| 作者 |
| 约翰J.克雷格 马克·R. 米勒 雷克斯·米勒 马克W.斯庞 赛斯·哈钦森 等 |
| 丛书名 |
| 机器人学译丛 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9782108109431 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------7390735 - 机器人学导论（原书第4版）--------------------------- 本书系统讲解了机器人学的理论知识，主要内容包括：空间位姿的描述和变换、操作臂的正运动学和逆运动学、操作臂的雅可比、操作臂动力学、轨迹规划、操作臂的机构设计、操作臂的线性和非线性控制、操作臂的力控制、机器人编程语言和离线编程。此外，各章末包括不同难度的习题、编程练习和MATLAB练习。 本书可作为高等院校相关专业的教材和参考书，也可供相关技术人员参考。 ---------------------------8062178 - 工业机器人系统及应用--------------------------- 本书的两位作者是机器人领域的技术专家和资深教授，他们通过本书为读者了解机器人的组成结构、电气控制及其工业应用奠定了坚实的基础。书中涵盖机器人相关的最新组件、技术和功能，配有丰富的实际应用案例和详细说明。本书着眼于机器人的整个体系——从设计和生产到部署、操作和维护。附录中还提供了关于机器人模型和控制器的附加信息。 ---------------------------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。 ---------------------------8065989 - 现代机器人学：机构、规划与控制--------------------------- 本书系统地介绍了机器人学的基础理论知识，重心放在机器人机构、规划与控制三个方面，为机器人学的入门教材，可纳入到机器人导论的范畴。 全书以现代数学分支之一——旋量理论为工具和桥梁，衔接全书知识体系。这既是书名定位为现代机器人学的主要依据，也是本书区别其他机器人导论类教材的重要特征。 全书总共13章，第1章为绪论。第2章主要介绍与机器人机构有关的若干基本概念，第3章作为全书的理论基础，详细讨论如何应用旋量理论构建刚体运动模型的过程；第4?7章主要讲述有关机器人运动学方面的基础内容，包括开链机器人正向运动学（第4章）、一阶运动学与静力学（第5章）、逆向运动学（第6章）和并联机器人运动学（第7章）。第8?11章主要讲述有关机器人动力学、规划与控制方面的基础内容，包括开链机器人动力学建模（第8章）、轨迹生成（第9章）与运动规划算法（第10章）以及经典的机器人控制方法等（第11章）。第12?13章主要介绍机器人的两种典型形态—操作手与移动机器人的基础知识与原理。此外，作为正文的补充，增加了4个附录内容，包括全书重要结论、刚体姿态描述方法、D-H参数法以及优化算法等。 本书可作为高年级机器人工程专业本科专业教材或研究生教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员参考用书。 ---------------------------8059530 - ROS机器人编程：原理与应用--------------------------- 本书共分为六部分。第一部分介绍了如何编写ROS节点和ROS工具，也覆盖了消息、类和服务器。第二部分是用ROS进行模拟和可视化，其中包括坐标转换。第三部分讨论了ROS的感知过程。第四部分介绍了ROS中的移动机器人控制和导航。第五部分介绍了ROS机器人臂的相关知识。第六部分涉及系统集成和更高级别的控制，包括基于感知的移动操作。 ---------------------------7113325 - 机器人操作中的力学原理--------------------------- 本书是学习机器人操作的基础教材，旨在介绍机器人操作过程中的力学原理和规划算法。在力学原理部分，本书将从一个全新视角来审视经典力学，包括运动学、静力学和动力学，并使用新的方法（如多种图形化方法）来解决在其他书籍中没有出现过的一些特殊问题。在规划算法部分，本书将使用基于状态空间的方法，同时考虑如何处理以下两个难题：使用经典力学得到的高维连续状态空间并不适合用于搜索算法；由于机器人的感知和运动控制等系统以及周围环境因素而带来的不确定性。 本书可作为有一定机器人运动学、动力学和控制基础的本科生与研究生教材。 ---------------------------6615825 - 医疗机器人建模与制造--------------------------- 本书主要介绍医疗机器人的基础知识、研究挑战、关键成果、应用以及未来发展趋势，包含辅助、康复和服务等机器人类别。每章都由该领域的权威专家撰写，涵盖解剖造型、肌肉骨骼、神经和认知系统，以及运动能力、自适应性、集成性和安全问题等。其中关于机械和控制方面的大规模尖端应用对于学术界和工业界有很高的参考价值。本书适合机器人领域的研究者、学生和技术人员巩固理论基础、了解业界前沿，也适合生物医学领域的读者了解相关工程实践。 ---------------------------7642244 - 移动机器人原理与设计[图书]--------------------------- 本书介绍用于移动机器人设计的不同工具和方法。通过模拟、练习和实例说明，详细讲解机器人建模的基础知识，包括执行器、传感器、控制理论及视觉制导等方面。除了理论知识以外，书中还包含对三维仿真工具的讨论，以实现在复杂真实环境下对机器人的可靠定位。 ---------------------------8066546 - 移动机器人学：数学基础、模型构建及实现方法--------------------------- 本书介绍与移动机器人的控制、感知和规划技术相关的数学基础、系统模型、传感器技术和算法。数学基础方面，涵盖矩阵理论、刚体变换、线性与非线性优化、微分代数与微分方程、最优估计等；系统模型方面，涵盖运动学和动力学模型、控制系统模型、传感器和环境模型等；传感器技术方面，涵盖常用的车轮里程计、超声波传感器、激光雷达以及各种视觉传感器；算法方面，涵盖位姿估计、观测误差估计、同步定位和地图构建、运动规划等。本书可作为机器人学相关专业高年级本科生和研究生的教材，也可供该领域的科研人员和工程技术人员参考。 |
