| 作者 |
| 尤金·卡根尼尔·什瓦布 伊拉德·本-加尔 马克W.斯庞 赛斯·哈钦森 M. 维德雅萨加 |
| 丛书名 |
| 机器人学译丛 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9782109241636 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------8083128 - 自主移动机器人与多机器人系统：运动规划、通信和集群--------------------------- 本书首先介绍了在具有完整位置和速度信息的全局坐标系中导航和运动规划的模型和算法。第二部分研究了机器人在势场中的运动，势场是由机器人的期望和知识的环境状态定义的。第三部分介绍了机器人在未知环境中的运动以及利用感测信息进行环境映射的相应任务。第四部分从二维和三维两个方面研究了多机器人系统和群体动力学。 ---------------------------4972222 - 机器人建模和控制--------------------------- 本书基于Spong和Vidyasagar两位教授所著的十分成功的经典教材《Robot Dynamics and Control》（Wiley，1989），对现代机器人的操作和控制进行了全面和精辟的论述，所介绍的初级和高级内容不仅易读，而且在数学推导上十分严谨。 本书适合机器人技术方面的多学季或单学期课程使用。前6章适合面向具有初步线性控制系统背景学生的初级/高级机器人技术介绍性课程使用，后6章适合机器人技术及控制方向的研究生阅读。 |
| 目录 |
| [套装书具体书目] 4972222 - 机器人建模和控制 - 9787111542759 - 机械工业出版社 - 定价 79 8083128 - 自主移动机器人与多机器人系统：运动规划、通信和集群 - 9787111687436 - 机械工业出版社 - 定价 99 ---------------------------8083128 - 自主移动机器人与多机器人系统：运动规划、通信和集群--------------------------- 贡献者名单 译者序 前言 致谢 配套资源 第1章绪论1 11机器人的早期历史1 12自主机器人2 13机械臂5 14移动机器人6 15多机器人系统和集群机器人9 16本书的宗旨和结构12 参考文献13 第2章全局坐标系下的运动规划17 21动机17 22符号表示17 221构型空间17 222工作空间18 223权重函数18 23已知构型空间的运动规划19 231势场法19 232基于网格的算法21 233基于采样的算法23 24已知部分构型空间的运动规划24 241BUG025 242BUG126 243BUG226 25小结26 参考文献27 第3章基础感知28 31传感器基本方案28 32障碍传感器（安全保险杆）29 33里程计传感器38 34距离传感器41 341飞行时间测距仪41 342相移测距仪44 343三角测距仪46 344超声波测距仪46 35小结49 参考文献49 第4章全局坐标系下的运动表示50 41移动机器人模型50 411轮式移动机器人50 412空中移动机器人51 42Hilare型移动机器人的运动学与控制53 421Hilare型移动机器人的前向运动学53 422Hilare型移动机器人的速度控制54 423轨迹跟踪55 43四旋翼移动机器人的运动学与控制57 431四旋翼移动机器人的动力学57 432螺旋桨的力与转矩58 433姿态变换58 434四旋翼动力学模型60 435简化动力学模型61 436四旋翼的轨迹跟踪控制61 437仿真63 参考文献65 第5章势场和导航函数下的运动66 51问题描述66 52梯度下降法67 521无约束的梯度下降67 522有约束的梯度下降69 53闵可夫斯基和70 54人工势场法71 55导航函数法74 551静态确定性环境下的导航函数74 552静态不确定性环境下的导航函数76 553动态环境下的导航函数与势场78 56小结79 参考文献80 第6章全球卫星导航系统与机器人定位81 61卫星导航概论81 62位置计算82 621多径信号82 622GNSS精度分析83 623精度因子83 63坐标系84 631纬度、经度和海拔84 632UTM投影85 633局部笛卡儿坐标系85 64速度计算86 641计算大纲86 642插入说明86 65城市导航87 651城市峡谷导航87 652地图匹配88 653航位推算——惯性传感器88 66GNSS数据与INS结合88 661改进的粒子滤波器89 662结合GNSS和INS估计速度89 67GNSS协议90 68其他类型的GPS91 681辅助全球定位系统91 682差分全球定位系统91 683实时动态导航92 69GNSS威胁92 691GNSS干扰92 692GNSS欺骗92 参考文献92 第7章局部坐标系下的运动94 71全局运动规划与导航94 72不确定性运动规划96 