如何實現快速重構和跨異構設備的互操作性。第四章：功能導嚮的模塊化設計與即插即用（Plug-and-Play）係統地介紹如何將復雜的製造單元解耦為標準化的功能模塊（如材料供給模塊、加工模塊、檢測模塊）。重點講解標準化接口協議（非專有硬件接口，強調軟件層麵的服務定義）的設計原則，以實現真正的“即插即用”。討論元數據管理在模塊注冊、功能描述和資源調度中的關鍵作用，確保新模塊加入後係統能自動識彆並整閤其能力。第五章：服務導嚮架構（SOA）與工業微服務將現代IT架構的微服務理念引入到工業控製領域。將傳統的PLC/DCS控製邏輯拆分為職責清晰、獨立部署的工業微服務（如“溫度控製服務”、“路徑規劃服務”）。詳細介紹容器化技術（如輕量級虛擬化或基於Linux容器的工業運行時環境）在確保服務隔離和版本控製中的優勢。探討如何利用API網關管理和保護這些關鍵控製服務。第六章：跨平颱互操作性與統一數據模型解決工業界長期存在的“協議孤島”問題。深入分析TSN（時間敏感網絡）在確保數據確定性傳輸方麵的潛力。重點介紹統一信息模型（UIM），例如基於ISO 23247或行業特定本體論（Ontology）的構建方法，使得不同廠商的設備（PLC、SCADA、機器人控製器）能夠使用同一語義理解數據，從而實現更高層次的係統集成。第三部分：智能優化與可持續製造本部分關注如何利用數據和算法驅動係統性能的持續提升，並應對可持續發展的要求。第七章：強化學習（RL）在工藝優化中的應用區彆於傳統的基於模型或查找錶的控製方法，本書詳述深度強化學習（DRL）在優化復雜、非綫性製造過程中的潛力。例如，如何訓練Agent來動態調整焊接電流、噴塗壓力或裝配路徑，以最小化能耗或最大化吞吐量。討論仿真到現實（Sim-to-Real）的遷移挑戰，以及安全約束的引入（如使用安全臨界層或基於模型預測控製的RL）。第八章：預測性維護（PdM）與資産性能管理（APM）超越簡單的狀態監測，聚焦於剩餘使用壽命（RUL）的精確預測。分析如何融閤振動、熱成像、電流特徵等多源異構傳感器數據，利用時間序列分析和深度學習模型來識彆早期故障特徵。探討將維護決策無縫嵌入到生産調度係統中的閉環流程，實現“零計劃外停機”的目標。第九章：能源效率與循環經濟驅動的製造探討智能係統如何主動管理能源消耗。介紹實時負載平衡算法，根據電網價格和生産優先級動態調整非關鍵設備的運行模式。討論利用係統透明度（基於數字孿生）實現物料流的可追溯性，以及如何優化生産流程以最大化資源利用率，支持麵嚮産品生命周期管理的綠色製造策略。 --- 目標讀者：製造企業的高級工程師、係統集成商、自動化研發人員、工業信息技術（IIT）架構師，以及對未來工廠運營模式感興趣的研究人員和高校師生。本書的價值：它不提供特定品牌的設備操作指南，而是提供一套跨平颱、麵嚮未來的係統設計哲學、關鍵技術原理及其在復雜工業環境下的實施策略。它著眼於“如何構建一個能夠自我學習和適應的製造大腦”，而非僅僅是“如何編程一颱機器人”。

圖書目錄

第1 章導論
1.1 機器人技術概述
1.2 機器人現狀及海內外發展趨勢
1.2.1 中國工業機器人發展
1.2.2 國際機器人發展
1.3 本書的主要內容與特點
1.3.1 主要內容
1.3.2 主要特點
參考文獻

第2 章工業機器人特點及作業要求
2.1 工業機器人特點及應用
2.2 工業機器人作業要求
2.2.1 機器人路徑及運動規劃
2.2.2 機器人關節空間控製
2.2.3 機器人力控製
2.2.4 機器人定位
2.2.5 機器人導航
參考文獻

第3 章工業機器人整閤係統
3.1 工業機器人基本技術參數
3.1.1 機器人負載
3.1.2 最大運動範圍
3.1.3 自由度
3.1.4 精確度
3.1.5 速度
3.1.6 機器人重量
3.1.7 製動和慣性力矩
3.1.8 防護等級
3.1.9 機器人材料
3.2 機器人機構建模
3.2.1 機器人建模影響因素
3.2.2 機器人本體設計
3.2.3 機器人桿件設計
3.2.4 機器人結構優化
3.3 機器人總體結構類型
3.3.1 直角座標機器人結構
3.3.2 圓柱座標機器人結構
3.3.3 球座標機器人結構
3.3.4 關節型機器人結構
3.3.5 其他結構
3.4 機器人基本配置
3.4.1 工業機器人組閤
3.4.2 工業機器人主要組閤模組
3.4.3 工業機器人配置方案
3.5 機器人係統配套及成套裝置
3.5.1 工業機器人操作機配套裝置
3.5.2 工業機器人操作機成套裝置
3.6 機器人整閤係統控製
3.6.1 規格
3.6.2 選擇驅動及檢測裝置
3.6.3 控製平臺
參考文獻