| 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 6615825 - 医疗机器人建模与制造 - 9787111579083 - 机械工业出版社 - 定价 69 7113325 - 机器人操作中的力学原理 - 9787111584612 - 机械工业出版社 - 定价 59 7390735 - 机器人学导论（原书第4版） - 9787111590316 - 机械工业出版社 - 定价 79 7642244 - 移动机器人原理与设计[图书] - 9787111591863 - 机械工业出版社 - 定价 69 8059530 - ROS机器人编程：原理与应用 - 9787111625766 - 机械工业出版社 - 定价 199 8062178 - 工业机器人系统及应用 - 9787111631415 - 机械工业出版社 - 定价 89 8065989 - 现代机器人学：机构、规划与控制 - 9787111639848 - 机械工业出版社 - 定价 139 8066546 - 移动机器人学：数学基础、模型构建及实现方法 - 9787111633495 - 机械工业出版社 - 定价 159 ---------------------------7390735 - 机器人学导论（原书第4版）--------------------------- 译者序 前言 第1章概述 1.1背景 1.2操作臂的力学与控制 1.3符号 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第2章空间描述和变换 2.1引言 2.2描述：位置、姿态与位姿 2.3映射：从一个坐标系到另一坐标系的变换 2.4算子：平移、旋转和变换 2.5总结和说明 2.6变换的计算 2.7变换方程 2.8其他姿态描述 2.9自由矢量的变换 2.10计算问题 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第3章操作臂运动学 3.1引言 3.2连杆的描述 3.3连杆连接的描述 3.4连杆坐标系的定义 3.5操作臂运动学 3.6驱动器空间、关节空间和笛卡儿空间 3.7实例：两种工业机器人的运动学问题 3.8坐标系的标准命名 3.9工具的位置 3.10计算问题 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第4章操作臂逆运动学 4.1引言 4.2解的存在性 4.3当n<6时操作臂子空间的描述 4.4代数解法和几何解法 4.5简化成多项式的代数解法 4.6三轴相交的Pieper解法 4.7操作臂逆运动学实例 4.8标准坐标系 4.9操作臂求解 4.10重复精度和精度 4.11计算问题 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第5章雅可比：速度和静力 5.1引言 5.2时变位置和姿态的符号表示 5.3刚体的线速度和角速度 5.4对角速度的进一步研究 5.5机器人连杆的运动 5.6连杆之间的速度“传递” 5.7雅可比 5.8奇异性 5.9操作臂的静力 5.10力域中的雅可比 5.11速度和静力的笛卡儿变换 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第6章操作臂动力学 6.1引言 6.2刚体的加速度 6.3质量分布 6.4牛顿方程和欧拉方程 6.5牛顿欧拉递推动力学方程 6.6迭代形式与封闭形式 6.7封闭形式的动力学方程应用举例 6.8操作臂动力学方程的结构 6.9操作臂动力学的拉格朗日方程 6.10笛卡儿空间中的操作臂动力学 6.11考虑非刚体影响 6.12动力学仿真 6.13计算问题 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第7章轨迹生成 7.1引言 7.2关于路径描述和路径生成的综述 7.3关节空间的规划方法 7.4笛卡儿空间规划方法 7.5笛卡儿路径的几何问题 7.6路径的实时生成 7.7使用机器人编程语言描述路径 7.8使用动力学模型的路径规划 7.9无碰撞路径规划 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第8章操作臂的机构设计 8.1引言 8.2基于任务需求的设计 8.3运动学构型 8.4工作空间属性的定量方法 8.5冗余结构与闭链结构 8.6驱动方案 8.7刚度与变形 8.8位置检测 8.9光学编码器 8.10力传感 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第9章操作臂的线性控制 9.1引言 9.2反馈与闭环控制 9.3二阶线性系统 9.4二阶系统的控制 9.5控制规律的分解 9.6轨迹跟踪控制 9.7抑制干扰 9.8连续控制与离散时间控制 9.9单关节的建模和控制 9.10工业机器人控制器的结构 参考文献 习题 编程练习 MATLAB练习 第10章操作臂的非线性控制 10.1引言 10.2非线性系统和时变系统 10.3多输入多输出控制系统 10.4操作臂的控制问题 10.5实际问题 10.6当前工业机器人控制系统 10.7李雅普诺夫稳定性分析 10.8基于笛卡儿坐标的控制系统 10.9自适应控制 参考文献 习题 编程练习 第11章操作臂的力控制 11.1引言 11.2工业机器人在装配作业中的应用 11.3部分约束任务中的控制坐标系 11.4力/位混合控制问题 11.5质量弹簧系统的力控制 11.6力/位混合控制方法 11.7当前工业机器人控制方法 参考文献 习题 编程练习 第12章机器人编程语言及编程系统 12.1引言 12.2可编程机器人的三个发展水平 12.3应用实例 12.4机器人编程语言的必要条件 12.5机器人编程语言的特殊问题 参考文献 习题 编程练习 第13章离线编程系统 13.1引言 13.2离线编程系统的要点 13.3PILOT仿真器 13.4离线编程系统的自动子任务 参考文献 习题 编程练习 附录A三角恒等式 附录B24种转角排列设定法 附录C逆运动学公式 部分习题答案 索引 ---------------------------8062178 - 工业机器人系统及应用--------------------------- 译者序 前言 致谢 作者简介 第1章 绪论 1 1.1 本章目标 1 1.2 定义 1 1.3 机器人的历史 3 1.4 计算机程序 3 1.5 微处理器 4 1.6 机器人的优势 4 1.7 机器人的弊端 5 1.8 机器人、硬自动化、人类劳动 5 1.9 机器人和人类 7 1.10 工业机器人的应用 8 1.11 本章总结 9 1.12 关键术语 10 1.13 思考题 11 第2章 机器人 12 2.1 本章目标 12 2.2 工业机器人 12 2.3 实验室机器人 13 2.4 探索机器人 13 2.5 爱好者机器人 13 2.6 课堂机器人 14 2.7 娱乐机器人 15 2.8 操作机及其分类 15 2.9 基座 15 2.10 手臂 16 2.11 腕关节 17 2.12 夹持器 17 2.13 操作机的组成部分 18 2.14 工作空间 19 2.15 回转关节 19 2.16 腕关节运动 19 2.17 自由度 19 2.18 机器人的运动能力 20 2.19 坐标 20 2.19.1 直角坐标 20 2.19.2 圆柱坐标 21 2.19.3 极坐标 22 2.19.4 关节坐标 22 2.20 腕关节动作 23 2.21 不同坐标机器人的工作空间 24 2.22 驱动操作机 24 2.22.1 气动驱动 25 2.22.2 液压驱动 25 2.22.3 电力驱动 26 2.23 本章总结 27 2.24 关键术语 28 2.25 思考题 28 第3章 驱动系统 30 3.1 本章目标 30 3.2 液压系统 30 3.3 泵 33 3.4 气体力学 33 3.5 电机 34 3.6 直流电机 35 3.6.1 永磁电机 36 3.6.2 直流无刷电机 36 3.6.3 步进电机 37 3.7 交流电机 39 3.7.1 感应电机 39 3.7.2 鼠笼式电机 39 3.7.3 滑移 40 3.8 末端执行器 41 3.8.1 夹持器 41 3.8.2 真空夹持器 41 3.8.3 磁性夹持器 42 