721运载器性能的不确定性96 722传感器的不确定性97 723适应不确定性的运动规划97 73在线运动规划98 731带微分约束的运动规划99 732被动运动规划101 74利用局部地图进行全局定位101 75三维空间中无人机的运动规划103 76小结105 参考文献105 第8章未知环境中的运动108 81基于概率地图的定位108 811信念分布与马尔可夫定位110 812运动预测与卡尔曼定位113 82未知环境建图与决策116 821建图和定位116 822不确定性条件下的决策121 83概率运动规划实例127 831信念空间中的运动规划127 832环境建图132 84小结134 参考文献135 第9章移动机器人的能量限制与能量效率138 91引言138 92移动机器人的能量限制问题138 93移动机器人功率管理和能量控制的精选文献分析139 94移动机器人的能量模型140 95移动机器人推进141 951轮式移动机器人的推进142 952履带式移动机器人的推进143 96机械能源的能量模型145 961内燃机145 962锂电池146 97小结146 参考文献147 第10章多机器人系统与集群149 101多智能体系统与机器人集群149 1011多智能体系统原理149 1012基本蜂拥规则与聚合和避碰的方法155 102智能体的控制与集群的定位163 1021基于智能体的模型164 1022集群动力学的概率模型175 103小结178 参考文献179 第11章基于共享环境地图的协作运动182 111基于共享信息的协作运动182 1111公共势场中的运动183 1112共享本地环境信息的地形中的运动187 112异构环境中的集群动力学189 1121异构环境和外部势场下的基础集群189 1122基于公共概率地图的集群搜索193 113基于共享环境地图的集群动力学案例195 1131基于多搜索器的概率搜索195 1132基于吸引/排斥势的避障、避碰197 114小结201 参考文献202 第12章直接与间接通信下的协作运动203 121组内移动机器人间的通信203 122简单的通信协议与协作行为的示例206 1221移动机器人组的通信协议示例206 1222协议的实现和移动机器人协作行为的示例214 123间接通信与复合通信的示例218 1231蚂蚁运动模型与信息素机器人系统仿真218 1232用于移动机器人组的生物信号方法与破坏性搜索221 124小结224 参考文献225 第13章布朗运动与集群动力学228 131郎之万和福克普朗克形式体系228 132实例229 133小结235 参考文献235 第14章结论236 术语表237 ---------------------------4972222 - 机器人建模和控制--------------------------- 译者序 前言 第1章导论1 1.1机器人的数学模型2 1.1.1机器人的符号表示2 1.1.2位形空间3 1.1.3状态空间3 1.1.4工作空间3 1.2机器人作为一种机械装置4 1.2.1机器人机械臂的分类4 1.2.2机器人系统5 1.2.3精度和重复精度5 1.2.4手腕和末端执行器6 1.3常见的运动学配置7 1.3.1关节型机械臂(RRR)7 1.3.2球坐标机械臂(RRP)7 1.3.3SCARA型机械臂(RRP)8 1.3.4圆柱型机械臂(RPP)8 1.3.5笛卡儿型机械臂(PPP)9 1.3.6并联机械臂9 1.4本书概要10 习题14 附注与参考15 第2章刚性运动和齐次变换18 2.1位置的表示方法18 2.2旋转的表示方法19 2.2.1平面内的旋转19 2.2.2三维空间内的旋转21 2.3旋转变换22 2.3.1相似变换24 2.4旋转的叠加25 2.4.1相对于当前坐标系的旋转25 2.4.2相对于固定坐标系的旋转26 2.4.3旋转变换的叠加定律26 2.5旋转的参数化27 2.5.1欧拉角27 2.5.2滚动角、俯仰角和偏航角29 2.5.3转轴/角度表示29 2.6刚性运动31 2.7齐次变换32 2.8本章总结33 习题34 附注与参考37 第3章正运动学和逆运动学38 3.1运动链38 3.2DenavitHartenberg约定39 3.2.1存在和唯一性问题40 3.2.2坐标系的配置42 3.2.3实例43 3.3逆运动学49 3.3.1一般的逆运动学问题49 3.3.2运动解耦50 3.3.3逆向位置：一种几何方法51 3.3.4关节型位形52 3.3.5球坐标型位形54 3.3.6逆向姿态55 3.4本章总结57 习题58 附注与参考60 第4章速度运动学——雅可比矩阵61 4.1角速度：固定转轴情形61 4.2反对称矩阵62 4.2.1反对称矩阵的性质63 4.2.2旋转矩阵的导数63 4.3角速度：一般情况64 4.4角速度求和65 4.5移动坐标系上点的线速度66 4.6雅可比矩阵的推导67 4.6.1角速度67 4.6.2线速度68 4.6.3线速度和角速度雅可比矩阵的叠加69 4.7工具速度71 