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機器人技術基礎(劉瑛) 版權信息
- ISBN：9787122451163
- 條形碼：9787122451163 ; 978-7-122-45116-3
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機器人技術基礎(劉瑛) 內容簡介
本書是“高等院校智能制造人才培養系列教材”之一，面向智能制造相關專業，目標是打造適合培養智能制造工程人才的教材體系，以培養適應智能制造發展需求的應用型人才。 本書主要介紹機器人技術的內涵和體系，以串聯機器人為重點，涵蓋串、并聯和移動機器人的本體結構，機器人坐標系及其位姿描述，正向和逆向運動學分析，機器人的動力學分析，機器人內部和外部傳感器的類型與工作原理，機器人的控制系統，關節空間和操作空間運動規劃等核心內容。各章均按照思維導圖、學習目標、問題導入、主要內容、本章小結、習題的結構編排。本書講解深入淺出，并配有大量圖片、MATLAB程序以及視頻講解，將抽象內容可視化。 本書可作為高等學校機器人工程、智能制造工程、機械設計制造及自動化、機械電子工程、自動控制和計算機應用等專業本科生和研究生專業課程的教材，同時也可為從事機器人研究和制造的科研及工程人員提供參考。
機器人技術基礎(劉瑛) 目錄
第1章 緒論 1
1.1 機器人的發展與定義 2
1.1.1 機器人發展簡史 2
1.1.2 機器人的定義 6
1.2 機器人的組成與分類 7
1.2.1 機器人的組成 7
1.2.2 機器人的分類 9
1.3 機器人的技術參數 13
1.3.1 自由度 13
1.3.2 精度 14
1.3.3 工作空間 15
1.3.4 工作速度 15
1.3.5 承載能力 16
1.3.6 防護等級 16
1.4 機器人的應用與發展趨勢 17
1.4.1 機器人的應用 17
1.4.2 機器人的發展趨勢 18
1.5 機器人相關學科和課程 19
1.5.1 機器人相關學科 19
1.5.2 機器人相關課程 20
本章小結 21
習題 22 第2章 機器人本體結構 23
2.1 串聯機器人的結構 24
2.1.1 驅動機構 24
2.1.2 傳動機構 27
2.1.3 傳動機構的定位與消隙技術 37
2.1.4 執行機構 40
2.2 并聯機器人的結構 53
2.2.1 并聯機構 53
2.2.2 并聯機器人 54
2.3 移動機器人的結構 55
2.3.1 車輪式移動機器人 55
2.3.2 履帶式移動機器人 56
2.3.3 步行機器人 57
本章小結 58
習題 58 第3章 機器人運動學分析 60
3.1 機器人位姿和坐標變換 61
3.1.1 位置與姿態 61
3.1.2 坐標變換 62
3.1.3 齊次坐標變換 65
3.1.4 左乘與右乘規則 70
3.2 串聯機器人位姿分析 72
3.2.1 坐標系的建立 73
3.2.2 D-H參數及連桿坐標系變換矩陣的確定 75
3.2.3 運動方程 76
3.3 串聯機器人運動學分析 76
3.3.1 正向運動學 77
3.3.2 逆向運動學 84
3.3.3 關于反解的討論 91
本章小結 93
習題 94 第4章 機器人動力學分析 96
4.1 速度分析 97
4.1.1 速度雅可比 97
4.1.2 速度分析具體案例 102
4.2 靜力學分析 104
4.2.1 力雅可比 104
4.2.2 靜力學的兩類問題 105
4.3 動力學分析 106
4.3.1 動力學分析基礎和方法 106
4.3.2 拉格朗日方程 108
4.3.3 關節空間和操作空間中的動力學方程 113
本章小結 114
習題 114 第5章 機器人傳感器 118
5.1 機器人傳感器概述 119
5.1.1 機器人傳感器的分類 120
5.1.2 傳感器的性能指標 121
5.1.3 機器人傳感器的要求 124
5.2 機器人內部傳感器 125
5.2.1 位置傳感器 125
5.2.2 速度傳感器 131
5.2.3 加速度傳感器 134
5.2.4 姿態傳感器 136
5.3 機器人外部傳感器 136
5.3.1 視覺傳感器 137
5.3.2 聽覺傳感器 139
5.3.3 觸覺傳感器 141
5.3.4 接近與距離覺傳感器 146
5.3.5 工業機器人的常用傳感器 149
5.4 多傳感器信息融合 150
本章小結 152
習題 152 第6章 機器人控制系統 154
6.1 機器人控制系統概述 155
6.1.1 機器人控制系統的構成 155
6.1.2 機器人的控制層次和特點 158
6.1.3 機器人典型控制方式 159
6.2 機器人位置控制 160
6.2.1 伺服驅動及其傳遞函數 160
6.2.2 單關節位置控制器的結構設計 167
6.2.3 單關節位置控制器的增益參數確定 171
6.2.4 單關節位置控制器誤差分析 173
6.2.5 單關節位置PID控制 176
6.2.6 多關節位置控制 177
6.3 機器人力控制 179
6.3.1 力控制概述 179
6.3.2 阻抗控制 181
6.3.3 力/位混合控制 185
本章小結 187
習題 187 第7章 機器人運動規劃 190
7.1 機器人運動規劃概述 191
7.1.1 運動規劃的基本概念 191
7.1.2 軌跡規劃的一般問題 192
7.1.3 軌跡的生成方式及控制過程 193
7.1.4 關節空間和操作空間的軌跡規劃 194
7.2 關節空間的軌跡規劃方法 195
7.2.1 三次多項式插補 196
7.2.2 高階多項式插補 199
7.2.3 多項式插補用于多點間軌跡規劃 202