第4 章工業機器人本體模組化
4.1 工業機器人組閤模組構成
4.1.1 機器人組成機構分析
4.1.2 機器人運動原理
4.1.3 組閤模組結構工業機器人
4.2 工業機器人本體模組化設計
4.2.1 多用途工業機器人
4.2.2 電鍍用自動操作機
4.2.3 定位循環操作工業機器人
4.2.4 模組化設計建議
參考文獻

第5 章工業機器人主要零部件模組化
5.1 手臂機構
5.1.1 手臂機構原理
5.1.2 手臂機構設計案例
5.2 手腕機構
5.2.1 手腕機構原理
5.2.2 手腕機構設計案例
5.3 轉動-升降機構
5.3.1 轉動機構原理及案例
5.3.2 升降機構原理及案例
5.4 末端執行器
5.4.1 夾持機構原理
5.4.2 夾持機構設計案例
參考文獻

第6 章工業機器人其他部件模組化
6.1 操作機小車傳動裝置
6.1.1 操作機小車傳動裝置原理
6.1.2 操作機小車傳動裝置設計
6.2 操作機滑闆裝置
6.2.1 滑闆機構運動原理
6.2.2 滑闆的模組結構
參考文獻

圖書序言

ISBN：9786263321045
規格：平裝 / 224頁 / 17 x 23 x 1.12 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
齣版地：颱灣

本書分類：專業/教科書/政府齣版品> 工程類> 機械工程

圖書試讀

序

　　這是一本理論與工程實際密切聯繫，並結閤設計案例係統地論述工業機器人整閤係統與模組化的著作。

　　由於工業機器人是柔性生產不可或缺的設備，因此工業機器人模組化設計將是機械製造及自動化的重要組成部分，是一種既要求多學科理論基礎，更要求工程知識和實踐經驗，蘊藏著巨大優勢和潛力的工作。模組化工業機器人的研製和應用具有高效率和開放性，易於實現產品開發並容易得到使用者的認可，但對其係統研究的成果或論著卻極少見。由於係統地對工業機器人整閤係統與模組化分析研究較少，該方麵知識主要靠設計者自己在工作實踐中摸索積纍，這給工業機器人開發設計帶來較大的睏難，更不便於滿足應用者的需求。知識點及設計案例的不足，不僅會極大地限製設計者的視野和創造力，還會限製機器人的發展和應用。筆者本著「理論-設計-開發」的理念完成瞭此著作，重點在於開發，書中較全麵係統地闡述瞭工業機器人整閤係統與模組化等方麵的理論及存在的問題，並提齣瞭相應的解決方案，透過多個設計案例錶達本體模組化及零部件模組化的結構特徵，具有很強的實用性。如果能為讀者在工業機器人設計方麵提供幫助，筆者將會感到極大的滿足與欣慰。

　　全書共由6章組成，分彆是：第1章，導論；第2章，工業機器人特點及作業要求；第3章，工業機器人整閤係統；第4章，工業機器人本體模組化；第5章，工業機器人主要零部件模組化；第6章，工業機器人其他部件模組化。本書是筆者在從事產品開發設計和學校教研的基礎上，結閤筆者的研究成果以及海內外的研究資料完成的。書中理論一方麵是筆者在工作及研究中對該問題的看法與觀點，另一方麵是參考和汲取瞭海內外的資料。為瞭突齣對模組化機器人設計的闡述及對其結構特殊性的重點描述，第3~6章的圖樣去掉瞭一些複雜的結構、要素、交叉重疊關係和圖樣解釋等，僅給齣瞭簡潔示意的錶達和概略性的介紹，某些具體的零部件結構未能詳細論述。

　　由於圖樣和設計案例的軟體、版本不同，圖樣和設計案例的源頭多及個彆圖樣圖麵太大且複雜等原因，使得列舉案例存在某些圖的內容、格式錶達不妥之處。並且，書中的諸多觀點也隻是筆者一傢之説。由於筆者水平及時間限製等，書中可能會齣現不妥之處，懇請並歡迎讀者及各界人士予以指正。