4.8分析雅可比矩阵72 4.9奇点73 4.9.1奇点解耦74 4.9.2手腕奇点75 4.9.3手臂奇点75 4.10静态力/力矩关系77 4.11逆速度和加速度78 4.12可操作性79 4.13本章总结81 习题82 附注与参考84 第5章路径和轨迹规划85 5.1位形空间85 5.2基于势场的路径规划88 5.2.1引力场88 5.2.2斥力场90 5.2.3将工作空间力映射到关节力矩91 5.2.4梯度下降规划93 5.3逃离局部最小值94 5.4概率路线图方法95 5.4.1位形空间内的采样96 5.4.2连接位形对96 5.4.3增强97 5.4.4路径光滑化97 5.5轨迹规划97 5.5.1点到点运动的轨迹98 5.5.2通过中间点确定的轨迹103 5.6本章总结105 习题106 附注与参考106 第6章独立关节控制108 6.1驱动器的动力学109 6.2独立关节模型110 6.3设定点跟踪111 6.3.1比例微分补偿控制器111 6.3.2比例积分微分补偿控制器113 6.3.3饱和与柔性的影响114 6.4前馈控制115 6.5传动系统的动力学116 6.6状态空间设计119 6.6.1状态反馈控制120 6.6.2观测器121 6.7本章总结123 习题124 附注与参考126 第7章动力学127 7.1欧拉拉格朗日方程127 7.1.1动机127 7.1.2完整约束和虚功129 7.1.3达朗贝尔原理131 7.2动能和势能133 7.2.1惯性张量133 7.2.2n连杆机器人的动能134 7.2.3n连杆机器人的势能135 7.3运动方程135 7.4一些常见位形136 7.5机器人动力学方程的性质142 7.5.1反对称性和无源性143 7.5.2惯性矩阵的界限144 7.5.3参数的线性化144 7.6牛顿欧拉方法145 7.6.1重温平面肘型机械臂149 7.7本章总结151 习题153 附注与参考154 第8章多变量控制155 8.1重温PD控制155 8.1.1关节柔性的影响157 8.2逆动力学158 8.2.1关节空间内的逆动力学158 8.2.2任务空间内的逆动力学160 8.3鲁棒和自适应运动控制161 8.3.1鲁棒逆运动学161 8.3.2自适应逆运动学164 8.4基于无源性的运动控制165 8.4.1基于无源性的鲁棒控制166 8.4.2基于无源性的自适应控制167 8.5本章总结168 习题171 附注与参考171 第9章力控制173 9.1坐标系和约束173 9.1.1对偶基174 9.1.2自然约束和人工约束175 9.2网络模型和阻抗176 9.2.1阻抗操作符177 9.2.2阻抗操作符的分类177 9.2.3戴维南和诺顿等效177 9.3任务空间内的动力学和控制178 9.3.1任务空间内的动力学178 9.3.2阻抗控制178 9.3.3混合阻抗控制179 9.4本章总结181 习题182 附注与参考182 第10章几何非线性控制183 10.1背景介绍183 10.1.1流形、向量场和分布183 10.1.2弗罗贝尼乌斯定理186 10.2反馈线性化187 10.3单输入系统188 10.4n连杆机器人的反馈线性化193 10.5非完整系统195 10.5.1对合和完整性196 10.5.2无碛控制系统196 10.5.3非完整系统实例197 10.6周氏定理199 10.7无碛系统的控制200 10.8本章总结201 习题202 附注与参考203 第11章计算机视觉204 11.1成像几何204 11.1.1相机坐标系204 11.1.2透视投影205 11.1.3成像平面和传感器阵列205 11.2相机标定206 11.2.1相机的外部参数206 11.2.2相机的内部参数206 11.2.3确定相机参数207 11.3阈值分割208 11.3.1简略的统计回顾209 11.3.2自动选择阈值210 11.4连通区域213 11.5位置和方向214 11.5.1图像矩215 11.5.2物体的质心和中心矩215 11.5.3物体的方向215 11.6本章总结217 习题217 附注与参考219 第12章基于视觉的控制220 12.1设计要点220 12.1.1相机位形220 12.1.2基于图像的方法与基于位置的方法221 12.2相机运动和交互作用矩阵221 12.3点特征的交互作用矩阵222 12.3.1固定点相对于移动相机的速度223 12.3.2构建交互作用矩阵224 12.3.3点间交互作用矩阵的性质225 12.3.4多点的交互作用矩阵226 12.4基于图像的控制律226 12.4.1计算相机运动227 12.4.2比例控制方案227 12.4.3基于图像的视觉伺服系统的表现228 12.5末端执行器和相机的运动230 12.6划分方法231 12.7运动感知233 12.8本章总结234 习题235 附注与参考236 附录A三角函数237 附录B线性代数238 附录C动态系统243 附录D李雅普诺夫稳定性245 参考文献250 索引259 |