3.8.4 末端工具 42 3.9 定位 43 3.10 重复定位精度和精度 46 3.11 传动 46 3.11.1 齿轮 46 3.11.2 齿轮系 47 3.11.3 蜗杆蜗轮传动 48 3.11.4 滚珠丝杠 48 3.11.5 锥齿轮 48 3.11.6 调整齿轮 49 3.12 谐波传动 50 3.13 皮带 51 3.13.1 V带 51 3.13.2 同步带 52 3.13.3 平带 52 3.14 链传动 52 3.14.1 滚子链 52 3.14.2 珠链 52 3.15 本章总结 53 3.16 关键术语 54 3.17 思考题 54 第4章 传感器与感知 56 4.1 本章目标 56 4.2 机器人的传感器与感知 56 4.3 传感器的分类 57 4.3.1 非接触式传感器 57 4.3.2 自我保护 58 4.3.3 避免碰撞 59 4.4 接近传感器 59 4.5 距离传感器 60 4.6 触觉传感器 60 4.6.1 应变片 61 4.6.2 脉冲红外光电控制器 61 4.6.3 温度感知 64 4.7 位移感知 64 4.8 速度感知 65 4.9 转矩感知 66 4.10 视觉传感器 67 4.11 本章总结 68 4.12 关键术语 69 4.13 思考题 69 第5章 控制方法 71 5.1 本章目标 71 5.2 电力 71 5.2.1 单相电机 71 5.2.2 三相电机 74 5.3 伺服控制机器人 74 5.4 非伺服控制机器人 75 5.4.1 电动非伺服控制机器人 76 5.4.2 气动非伺服控制机器人 76 5.4.3 液压非伺服控制机器人 76 5.5 作动器 76 5.5.1 电动作动器 77 5.5.2 液压作动器 77 5.5.3 气动作动器 77 5.6 控制器 78 5.6.1 转鼓控制器 78 5.6.2 空气逻辑控制器 78 5.6.3 继电器逻辑控制器 78 5.6.4 可编程控制器 79 5.6.5 基于微处理器的控制器 81 5.6.6 小型机控制器 81 5.7 机器人编程 82 5.7.1 示教盒编程 82 5.7.2 引导式编程 83 5.7.3 计算机终端编程 83 5.8 本章总结 85 5.9 关键术语 86 5.10 思考题 86 第6章 机器人与计算机 88 6.1 本章目标 88 6.2 机器人-计算机接口 88 6.2.1 存储器 88 6.2.2 中央处理器 89 6.2.3 输入/输出 89 6.3 语言 89 6.4 软件 91 6.5 接口 91 6.6 ASCII代码 92 6.6.1 并行端口 92 6.6.2 串行端口 93 6.7 机器人与计算机的接口 93 6.8 程序控制 94 6.9 机器人的视觉 95 6.10 本章总结 98 6.11 关键术语 99 6.12 思考题 100 第7章 机器人的应用 101 7.1 本章目标 101 7.2 上料和下料 101 7.2.1 车道装载机 102 7.2.2 流水线传输 102 7.2.3 机床上料 103 7.3 物料搬运 104 7.3.1 压铸 104 7.3.2 码垛 106 7.3.3 线路跟踪 106 7.3.4 工艺流程 106 7.4 制造 107 7.5 装配 108 7.6 喷涂 109 7.7 焊接 110 7.8 检验和测试 110 7.9 未来的柔性自动化 111 7.10 未来的机器人 113 7.11 机器人的社会影响 113 7.12 新用途和新形式 113 7.13 本章总结 114 7.14 关键术语 114 7.15 思考题 115 第8章 各制造商的机器人产品及其特性 116 8.1 本章目标 116 8.2 机器人简史 116 8.3 本书所选的制造商及其机器人产品 117 8.4 Binks制造公司 118 8.5 Cincinnati Milacron股份有限公司 120 8.6 Comau制造系统公司和Comau S.p.A.公司 121 8.7 Cybotech公司 127 8.8 ESAB North America股份有限公司 128 8.9 Feedback股份有限公司 129 8.10 GCA公司/工业系统部门 130 8.11 IBM公司/制造系统产品部 131 8.12 International Robomation/Intelligence公司 133 8.13 Mack公司 134 8.14 Microbot股份有限公司 135 8.15 PRAB Robots股份有限公司 136 8.16 Schrader-Bellows 139 8.17 Seiko Instruments USA股份有限公司 142 8.18 Thermwood Robotics 143 8.19 Unimation股份有限公司，Westinghouse公司 144 8.20 Yaskawa America股份有限公司 146 8.21 各制造商的机器人规格表汇总 148 8.22 思考题 166 第9章 故障排除和设备维护 167 9.1 本章目标 167 9.2 故障排除和机器人技术人员 167 9.3 预防性维护 167 9.3.1 潮湿地区 167 9.3.2 意外电击的预防 168 9.3.3 接地故障插座 170 9.3.4 布线设备 170 9.4 小型电机的维护 171 9.5 电机问题 172 9.6 常见的电机故障及其原因 173 9.7 故障排除辅助工具 175 9.7.1 连接图 175 9.7.2 小型三相电机的额定数据 177 9.8 电源干扰 178 9.9 鼠笼式异步电机 180 9.10 单相电机中离心开关的测试 180 9.11 测试运行绕组和启动绕组之间的短路电路 181 9.12 电容测试 181 9.13 使用仪表检查问题 182 9.13.1 用伏安表解决电机故障 182 9.13.2 钳式伏安表 183 9.13.3 发现接地 183 9.13.4 发现开路 183 9.14 故障排除指南 184 9.15 电机寿命 189 9.16 性能特点 190 9.17 电机保护 191 9.18 直流电机的故障问题 192 9.19 固态设备故障排除 195 9.20 思考题 196 第10章 工业机器人的行业现状与未来展望 197 10.1 本章目标 197 10.2 UR机器人的历史 198 10.3 UR机器人的主要产品 198 10.4 Neocortex的详细介绍 199 10.5 全球机器人产业 200 10.6 先进的系统 201 10.7 机器人软件 201 10.8 思考题 201 附录A 控制器、示教盒和工业机器人 203 附录B 机器人技术员和工程师 206 附录C 机器人的交叉比较 208 思考题答案 226 ---------------------------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 ---------------------------8065989 - 现代机器人学：机构、规划与控制--------------------------- 译者序 序一 序二 前言 作译者简介 第1章 绪论 1 第2章 位形空间 8 2.1 刚体的自由度 9 2.2 机器人的自由度 10 2.3 位形空间：拓扑与表达 15 2.4 位形与速度约束 18 2.5 任务空间与工作空间 21 2.6 本章小结 23 2.7 推荐阅读 