Mechanics of Robotic Manipulation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:Mit Pr

作者:Mason, Matthew T.

出品人:

页数:266

译者:

出版时间:2001-6

价格:$ 56.50

装帧:HRD

isbn号码:9780262133968

丛书系列:

图书标签:

• 机器人学
• 机械力学
• 机器人操作
• 操纵器
• 控制理论
• 运动规划
• 机器人手
• 传感器
• 力/力矩控制
• 机器人设计

《先进制造技术概论：从微观到宏观的系统集成》 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入的现代先进制造技术体系的视角。内容涵盖了从基础的材料科学与加工工艺，到前沿的智能制造系统集成与优化，力求构建一个逻辑严密、知识结构完整的技术框架。全书分为五大部分，共十六章，详细阐述了支撑现代工业 4.0 和智能制造时代的各项核心技术。 第一部分：基础材料与精密加工 本部分聚焦于现代制造的物质基础——先进材料的选择与高效、精确的成型技术。 第一章：高性能工程材料的结构与性能 本章深入探讨了在极端工况下表现卓越的特种合金、陶瓷基复合材料（CMCs）以及聚合物基复合材料（PMCs）。详细分析了这些材料的微观晶体结构、界面特性如何决定其宏观力学性能（如抗疲劳性、蠕变阻力及断裂韧性）。内容包括高熵合金的设计原理、纳米尺度强化机制，以及纤维增强复合材料的铺层设计对各向异性性能的影响。重点阐述了如何通过材料基因工程（Materials Genome Initiative）的方法加速新材料的研发周期。 第二章：超精密加工技术与表面工程 本章关注如何实现亚微米甚至纳米级的尺寸精度和表面粗糙度。内容覆盖了现代机床的技术极限，包括精密磨削、电火花加工（EDM）的优化策略，以及非接触式加工方法如激光加工（包括飞秒激光微纳加工）和超声波辅助加工。此外，详细讨论了表面完整性问题，包括残余应力、微观裂纹的形成与控制，并介绍了先进的表面改性技术，例如PVD/CVD薄膜沉积和热喷涂技术，以提升工件的耐磨损和抗腐蚀性能。 第二部分：增材制造（3D打印）的理论与实践 本部分系统介绍了近年来发展迅猛的增材制造技术，着重于其在复杂几何结构制造和快速原型制作中的应用。 第三章：粉末床熔融（PBF）工艺的物理模型 本章详细解析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的热物理机制。建立了多尺度模型来模拟激光与粉末床的相互作用、熔池的动力学行为以及快速凝固过程中的相变。重点探讨了如何通过优化工艺参数（如扫描策略、激光功率密度和惰性气体流场）来控制致密度、晶粒尺寸和残余应力的分布，从而避免孔隙率和裂纹的产生。 第四章：材料挤出与定向能量沉积（DED） 本章介绍了熔融沉积成型（FDM）的高级应用，特别是针对高性能聚合物和生物材料的挤出控制。在DED方面，深入研究了线材或粉末通过高能束（激光或等离子体）进行熔覆的冶金过程。对比了DED在修复复杂零件和制造大型结构件方面的优势与挑战，特别是多材料梯度结构的设计与实现。 第三部分：先进传感、测量与质量控制 本部分关注制造过程中的信息获取与反馈机制，是实现高可靠性制造的关键。 第五章：在线非接触式测量技术 本章详述了用于实时监控制造过程的各种非接触式传感器技术。内容包括高分辨率结构光扫描仪、激光共聚焦显微镜在表面形貌测量中的应用，以及用于监控熔池温度和几何形状的热成像系统。重点分析了如何处理大量实时采集的几何和温度数据，以实现亚秒级的反馈修正。 第六章：过程信号的模式识别与故障诊断 本章探讨了如何利用传感器数据（如电流、电压、声发射信号）来监测机床的健康状态和加工过程的稳定性。引入了基于傅里叶变换和小波分析的信号处理方法，用于提取关键特征。