| 作者 |
| 蔡自兴 凯文·M.林奇 朴钟宇 |
| 丛书名 |
| 机器人工程技术丛书 |
| 出版社 |
| 机械工业出版社 |
| ISBN |
| 9782102031559 |
| 简要 |
| 简介 |
| 内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------机器人学基础（第3版）--------------------------- 本书是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作，主要介绍机器人学的基本原理及其应用，反映出国内外机器人学研究和应用的最新进展。全书共10章，主要内容包括机器人学的起源与发展、机器人学的数理基础、机器人运动学的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人程序设计、机器人的应用和展望等。 ---------------------------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。 |
| 目录 |
---------------------------机器人学基础（第3版）--------------------------- 代序 前言 第1章 绪论1 1.1 机器人学的发展1 1.1.1 机器人的由来1 1.1.2 机器人的定义2 1.1.3 国际机器人学的进展2 1.1.4 中国机器人学的进展3 1.2 机器人的特点、结构与分类6 1.2.1 机器人的主要特点6 1.2.2 机器人系统的结构6 1.2.3 机器人的自由度8 1.2.4 机器人的分类8 1.3 机器人学与人工智能12 1.3.1 机器人学与人工智能的关系12 1.3.2 机器人学的研究领域和智能机器人13 1.4 机器人学的应用领域15 1.4.1 工业机器人15 1.4.2 探索机器人15 1.4.3 服务机器人16 1.4.4 军用机器人17 1.5 机器人市场的现状和趋势17 1.5.1 国际机器人市场17 1.5.2 中国工业机器人市场19 1.6 本书概要19 1.7 本章小结20 习题21 第2章 数理基础23 2.1 位置和姿态的表示23 2.1.1 位置描述23 2.1.2 方位描述23 2.1.3 位姿描述24 2.2 坐标变换25 2.2.1 平移坐标变换25 2.2.2 旋转坐标变换25 2.3 齐次坐标变换26 2.3.1 齐次变换26 2.3.2 平移齐次坐标变换28 2.3.3 旋转齐次坐标变换29 2.4 物体的变换及逆变换30 2.4.1 物体位置描述30 2.4.2 齐次变换的逆变换31 2.4.3 变换方程初步33 2.5 通用旋转变换34 2.5.1 通用旋转变换公式34 2.5.2 等效转角与转轴35 2.6 本章小结36 习题37 第3章 机器人运动学39 3.1 机器人运动方程的表示39 3.1.1 运动姿态和方向角40 3.1.2 运动位置和坐标42 3.1.3 连杆变换矩阵及其乘积…43 3.2 机械手运动方程的求解46 3.2.1 欧拉变换解46 3.2.2 滚、仰、偏变换解49 3.2.3 球面变换解50 3.3 PUMA 560机器人运动方程51 3.3.1 PUMA 560运动分析51 3.3.2 PUMA 560运动综合55 3.4 本章小结58 习题58 第4章 机器人动力学63 4.1 刚体动力学63 4.1.1 刚体的动能与位能64 4.1.2 动力学方程的两种求法…66 4.2 机械手动力学方程70 4.2.1 速度的计算71 4.2.2 动能和位能的计算72 4.2.3 动力学方程的推导75 4.3 本章小结76 习题77 第5章 机器人控制79 5.1 机器人的基本控制原则79 5.1.1 基本控制原则79 5.1.2 伺服控制系统举例82 5.2 机器人的位置控制84 5.2.1 直流传动系统的建模84 5.2.2 位置控制的基本结构87 5.2.3 单关节位置控制器89 5.2.4 多关节位置控制器96 5.3 机器人的力和位置混合控制98 5.3.1 力和位置混合控制方案…98 5.3.2 力和位置混合控制系统控制规律的综合101 5.4 机器人的智能控制105 5.4.1 智能控制系统的分类105 5.4.2 机器人自适应模糊控制…110 5.4.3 多指灵巧手的神经控制…113 5.5 深度学习在机器人控制中的应用116 5.6 本章小结119 习题120 第6章 机器人传感器123 6.1 机器人传感器概述123 6.1.1 机器人传感器的特点与分类123 6.1.2 应用传感器时应考虑的问题125 6.2 内传感器126 6.2.1 位移位置传感器126 6.2.2 速度和加速度传感器130 6.2.3 力觉传感器131 6.3 外传感器134 6.3.1 触觉传感器134 6.3.2 应力传感器137 6.3.3 接近度传感器138 6.3.4 其他外传感器140 6.4 机器人视觉装置141 6.4.1 机器人眼141 6.4.2 视频信号数字变换器143 6.4.3 固态视觉装置144 6.4.4 激光雷达147 6.5 本章小结148 习题148 第7章 机器人轨迹规划150 7.1 轨迹规划应考虑的问题150 7.2 关节轨迹的插值计算151 7.2.1 三次多项式插值152 7.2.2 过路径点的三次多项式插值153 7.2.3 高阶多项式插值154 7.2.4 用抛物线过渡的线性插值155 7.2.5 过路径点用抛物线过渡的线性插值156 7.3 笛卡儿路径轨迹规划157 7.4 规划轨迹的实时生成163 7.5 本章小结165 习题166 第8章 机器人编程168 8.1 机器人编程要求与语言类型168 8.1.1 对机器人编程的要求168 8.1.2 机器人编程语言的类型…169 8.2 机器人语言系统结构和基本功能171 8.2.1 机器人语言系统的结构…171 8.2.2 机器人编程语言的基本功能171 8.3 机器人操作系统ROS173 8.4 常用的工业机器人编程语言176 8.4.1 VAL语言176 8.4.2 SIGLA语言177 8.4.3 IML语言178 8.4.4 AL语言178 8.5 解释型脚本语言Python179 8.5.1 Python语言的基本数据结构180 8.5.2 选择结构和循环结构182 8.5.3 Python的函数183 8.6 基于MATLAB的机器人学仿真184 8.6.1 坐标变换185 8.6.2 构建机器人对象185 8.6.3 机器人运动学求解188 8.6.4 轨迹规划188 8.7 机器人的离线编程189 8.7.1 机器人离线编程的特点和主要内容190 8.7.2 机器人离线编程系统的结构191 8.8 本章小结194 习题195 参考文献198 ---------------------------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 |