24 习题 24 第3章 刚体运动 34 3.1 平面内的刚体运动 36 3.2 旋转与角速度 40 3.3 刚体运动与运动旋量 53 3.4 力旋量 67 3.5 本章小结 68 3.6 软件 69 3.7 推荐阅读 70 习题 71 第4章 正向运动学 84 4.1 指数积公式 86 4.2 通用机器人的描述格式 94 4.3 本章小结 98 4.4 软件 99 4.5 推荐阅读 99 习题 99 第5章 一阶运动学与静力学 106 5.1 机器人雅可比 110 5.2 开链机器人的静力学 118 5.3 奇异性分析 119 5.4 可操作度 122 5.5 本章小结 124 5.6 软件 125 5.7 推荐阅读 125 习题 125 第6章 逆运动学 134 6.1 逆运动学的解析求解 135 6.2 逆运动学的数值求解 138 6.3 逆向速度运动学 142 6.4 有关闭环的一点说明 143 6.5 本章小结 144 6.6 软件 144 6.7 推荐阅读 144 习题 145 第7章 闭链运动学 150 7.1 正、逆运动学 151 7.2 微分运动学 154 7.3 奇异 157 7.4 本章小结 160 7.5 推荐阅读 160 习题 161 第8章 开链动力学 164 8.1 拉格朗日方程 165 8.2 单刚体动力学 172 8.3 牛顿–欧拉逆动力学 178 8.4 封闭形式的动力学方程 181 8.5 开链机器人的正向动力学 183 8.6 任务空间中的动力学 184 8.7 受约束动力学 185 8.8 URDF中的机器人动力学 187 8.9 驱动、传动和摩擦 187 8.10 本章小结 194 8.11 软件 197 8.12 推荐阅读 199 习题 199 第9章 轨迹生成 202 9.1 定义 202 9.2 点到点的轨迹 202 9.3 多项式中间点的轨迹 208 9.4 时间最优的时间标度 209 9.5 本章小结 215 9.6 软件 216 9.7 推荐阅读 217 习题 217 第10章 运动规划 221 10.1 运动规划概述 221 10.2 基础知识 224 10.3 完整路径规划器 231 10.4 网格方法 232 10.5 采样方法 239 10.6 虚拟势场 244 10.7 非线性优化 248 10.8 平滑 249 10.9 本章小结 250 10.10 推荐阅读 251 习题 253 第11章 机器人控制 255 11.1 控制系统概述 255 11.2 误差动力学 256 11.3 速度输入的运动控制 261 11.4 力或力矩输入的运动控制 267 11.5 力控制 276 11.6 运动–力混合控制 278 11.7 阻抗控制 281 11.8 底层的关节力/力矩控制 283 11.9 其他议题 285 11.10 本章小结 286 11.11 软件 287 11.12 推荐阅读 288 习题 288 第12章 抓握和操作 294 12.1 接触运动学 295 12.2 接触力和摩擦力 309 12.3 操作 316 12.4 本章小结 321 12.5 推荐阅读 321 习题 322 第13章 轮式移动机器人 328 13.1 轮式移动机器人的类型 328 13.2 全向轮式移动机器人 329 13.3 非完整轮式移动机器人 333 13.4 里程计测距 350 13.5 移动操作 352 13.6 本章小结 354 13.7 推荐阅读 355 习题 356 附录A 重要公式汇总 363 附录B 转动的其他表示方法 369 附录C D-H参数法 376 附录D 优化和拉格朗日乘子 383 参考文献 385 索引 394 ---------------------------8059530 - ROS机器人编程：原理与应用--------------------------- 译者序 前言 第一部分 ROS基础 / 1 第1章 概述：ROS工具和节点 / 2 1.1 ROS基础概念 / 2 1.2 编写ROS节点 / 5 1.2.1 创建ROS程序包 / 5 1.2.2 编写一个最小的ROS发布器 / 8 1.2.3 编译ROS节点 / 11 1.2.4 运行ROS节点 / 12 1.2.5 检查运行中的最小发布器节点 / 13 1.2.6 规划节点时间 / 15 1.2.7 编写一个最小ROS订阅器 / 17 1.2.8 编译和运行最小订阅器 / 19 1.2.9 总结最小订阅器和发布器节点 / 21 1.3 更多的ROS工具：catkin_simple、roslaunch、rqt_console和rosbag / 21 1.3.1 用catkin_simple简化CMakeLists.txt / 21 1.3.2 自动启动多个节点 / 23 1.3.3 在ROS控制台观察输出 / 25 1.3.4 使用rosbag记录并回放数据 / 26 1.4 最小仿真器和控制器示例 / 28 1.5 小结 / 32 第2章 消息、类和服务器 / 33 2.1 定义自定义消息 / 33 2.1.1 定义一条自定义消息 / 34 2.1.2 定义一条变长的消息 / 38 2.2 ROS服务介绍 / 43 2.2.1 服务消息 / 43 2.2.2 ROS服务节点 / 45 2.2.3 与ROS服务手动交互 / 47 2.2.4 ROS服务客户端示例 / 48 2.2.5 运行服务和客户端示例 / 50 2.3 在ROS中使用C++类 / 51 2.4 在ROS中创建库模块 / 56 2.5 动作服务器和动作客户端介绍 / 61 2.5.1 创建动作服务器包 / 62 2.5.2 定义自定义动作服务器消息 / 62 2.5.3 设计动作客户端 / 68 2.5.4 运行示例代码 / 71 2.6 参数服务器介绍 / 80 2.7 小结 / 84 第二部分 ROS中的仿真和可视化 / 85 第3章 ROS中的仿真 / 86 3.1 简单的2维机器人仿真器 / 86 3.2 动力学仿真建模 / 93 3.3 统一的机器人描述格式 / 95 3.3.1 运动学模型 / 95 3.3.2 视觉模型 / 98 3.3.3 动力学模型 / 99 3.3.4 碰撞模型 / 102 3.4 Gazebo介绍 / 104 3.5 最小关节控制器 / 112 3.6 使用Gazebo插件进行关节伺服控制 / 118 3.7 构建移动机器人模型 / 124 3.8 仿真移动机器人模型 / 132 3.9 组合机器人模型 / 136 3.10 小结 / 139 第4章 ROS中的坐标变换 / 141 4.1 ROS中的坐标变换简介 / 141 4.2 转换侦听器 / 149 4.3 使用Eigen库 / 156 4.4 转换ROS数据类型 / 161 4.5 小结 / 163 第5章 ROS中的感知与可视化 / 164 5.1 rviz中的标记物和交互式标记物 / 168 5.1.1 rviz中的标记物 / 168 5.1.2 三轴显示示例 / 172 5.1.3 rviz中的交互式标记物 / 176 5.2 在rviz中显示传感器值 / 183 5.2.1 仿真和显示激光雷达 / 183 5.2.2 仿真和显示彩色相机数据 / 189 5.2.3 仿真和显示深度相机数据 / 193 5.2.4 rviz中点的选择 / 198 5.3 小结 / 201 第三部分 ROS中的感知处理 / 203 第6章 在ROS中使用相机 / 204 6.1 相机坐标系下的投影变换 / 204 6.2 内置相机标定 / 206 6.3 标定立体相机内参 / 211 6.4 在ROS中使用OpenCV / 217 6.4.1 OpenCV示例：寻找彩色像素 / 218 6.4.2 OpenCV示例：查找边缘 / 223 6.5 小结 / 224 第7章 深度图像与点云信息 / 225 7.1 从扫描LIDAR中获取深度信息 / 225 7.2 立体相机的深度信息 / 230 7.3 深度相机 / 236 7.4 小结 / 237 第8章 点云数据处理 / 238 8.1 简单的点云显示节点 / 238 8.2 从磁盘加载和显示点云图像 / 244 8.3 将发布的点云图像保存到磁盘 / 246 8.4 用PCL方法解释点云图像 / 248 8.5 物体查找器 / 257 8.6 小结 / 261 第四部分 ROS中的移动机器人 / 263 第9章 移动机器人的运动控制 / 264 9.1 生成期望状态 / 264 9.1.1 从路径到轨迹 / 264 9.1.2 轨迹构建器库 / 268 9.1.3 开环控制 / 273 9.1.4 发布期望状态 / 274 9.2 机器人状态估计 / 282 9.2.1 从Gazebo获得模型状态 / 282 9.2.2 里程计 / 286 9.2.3 混合里程计、GPS和惯性传感器 / 292 9.2.4 混合里程计和LIDAR / 297 9.3 差分驱动转向算法 / 302 9.3.1 机器人运动模型 / 303 9.3.2 线性机器人的线性转向 / 304 9.3.3 非线性机器人的线性转向 / 306 9.3.4 非线性机器人的非线性转向 / 308 9.3.5 仿真非线性转向算法 / 309 9.4 相对于地图坐标系的转向 / 312 9.5 小结 / 317 第10章 移动机器人导航 / 318 10.1 构建地图 / 318 10.2 路径规划 / 323 10.3 move_base客户端示例 / 328 10.4 修改导航栈 / 331 10.5 小结 / 335 第五部分 ROS中的机械臂 / 337 第11章 底层控制 / 338 11.1 单自由度移动关节机器人模型 / 338 11.2 位置控制器示例 / 339 11.3 速度控制器示例 / 342 11.4 力控制器示例 / 344 11.5 机械臂的轨迹消息 / 349 11.6 7自由度臂的轨迹插值动作服务器 / 353 11.7 小结 / 354 第12章 机械臂运动学 / 355 12.1 正向运动学 / 356 12.2 逆向运动学 / 360 12.3 小结 / 365 第13章 手臂运动规划 / 366 13.1 笛卡儿运动规划 / 367 13.2 关节空间规划的动态规划 / 368 13.3 笛卡儿运动动作服务器 / 372 13.4 小结 / 376 第14章 Baxter仿真器进行手臂控制 / 377 14.1 运行Baxter仿真器 / 377 14.2 Baxter关节和主题 / 379 14.3 Baxter夹具 / 382 14.4 头盘控制 / 385 14.5 指挥Baxter关节 / 387 14.6 使用ROS关节轨迹控制器 / 390 14.7 关节空间记录和回放节点 / 391 14.8 Baxter运动学 / 397 14.9 Baxter笛卡儿运动 / 399 14.10 小结 / 404 第15章 object-grabber包 / 405 15.1 object-grabber代码组织 / 405 15.2 对象操作查询服务 / 407 15.3 通用夹具服务 / 410 15.4 object-grabber动作服务器 / 412 15.5 object-grabber动作客户端示例 / 415 15.6 小结 / 425 第六部分 系统集成与高级控制 / 427 第16章 基于感知的操作 / 428 16.1 外部相机标定 / 428 16.2 综合感知和操作 / 431 16.3 小结 / 440 第17章 移动操作 / 441 17.1 移动机械手模型 / 441 17.2 移动操作 / 442 17.3 小结 / 446 第18章 总结 / 447 参考文献 / 449 ---------------------------7113325 - 机器人操作中的力学原理--------------------------- 译者序 前言 第1章 操作 1 1.1 实例1：人工操作 1 1.2 实例2：一种自动装配系统 3 1.3 操作中亟待解决的问题 4 1.4 操作技术的分类 6 1.5 文献注释 7 习题 8 第2章 运动学 9 2.1 基础知识 9 2.2 平面运动学 12 2.3 球面运动学 16 2.4 空间运动学 18 2.5 运动学约束 20 2.5.1 非完整约束 23 2.5.2 根据速度中心对平面约束 进行分析 27 2.6 运动机构 29 2.7 文献注释 31 习题 31 第3章 运动学表示 34 3.1 空间旋转的表示 34 3.1.1 轴线–角度 35 3.1.2 旋转矩阵 36 3.1.3 欧拉角 40 3.1.4 四元数 42 3.2 空间位移的表示 49 3.2.1 齐次坐标 50 3.2.2 旋量坐标 51 3.3 运动学约束 58 3.4 文献注释 61 习题 61 第4章 运动学操作 65 4.1 路径规划 65 4.1.1 实际中的抓取和放置 66 4.1.2 位形空间变换 67 4.1.3 路径规划——离散C空间内的启发式搜索 70 4.2 非完整系统的路径规划 71 4.3 接触的运动学模型 72 4.4 文献注释 74 习题 74 第5章 刚体静力学 78 5.1 刚体上的作用力 78 5.2 多面体凸锥 83 5.3 接触力旋量与力旋量锥 85 5.4 速度旋量空间中的锥 87 5.5 有向平面 88 5.6 瞬心和Reuleaux方法 91 5.7 力线和力矩标记 92 5.8 对偶力 94 5.9 总结 97 5.10 文献注释 97 习题 98 第6章 摩擦 101 6.1 库仑定律 101 6.2 单自由度问题 103 6.3 平面内的单点接触问题 105 6.4 摩擦锥的图形表示 106 6.5 静平衡问题 106 6.6 平面滑动 108 6.6.1 平面滑动的力和力矩 109 6.6.2 极限曲面 111 6.7 文献注释 115 习题 115 第7章 准静态操作 118 7.1 抓取和夹具固持 118 7.2 推 121 7.3 稳定的推进 125 7.3.1 Peshkin界限 127 7.3.2 “平分线”界限 128 7.3.3 “竖直带”界限 128 7.3.4 计算稳定的推进动作 129 7.3.5 规划稳定的推进轨迹 131 7.4 零件定向 132 7.4.1 半径函数和推函数 133 7.4.2 旋转对称：定向到对称 135 7.4.3 不确定性的建模 135 7.4.4 规划算法 136 7.5 装配 138 7.6 文献注释 142 习题 143 第8章 动力学 148 8.1 牛顿定律 148 8.2 三维空间中的一个质点 149 8.3 力矩和动量矩/角动量 150 8.4 质点系的动力学 151 8.5 刚体动力学 153 8.6 角惯量矩阵 156 8.7 自由旋转体的运动 161 8.8 平面内的单点接触问题 163 