结合机器学习算法（如支持向量机和深度神经网络），建立了刀具磨损、切屑粘附以及机床主轴异常的早期预警模型。 第七章：计量学与误差补偿 本章聚焦于制造系统的精度保证。讨论了建立和维护精密机床误差模型的重要性，包括几何误差、热误差和驱动误差。详细介绍了激光干涉仪、球杆仪在系统误差标定中的应用，以及如何利用反向运动学模型和实时补偿算法，将测得的误差反馈到数控（NC）程序中，以提高最终零件的尺寸精度。 第四部分：制造系统集成与优化 本部分将视角提升至整个制造单元和车间的层面，探讨如何通过集成化实现柔性和高效。 第八章：数控编程与后处理技术 本章超越了基础G代码的编写，深入研究了计算机辅助制造（CAM）软件的高级功能。重点讨论了复杂曲面（如自由曲面和多轴曲面）的刀具路径规划算法，以及如何在后处理阶段有效集成碰撞检测、运动学约束检查和特定机床的控制特性。探讨了五轴及多轴联动加工中，如何通过优化进给率和控制点分布来确保加工质量。 第九章：柔性制造系统（FMS）的调度与资源分配 本章探讨了如何设计和运行一个能够快速响应小批量、多品种生产需求的制造单元。内容涵盖了离散事件仿真（DES）在FMS布局优化中的应用，以及基于启发式算法（如遗传算法和禁忌搜索）的车间调度问题求解。特别关注了在资源受限情况下，如何平衡生产效率与在制品库存（WIP）。 第十章：工业物联网（IIoT）在车间的应用架构 本章描绘了现代智能工厂的数据流通蓝图。阐述了从现场设备层（传感器、PLC）到边缘计算层，再到云端数据中心的层次化网络架构。重点讨论了OPC UA、MQTT等关键通信协议在保证数据实时性和安全传输中的作用，以及如何构建统一的数据模型以支持跨平台的数据集成。 第五部分：前沿制造与系统互操作性 本部分展望了未来制造技术的发展方向，特别是智能化、自动化和人机协作的趋势。 第十一章：人机协作系统（Cobots）的设计与安全规范 本章关注于人与协作机器人（Cobots）在共享工作空间中的有效集成。详细分析了协作机器人为实现安全互动而采用的力/扭矩传感、速度/分离监控等安全功能。讨论了任务分解策略，如何将高精度/高重复性任务分配给机器人，同时让人类专家专注于需要判断力和灵活性的环节。 第十二章：数字孪生（Digital Twin）在制造中的建模与应用 本章详细阐述了如何构建一个高保真度的虚拟模型，实时映射物理制造资产的状态、行为和历史数据。内容包括基于有限元分析（FEA）的物理模型构建、实时数据驱动的模型校准方法，以及数字孪生在生产优化、远程诊断和“What-If”情景模拟中的关键作用。 第十三章：基于强化学习的自适应工艺控制 本章探讨了利用先进人工智能技术对制造过程进行闭环控制。重点介绍了强化学习（RL）智能体如何通过与制造环境的交互，自主学习最优的控制策略，例如在遇到材料批次差异或机床磨损时，自适应地调整切削参数或激光功率，以维持最终产品的一致性。 第十四章：制造过程的可追溯性与区块链技术 本章讨论了在高度复杂的全球供应链中，如何确保产品从原材料到成品的全生命周期可追溯性。分析了区块链技术在建立去中心化、不可篡改的质量记录系统中的潜力，以及它如何增强关键部件的质量认证和防伪能力。 第十五章：绿色制造与能效优化 本章着眼于可持续发展目标，探讨了如何通过技术手段降低制造业的能耗和环境影响。内容包括能源消耗的实时监测与建模、优化的冷却液管理系统，以及如何利用先进工艺选择（如冷流变技术）来减少切削液的使用和废料的产生。 第十六章：面向未来的先进制造：集成与自主性 本章作为总结和展望，综合前述章节，描绘了高度自主化、自我修复的未来制造工厂图景。讨论了系统集成中的互操作性挑战，以及跨领域知识（如材料科学、信息技术、控制工程）融合对下一代制造工程师提出的新要求。 本书结构严谨，理论深度足够，同时紧密结合工业实际案例和前沿研究成果，是相关专业高年级本科生、研究生及工程技术人员的理想参考教材。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