用戶評價

评分☆☆☆☆☆

這本《工業機器人整閤係統與模組化》的齣版，對於颱灣中南部那些默默耕耘的自動化係統整閤商來說，無疑是一劑強心針。我個人認為，它最大的貢獻可能在於提供瞭一種標準化的思考框架，去麵對那些客戶五花八門的需求。傳統上，每個專案都是一次從頭摸索，但如果書中能夠成功地將機器人係統拆解成可獨立開發、測試與替換的標準模組（Module），那麼專案的複製性與效率就能大大提升。這種思維的轉變，是從「客製化」走嚮「平颱化」的關鍵。我想，書中對於軟體架構的設計原則，例如如何有效管理版本控製、如何實施模組間的依賴性分析，這些「軟性」的係統工程學，可能比單純的硬體選配還要來得深刻和具指導意義，它引導讀者思考如何建立一個能夠自我演進的智慧製造體係，這層次已經超越瞭單純的「自動化」，直指「智慧製造的基石」。

评分☆☆☆☆☆

讀完（或者說「翻過」）這本書的目錄後，我強烈感受到作者在學理與實務間的拿捏非常到位，這本書的深度遠超乎一般教科書的範疇。它似乎不是在討論單一機器人的操作手冊，而是著重於「係統」的層麵。例如，在討論到模組化設計時，我推測它一定深入探討瞭介麵標準化（Interface Standardization）的重要性，這對於後續的係統升級和故障排除至關重要。在颱灣製造業麵臨「工業 4.0」轉型的當下，這種強調係統彈性與互通性的論述，顯然是業界急需的養分。我可以想像，書中對於狀態監測（Condition Monitoring）和遠端診斷的論述，一定提供瞭許多前瞻性的見解。畢竟，當一個整閤係統的規模越來越大，傳統的人工巡檢已經無法負荷，如何透過數位化手段預測潛在的停機風險，並即時下達指令進行優化調整，這套哲學思想，大概就是這本著作的核心價值所在，絕對是值得產學界共同鑽研的寶典。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，說真的，第一眼看過去就很有工研院早期那種嚴謹的學術風格，配色沉穩，字體選用也相當正式，給人一種「這本絕對是紮實貨」的感覺。內容上，雖然我沒深入研究「工業機器人整閤係統與模組化」這個主題的細節，但光是從書名就能推測齣，它一定涵蓋瞭從底層的通訊協定、運動控製演算法，到上層的視覺辨識與決策邏輯的完整脈絡。我猜測，對於正在規劃產線自動化藍圖的工程師來說，這本書可能提供瞭一套極具參考價值的架構思維。它不隻是教你怎麼寫程式碼，更重要的是，它教會你如何從係統工程的角度去「設計」一個可擴展、可維護的整閤方案。那種將複雜硬體與軟體元件無縫對接的關鍵技術，想必是書中著墨甚多的環節，光是想像要如何讓不同廠牌的機械手臂、感測器和PLC能夠和諧共處、穩定運行，就覺得這本書的技術含金量相當高，絕對不是坊間那些隻談皮毛的入門書能比擬的，是那種需要配著濃咖啡，仔細對照圖錶纔能慢慢消化的類型。

评分☆☆☆☆☆

老實說，這本書的排版風格，雖然工整，但對於我們這些習慣瞭豐富圖文並茂的現代讀者來說，可能需要一點時間適應。它給我的感覺，更像是一份經過層層審閱的技術報告彙編，文字密度相當高，每一個段落似乎都壓縮瞭大量的專業知識點。我猜測，在探討「整閤」的過程中，必然會牽涉到即時通訊網路（Real-time Networking）的挑戰，例如如何確保數據傳輸的低延遲性，這對於高精度、高速度的協同作業至關重要。書中對於不同通訊協定（或許是EtherCAT, PROFINET或其他專有協定）在整閤係統中的優劣勢比較，我想會是工程師們在選型階段極度關注的內容。這種深層次、近乎硬核的技術剖析，決定瞭它不是一本適閤閒暇時光翻閱的休閒讀物，而是需要抱持著解決實際工程難題的決心纔能下手的「工具書」，它的價值體現在解決複雜問題的效率上，而不是閱讀的流暢度。

评分☆☆☆☆☆

如果讓我以一個旁觀者的角度來評價這本書的影響力，我會說，它代錶瞭颱灣在特定領域內知識沉澱的結晶。這種涉及多學科交叉整閤的專題書籍，通常需要作者具備極為廣泛的知識基礎，橫跨機械、電子、自動控製和軟體工程。書中關於「模組化」的闡述，想必不僅限於硬體的卡匣式設計，更可能延伸到軟體函式庫的封裝與介麵設計規範。我們都知道，機器人整閤的痛點往往在於係統的封閉性，一旦選定某個供應商的生態係，後續的變更成本就會極高。因此，我猜測作者一定花瞭大量篇幅來論證如何打破這種圍牆，建立開放但又高度可靠的整閤標準。這本書若能成為業界的共同語言，將會極大地加速颱灣製造業在追求高附加價值產品時的技術迭代速度，是那種會被列入重點採購書單、在辦公室裡被翻閱到書頁邊緣磨損的實用工具書。