8.8.1 摩擦的不一致性 165 8.8.2 摩擦的不确定性 167 8.9 平面动力学的图形方法 168 8.10 平面内的多点接触问题 170 8.11 文献注释 172 习题 172 第9章 碰撞 174 9.1 质点碰撞 174 9.1.1 摩擦：一个不好的模型 176 9.1.2 一个更好的模型 177 9.2 刚体碰撞 179 9.3 文献注释 184 习题 184 第10章 动态操作 185 10.1 准动态操作 185 10.2 短暂动态操作 188 10.3 完全动态操作 189 10.4 文献注释 191 习题 193 附录 无限远点 194 参考文献 197 索引 201 ---------------------------6615825 - 医疗机器人建模与制造--------------------------- 译者序 前言 第一部分 人类肌肉骨骼系统的建模及应用，人类运动的计算分析、建模及应用 第1章 在机器人手掌中为提升操作性而实现的类人关节刚性 2 1.1 引言 2 1.2 关节刚性的建模 2 1.2.1 方法 2 1.2.2 实验结果 7 1.2.3 关节刚性建模的总结 12 1.2.4 对具有并行柔性的机器人关节的分析 13 1.2.5 时间延迟作用 13 1.2.6 加入并行柔性的作用 14 1.2.7 系统并行柔性的设计指南 16 1.3 被动关节刚性的多指操纵 16 1.3.1 系统模型 16 1.3.2 抓握稳定性分析 17 1.3.3 操作控制器的设计 17 1.3.4 实验与结果 18 1.4 讨论 21 参考文献 22 第2章 人类下肢肌肉骨骼的计算分析综述 24 2.1 引言 24 2.2 人类行走的步态周期 25 2.3 正常人类行走的生物力学 27 2.4 人类行走的量化模型 27 2.4.1 人类行走的运动学 28 2.4.2 人类行走的动力学 29 2.5 肌肉骨骼与铰接系统交互的计算分析 37 2.6 结论 40 参考文献 41 第3章 肌电控制的人–机器人接口：一种混合运动和任务的建模方法 47 3.1 引言 47 3.2 EMG动作分类 48 3.2.1 EMG采集与分析 48 3.2.2 动作分类 51 3.3 人类接口的任务建模 53 3.3.1 人类任务建模 53 3.3.2 结合肌电建模与任务建模 55 3.4 使用任务建模的肌电控制人–机器人接口 56 3.4.1 系统描述 56 3.4.2 动作分类实验 58 3.4.3 机器人操作实验 60 3.5 讨论与总结 62 3.5.1 分类准确率的增加 62 3.5.2 BN任务模型对分类结果的影响 63 参考文献 64 第4章 基于家庭的姿势平衡康复的个性化建模 68 4.1 引言 68 4.2 基于家庭的姿势平衡康复 68 4.3 身体肢体的参数 70 4.4 人类受试者的质心位置估计 70 4.5 方法 72 4.5.1 SESC计算 72 4.5.2 使用卡尔曼滤波器的SESC参数识别和视觉反馈 73 4.5.3 角动量的零速率 74 4.5.4 实验 75 4.6 实验结果 76 4.6.1 高成本传感器对比便携式传感器 76 4.6.2 收敛–骨架着色反馈与无视觉反馈 78 4.6.3 使用新运动集进行交叉验证 78 4.6.4 姿势稳定指数 80 4.7 讨论 81 4.8 结论 81 参考文献 81 第5章 步态恢复的混合神经假体的建模和动态优化 85 5.1 引言 85 5.2 动态模型 86 5.2.1 初始双重支撑阶段 86 5.2.2 单一支撑阶段 87 5.2.3 冲击和最终双重支撑阶段 89 5.3 动态优化 90 5.4 仿真与结果 91 5.4.1 在对抗肌肉副之间切换 91 5.4.2 对抗肌肉副的共激活作用 91 5.4.3 混合关节致动器 91 5.4.4 模拟结果 92 5.5 结论与未来的工作 94 附录 95 参考文献 96 第6章 身体运动感测的柔性可穿戴机器人技术 98 6.1 身体运动感测 98 6.2 嵌入导电液的柔性人造皮肤 101 6.3 应变敏感的导电聚合物 106 6.4 用于运动感测的光纤可穿戴传感器 110 6.5 结论与未来的发展 112 参考文献 112 第二部分 人类认知和肌肉技能的建模及应用 第7章 辅助和康复机器人的非侵入性脑机接口技术综述 118 7.1 引言 118 7.2 脑机接口 118 7.2.1 脑电图 118 7.2.2 大脑活动的类型 119 7.2.3 BMI的类别 119 7.2.4 伪迹信号 119 7.2.5 基于感觉运动节律的BMI 120 7.2.6 性能评估 123 7.3 辅助机器人的BMI 123 7.3.1 共享控制 123 7.3.2 BMI与非穿戴式机器人 124 7.3.3 BMI与可穿戴式机器人 124 7.4 康复机器人的BMI 127 7.4.1 上肢运动恢复 127 7.4.2 下肢与步态恢复 128 7.5 结论 129 致谢 130 参考文献 130 第8章 辅助机器人中人–机器人协作的意图推理 139 8.1 背景技术 139 8.2 研究挑战和解决方法 141 8.2.1 系统建模 141 8.2.2 意图推理 142 8.2.3 在线模型学习 146 8.3 应用 147 8.3.1 人–机器人协作 148 8.3.2 辅助机器人 150 8.4 讨论 153 8.5 结论 153 附录 153 参考文献 157 第9章 生物力学的HRI建模和外骨骼辅助应用的机电一体化设计 160 9.1 引言 160 9.2 外骨骼设计的挑战 161 9.2.1 人–外骨骼系统的生物力学建模 161 9.2.2 运动结构 162 9.2.3 致动器 162 9.2.4 感测 163 9.3 生物力学建模 163 9.4 HRI模型的开发 164 9.5 设计实例 165 9.5.1 实例一：用于重力补偿的弹簧加载的外骨骼 165 9.5.2 实例二：2自由度主动辅助外骨骼 168 9.6 结论 171 致谢 172 参考文献 172 第10章 辅助机器人的人类心理建模 174 10.1 引言 174 10.2 人类特征的维度 175 10.2.1 性格 176 10.2.2 情感和心情 176 10.2.3 智力 177 10.2.4 社交智力 177 10.3 构建HRI的行为模型 178 10.4 经济决策模型 179 10.4.1 神经经济学 181 10.4.2 认知架构 183 10.5 心理推理模型 183 10.5.1 心理特征的检测和建模 184 10.5.2 利用情景 185 10.6 结论 185 参考文献 185 第11章 机器人合作伙伴的自适应人–机器人身体交互 190 11.1 引言 190 11.2 触觉稳定性 191 11.3 人工操作者建模 191 11.3.1 人类手臂的刚性 191 11.3.2 肌肉骨骼建模 192 11.4 触觉的辅助控制 193 11.4.1 阻抗屏蔽方法 193 11.4.2 线性二次高斯控制 194 11.4.3 具有随机变量参数的系统控制 196 11.5 系统集成 196 11.5.1 人类手臂刚性估计 197 11.5.2 刚性分类 198 11.6 系统验证与实验评估 200 11.6.1 触觉装置 200 11.6.2 稳定性分析 201 11.6.3 刚性的分布 201 11.6.4 系统验证：与刚性表面接触 202 11.6.5 