7.2.4 拋物線過渡的線性插補 206
7.2.5 拋物線過渡的線性插補用于多點間軌跡規劃 209
7.3 操作空間的軌跡規劃 213
7.3.1 空間直線插補 213
7.3.2 空間圓弧插補 215
7.3.3 機器人的末端姿態插補 221
7.3.4 操作空間軌跡規劃的幾何問題 224
本章小結 227
習題 227 參考文獻 230
1.1 機器人的發展與定義 2
1.1.1 機器人發展簡史 2
1.1.2 機器人的定義 6
1.2 機器人的組成與分類 7
1.2.1 機器人的組成 7
1.2.2 機器人的分類 9
1.3 機器人的技術參數 13
1.3.1 自由度 13
1.3.2 精度 14
1.3.3 工作空間 15
1.3.4 工作速度 15
1.3.5 承載能力 16
1.3.6 防護等級 16
1.4 機器人的應用與發展趨勢 17
1.4.1 機器人的應用 17
1.4.2 機器人的發展趨勢 18
1.5 機器人相關學科和課程 19
1.5.1 機器人相關學科 19
1.5.2 機器人相關課程 20
本章小結 21
習題 22 第2章 機器人本體結構 23
2.1 串聯機器人的結構 24
2.1.1 驅動機構 24
2.1.2 傳動機構 27
2.1.3 傳動機構的定位與消隙技術 37
2.1.4 執行機構 40
2.2 并聯機器人的結構 53
2.2.1 并聯機構 53
2.2.2 并聯機器人 54
2.3 移動機器人的結構 55
2.3.1 車輪式移動機器人 55
2.3.2 履帶式移動機器人 56
2.3.3 步行機器人 57
本章小結 58
習題 58 第3章 機器人運動學分析 60
3.1 機器人位姿和坐標變換 61
3.1.1 位置與姿態 61
3.1.2 坐標變換 62
3.1.3 齊次坐標變換 65
3.1.4 左乘與右乘規則 70
3.2 串聯機器人位姿分析 72
3.2.1 坐標系的建立 73
3.2.2 D-H參數及連桿坐標系變換矩陣的確定 75
3.2.3 運動方程 76
3.3 串聯機器人運動學分析 76
3.3.1 正向運動學 77
3.3.2 逆向運動學 84
3.3.3 關于反解的討論 91
本章小結 93
習題 94 第4章 機器人動力學分析 96
4.1 速度分析 97
4.1.1 速度雅可比 97
4.1.2 速度分析具體案例 102
4.2 靜力學分析 104
4.2.1 力雅可比 104
4.2.2 靜力學的兩類問題 105
4.3 動力學分析 106
4.3.1 動力學分析基礎和方法 106
4.3.2 拉格朗日方程 108
4.3.3 關節空間和操作空間中的動力學方程 113
本章小結 114
習題 114 第5章 機器人傳感器 118
5.1 機器人傳感器概述 119
5.1.1 機器人傳感器的分類 120
5.1.2 傳感器的性能指標 121
5.1.3 機器人傳感器的要求 124
5.2 機器人內部傳感器 125
5.2.1 位置傳感器 125
5.2.2 速度傳感器 131
5.2.3 加速度傳感器 134
5.2.4 姿態傳感器 136
5.3 機器人外部傳感器 136
5.3.1 視覺傳感器 137
5.3.2 聽覺傳感器 139
5.3.3 觸覺傳感器 141
5.3.4 接近與距離覺傳感器 146
5.3.5 工業機器人的常用傳感器 149
5.4 多傳感器信息融合 150
本章小結 152
習題 152 第6章 機器人控制系統 154
6.1 機器人控制系統概述 155
6.1.1 機器人控制系統的構成 155
6.1.2 機器人的控制層次和特點 158
6.1.3 機器人典型控制方式 159
6.2 機器人位置控制 160
6.2.1 伺服驅動及其傳遞函數 160
6.2.2 單關節位置控制器的結構設計 167
6.2.3 單關節位置控制器的增益參數確定 171
6.2.4 單關節位置控制器誤差分析 173
6.2.5 單關節位置PID控制 176
6.2.6 多關節位置控制 177
6.3 機器人力控制 179
6.3.1 力控制概述 179
6.3.2 阻抗控制 181
6.3.3 力/位混合控制 185
本章小結 187
習題 187 第7章 機器人運動規劃 190
7.1 機器人運動規劃概述 191
7.1.1 運動規劃的基本概念 191
7.1.2 軌跡規劃的一般問題 192
7.1.3 軌跡的生成方式及控制過程 193
7.1.4 關節空間和操作空間的軌跡規劃 194
7.2 關節空間的軌跡規劃方法 195
7.2.1 三次多項式插補 196
7.2.2 高階多項式插補 199
7.2.3 多項式插補用于多點間軌跡規劃 202
7.2.4 拋物線過渡的線性插補 206
7.2.5 拋物線過渡的線性插補用于多點間軌跡規劃 209
7.3 操作空間的軌跡規劃 213
7.3.1 空間直線插補 213
7.3.2 空間圓弧插補 215
7.3.3 機器人的末端姿態插補 221
7.3.4 操作空間軌跡規劃的幾何問題 224
本章小結 227
習題 227 參考文獻 230
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機器人技術基礎(劉瑛) 作者簡介
劉瑛，女，北方工業大學機械與材料工程學院副教授，碩士生導師。長期從事機器人及其零部件的設計與研究、機械制造裝備與技術的研究工作。在一線教授《機器人設計與實踐》《 MATLAB 語言及其應用》《機械概論》等課程長達近二十年，并錄制了機器人等課程的相關教學視頻，在多所高校推廣使用。
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