验证实验：与刚性表面接触 203 11.6.6 阈值分类性能与HMM分类性能 203 11.6.7 阈值分类性能与SVM分类性能 205 11.7 局限与解决方法 207 11.8 结论 208 附录 209 致谢 209 参考文献 210 ---------------------------7642244 - 移动机器人原理与设计[图书]--------------------------- 译者序 前言 第1章三维建模 11旋转矩阵 111定义 112旋转向量 113伴随矩阵 114坐标系变换 12欧拉角 121定义 122欧拉矩阵的导数 123欧拉矩阵的旋转向量 13刚性机器人的运动学模型 14习题 15参考答案 第2章反馈线性化 21控制积分链 211比例微分控制器 212比例积分微分控制器 22引例 23方法的原理 231原理 232相对次数 233微分延迟矩阵 234奇异点 24二轮车 241一阶模型 242二阶模型 25控制三轮车 251速度和转向控制 252位置控制 253选择另一个输出 26帆船 261极坐标曲线 262微分延迟 263反馈线性化的方法 264极坐标曲线控制 27运动学模型和动力学模型 271原理 272倒立摆系统 273伺服电机 28习题 29参考答案 第3章无模型控制 31无人车的无模型控制 311方向和速度的比例控制器 312方向的比例微分控制器 32雪橇车 321模型 322正弦驱动控制 323最大推力控制 324快速动态特性的简化 33帆船 331问题 332控制器 333导航 334实验 34习题 35参考答案 第4章导引 41球面上的导引 42路径规划 421简单示例 422贝塞尔多项式 43维诺图 44人工势场法 45习题 46参考答案 第5章实时定位 51传感器 52测角定位 521问题描述 522内接角 523平面机器人的静态三角测量 524动态三角测量 53多点定位 54习题 55参考答案 第6章辨识 61二次型函数 611定义 612二次型的导数 613二次型函数的特征值 614二次型函数的最小化 62最小二乘法 621线性情形 622非线性情形 63习题 64参考答案 第7章卡尔曼滤波器 71协方差矩阵 711定义和解释 712性质 713置信椭圆 714生成高斯随机向量 72无偏正交估计 73线性估计的应用 74卡尔曼滤波器 75卡尔曼平滑器 76习题 77参考答案 参考文献 索引 ---------------------------8066546 - 移动机器人学：数学基础、模型构建及实现方法--------------------------- 译者序 前言 第1章 绪论 1 1.1 移动机器人应用 1 1.2 移动机器人分类 2 1.2.1 地面自主移动机器人 2 1.2.2 服务机器人 2 1.2.3 清洁和草坪护理机器人 3 1.2.4 社交机器人 3 1.2.5 野外机器人 4 1.2.6 检测、侦查、监控和勘探机器人 5 1.3 移动机器人工程 6 1.3.1 移动机器人子系统 6 1.3.2 全书概述 6 1.3.3 轮式移动机器人基础 8 1.3.4 参考文献与延伸阅读 9 1.3.5 习题 9 第2章 数学基础 10 2.1 约定和定义 10 2.1.1 符号约定 10 2.1.2 附体坐标系 14 2.1.3 参考文献与延伸阅读 16 2.2 矩阵基础 17 2.2.1 矩阵运算 17 2.2.2 矩阵函数 19 2.2.3 矩阵求逆 20 2.2.4 秩–零化度定理 22 2.2.5 矩阵代数 23 2.2.6 矩阵微积分 25 2.2.7 莱布尼茨法则 31 2.2.8 参考文献与延伸阅读 32 2.2.9 习题 32 2.3 刚体变换基础 33 2.3.1 定义 33 2.3.2 为什么使用齐次变换 33 2.3.3 语义和解释 34 2.3.4 参考文献与延伸阅读 43 2.3.5 习题 44 2.4 机构运动学 45 2.4.1 正运动学 45 2.4.2 逆运动学 49 2.4.3 微分运动学 52 2.4.4 参考文献与延伸阅读 54 2.4.5 习题 54 2.5 方向和角速度 55 2.5.1 欧拉角形式的方向表示 56 2.5.2 角速度和小角度 59 2.5.3 欧拉角形式的角速度与方向变化率 61 2.5.4 轴角形式的角速度与方向变化率 62 2.5.5 参考文献与延伸阅读 63 2.5.6 习题 64 2.6 传感器的运动学模型 64 2.6.1 摄像机的运动学模型 64 2.6.2 激光测距传感器的运动学模型 65 2.6.3 参考文献与延伸阅读 71 2.6.4 习题 71 2.7 变换图与位姿网络 71 2.7.1 关系变换 71 2.7.2 位姿网络求解 74 2.7.3 过约束网络 75 2.7.4 用于一般位置坐标系的微分运动学 77 2.7.5 参考文献与延伸阅读 81 2.7.6 习题 81 2.8 四元数 82 2.8.1 表示和符号 82 2.8.2 四元数乘法 83 2.8.3 其他四元数运算 85 2.8.4 三维旋转表示 86 2.8.5 姿态和角速度 88 2.8.6 参考文献与延伸阅读 90 2.8.7 习题 90 第3章 数值方法 92 3.1 向量函数的线性化和优化 92 3.1.1 线性化 93 3.1.2 目标函数优化 94 3.1.3 约束优化 98 3.1.4 参考文献与延伸阅读 103 3.1.5 习题 103 3.2 方程组 103 3.2.1 线性系统 103 3.2.2 非线性系统 108 3.2.3 参考文献与延伸阅读 110 3.2.4 习题 110 3.3 非线性优化和约束优化 111 3.3.1 非线性优化 111 3.3.2 约束优化 116 3.3.3 参考文献与延伸阅读 119 3.3.4 习题 120 3.4 微分代数系统 120 3.4.1 约束动力学 121 3.4.2 一阶和二阶约束运动学系统 123 3.4.3 拉格朗日动力学 125 3.4.4 约束 129 3.4.5 参考文献与延伸阅读 133 3.4.6 习题 133 3.5 微分方程的积分 134 3.5.1 状态空间中的动力学模型 134 3.5.2 状态空间模型的积分 134 3.5.3 参考文献与延伸阅读 137 3.5.4 习题 137 第4章 动力学 138 4.1 动坐标系 138 4.1.1 观测问题 138 4.1.2 改变参考系 139 4.1.3 应用实例：姿态稳定裕度估计 143 4.1.4 运动状态的递归变换 145 4.1.5 参考文献和延伸阅读 148 4.1.6 习题 149 4.2 轮式移动机器人运动学 149 4.2.1 刚体运动概况 150 4.2.2 轮式移动机器人固定接触点的速度运动学 152 4.2.3 常用转向系统配置 155 4.2.4 参考文献和延伸阅读 159 4.2.5 习题 160 4.3 约束运动学与动力学 160 4.3.1 禁止方向的约束 161 4.3.2 纯滚动（无侧滑）约束 165 4.3.3 拉格朗日动力学 168 4.3.4 地形接触 173 4.3.5 轨迹估计与预测 175 4.3.6 参考文献和延伸阅读 179 4.3.7 习题 180 4.4 线性系统理论概述 181 4.4.1 线性定常系统 181 4.4.2 线性动态系统的状态空间表示 187 4.4.3 非线性动态系统 190 4.4.4 非线性动态系统的扰动动力学 192 4.4.5 参考文献与延伸阅读 194 4.4.6 习题 195 4.5 预测模型与系统辨识 195 4.5.1 制动 196 4.5.2 转向 197 4.5.3 车辆翻倒 199 4.5.4 车轮打滑和偏航稳定性 202 4.5.5 动力学模型的参数化和线性化 204 4.5.6 系统辨识 207 4.5.7 参考文献与延伸阅读 213 4.5.8 习题 214 第5章 最优估计 215 5.1 随机变量、随机过程与随机变换 215 5.1.1 不确定性的表征 215 5.1.2 随机变量 216 5.1.3 不确定性变换 222 5.1.4 随机过程 229 5.1.5 参考文献与延伸阅读 234 5.1.6 习题 234 5.2 协方差传播与最优估计 235 5.2.1 连续积分与平均过程的方差 235 5.2.2 随机积分 239 5.2.3 最优估计 244 5.2.4 参考文献与延伸阅读 251 5.2.5 习题 251 5.3 状态空间卡尔曼滤波器 252 5.3.1 引言 252 5.3.2 线性离散时间卡尔曼滤波 254 5.3.3 非线性系统的卡尔曼滤波 256 5.3.4 简单应用实例：二维平面的移动机器人 260 5.3.5 关于卡尔曼滤波的实用信息 269 5.3.6 其他形式的卡尔曼滤波 274 5.3.7 参考文献与延伸阅读 274 5.3.8 习题 275 5.4 贝叶斯估计 276 5.4.1 定义 276 5.4.2 贝叶斯法则 278 5.4.3 贝叶斯滤波 282 5.4.4 贝叶斯建图 286 5.4.5 贝叶斯定位 292 5.4.6 参考文献与延伸阅读 295 5.4.7 习题 295 第6章 状态估计 296 6.1 位姿估计的数学基础 296 6.1.1 位姿修正与航位推算法 296 6.1.2 位姿修正 298 6.1.3 三角测量中的误差传播 300 6.1.4 实际位姿修正系统 307 6.1.5 航位推算法 308 6.1.6 实际航位推算系统 316 6.1.7 参考文献与延伸阅读 316 6.1.8 习题 317 6.2 用于状态估计的传感器 318 6.2.1 关节传感器 318 6.2.2 环境场传感器 319 6.2.3 惯性参考系 320 6.2.4 惯性传感器 322 6.2.5 参考文献与延伸阅读 327 6.2.6 习题 327 6.3 惯性导航系统 328 6.3.1 引言 328 6.3.2 惯性导航的数学原理 328 6.3.3 惯性导航中的误差和辅助系统 332 6.3.4 应用实例：简单的里程计辅助姿态航向基准系统 335 6.3.5 参考文献与延伸阅读 338 6.3.6 习题 338 6.4 卫星导航系统 339 6.4.1 引言 339 6.4.2 工作原理 339 6.4.3 状态测量 340 6.4.4 性能参数 343 6.4.5 运行模式 345 6.4.6 参考文献与延伸阅读 346 6.4.7 习题 346 第7章 控制 348 7.1 经典控制 348 7.1.1 引言 348 7.1.2 虚拟弹簧阻尼系统 351 7.1.3 反馈控制 353 7.1.4 参考模型和前馈控制 358 7.1.5 参考文献与延伸阅读 361 7.1.6 习题 361 7.2 状态空间控制 362 7.2.1 引言 362 7.2.2 状态空间反馈控制 363 7.2.3 应用实例：机器人轨迹跟踪 366 7.2.4 感知控制 370 7.2.5 转向轨迹生成 372 7.2.6 参考文献与延伸阅读 377 7.2.7 习题 378 7.3 预测控制的优化与建模 378 7.3.1 变分法 378 7.3.2 最优控制 381 7.3.3 模型预测控制 385 7.3.4 求解最优控制问题的方法 387 7.3.5 参数化最优控制 390 7.3.6 参考文献与延伸阅读 393 7.3.7 习题 394 7.4 智能控制 394 7.4.1 引言 395 7.4.2 评价 397 7.4.3 表达 399 7.4.4 搜索 405 7.4.5 参考文献与延伸阅读 409 7.4.6 习题 410 第8章 感知 411 8.1 图像处理算子与算法 411 8.1.1 计算机视觉算法分类 412 8.1.2 高通滤波算子 413 8.1.3 低通算子 417 8.1.4 信号和图像匹配 418 8.1.5 特征检测 420 8.1.6 区域处理 422 8.1.7 参考文献与延伸阅读 425 8.1.8 习题 425 8.2 非接触传感器的物理特性及原理 426 8.2.1 非接触传感器 426 8.2.2 测距技术 427 8.2.3 辐射信号 430 8.2.4 透镜、滤光片和反射镜 436 8.2.5 参考文献与延伸阅读 439 8.2.6 习题 440 8.3 感知传感器 440 8.3.1 激光测距传感器 440 8.3.2 超声波测距传感器 444 8.3.3 可见光摄像机 445 8.3.4 中远红外波长摄像机 447 8.3.5 雷达 449 8.3.6 参考文献与延伸阅读 451 8.3.7 习题 451 8.4 几何级与语义级计算机视觉概述 451 8.4.1 像素级分类 451 8.4.2 计算立体视觉 453 8.4.3 障碍物探测 456 8.4.4 参考文献与延伸阅读 459 8.4.5 习题 459 第9章 定位和地图构建 462 9.1 表示和问题 462 9.1.1 引言 462 9.1.2 表示 463 9.1.3 定时和运动问题 465 9.1.4 定位的相关问题 466 9.1.5 结构概述 468 9.1.6 应用实例：无人地面车辆的地形地图 469 9.1.7 参考文献与延伸阅读 473 9.1.8 习题 473 9.2 视觉定位和运动估计 473 9.2.1 引言 473 9.2.2 定位和运动估计的信号对准 479 9.2.3 用于定位和运动估计的特征匹配 483 9.2.4 搜索最优位姿 488 9.2.5 参考文献与延伸阅读 496 9.2.6 习题 497 9.3 同步定位与地图构建 498 9.3.1 引言 498 9.3.2 循环构建地图的全局一致性 499 9.3.3 回访检测 503 9.3.4 离散路标的EKF SLAM 505 9.3.5 应用实例：激光反射器的自动探测 508 9.3.6 参考文献与延伸阅读 510 9.3.7 习题 511 第10章 运动规划 512 10.1 引言 512 10.1.1 路径规划简介 513 10.1.2 路径规划的系统阐述 514 10.1.3 无障碍运动规划 515 10.1.4 参考文献与延伸阅读 516 10.1.5 习题 517 10.2 全局路径规划的表示与搜索 517 10.2.1 连续运动规划 517 10.2.2 最优搜索的重要创意 522 10.2.3 一致代价序贯规划算法 525 10.2.4 加权序贯规划 529 10.2.5 序贯运动规划的实现 536 10.2.6 参考文献与延伸阅读 538 10.2.7 习题 539 10.3 实时全局运动规划：在未知的动态环境中的移动 539 10.3.1 引言 539 10.3.2 有限深度搜索 541 10.3.3 实时方法 543 10.3.4 规划修正方法：D*算法 544 10.3.5 分层规划 551 10.3.6 参考文献与延伸阅读 553 10.3.7 习题 553 索引 554 |