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機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ) 版權(quán)信息
- ISBN：9787111734376
- 條形碼：9787111734376 ; 978-7-111-73437-6
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ) 本書特色
本書系統(tǒng)地介紹了機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)理論知識,重心放在機(jī)器人機(jī)構(gòu)、建模、規(guī)劃與控制等方面,為本科機(jī)器人工程及相關(guān)專業(yè)的入門教材。
機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ) 內(nèi)容簡介
本書共10章。第1章為緒論；第2章和第3章分別介紹與機(jī)器人系統(tǒng)與機(jī)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，為讀者提供對機(jī)器人的總體認(rèn)識；第4章作為機(jī)器人的數(shù)理基礎(chǔ)，詳細(xì)討論了如何構(gòu)建剛體運(yùn)動(dòng)模型；第5-7章主要講述有關(guān)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，包括串聯(lián)機(jī)器人的位移分析(第5章)、串聯(lián)機(jī)器人的速度與靜力分析(第6章)和并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)(第7章)。第8-10章主要講述有關(guān)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、規(guī)劃與控制方面的基礎(chǔ)知識，包括串聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模(第8章)、機(jī)器人軌跡生成(第9章)與機(jī)器人控制等(第10章)。此外，作為正文的補(bǔ)充，在附錄中介紹了旋量理論基礎(chǔ)、MATLAB編程等內(nèi)容。
機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ) 目錄
前言
符號表
第1章緒論1
11機(jī)器人的起源與發(fā)展1
111古代有關(guān)機(jī)器人的記載1
112近、現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展3
12機(jī)器人的定義、分類與應(yīng)用7
121機(jī)器人的定義7
122機(jī)器人的分類8
123機(jī)器人的典型應(yīng)用10
13機(jī)器人學(xué)的知識體系與發(fā)展方向11
131知識體系11
132發(fā)展方向14
14本書內(nèi)容與學(xué)習(xí)目標(biāo)15
141章節(jié)安排與內(nèi)容導(dǎo)讀15
142學(xué)習(xí)目標(biāo)16
143如何使用本書17
習(xí)題17
第2章機(jī)器人系統(tǒng)組成19
21機(jī)器人系統(tǒng)的組成19
22兩類典型的機(jī)器人系統(tǒng)23
221操作臂24
222移動(dòng)機(jī)器人26
23機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器27
231電動(dòng)機(jī)27
232液壓驅(qū)動(dòng)器28
233氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器28
234其他驅(qū)動(dòng)器類型29
24機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)30
241常見的機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31
242機(jī)器人專用減速器32
25機(jī)器人傳感器35
251典型的內(nèi)傳感器35
252典型的外傳感器39
26機(jī)器人控制系統(tǒng)41
261軟件架構(gòu)41
262硬件架構(gòu)42
27機(jī)器人的主要性能指標(biāo)44
28本章小結(jié)47
延讀文獻(xiàn)47
習(xí)題48
第3章機(jī)器人機(jī)構(gòu)49
31機(jī)器人機(jī)構(gòu)的基本組成49
311機(jī)構(gòu)的基本組成元素:構(gòu)件與
運(yùn)動(dòng)副49
312運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)與機(jī)器人52
313機(jī)器人機(jī)構(gòu)的表示53
32機(jī)器人機(jī)構(gòu)的簡單分類55
33串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)56
331手臂機(jī)構(gòu)56
332手腕機(jī)構(gòu)58
333機(jī)器人手爪60
34并/混聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)63
35機(jī)器人機(jī)構(gòu)的自由度69
351與自由度相關(guān)的幾個(gè)基本概念69
352自由度計(jì)算公式71
36本章小結(jié)75
延讀文獻(xiàn)76
習(xí)題76
第4章位姿描述與變換81
40預(yù)備知識81
401坐標(biāo)系與點(diǎn)的坐標(biāo)表示81
402三維矢量及其運(yùn)算82
41位姿描述84
411概述84
412平面剛體的位姿描述86
413空間剛體的位置描述87
414空間剛體的姿態(tài)描述88
415空間剛體的位姿描述90
42剛體變換91
421坐標(biāo)映射91
422運(yùn)動(dòng)算子96
423逆變換100
424復(fù)合變換101
425變換方程103
426自由矢量的變換106
43三角度姿態(tài)描述107
431歐拉角108
432固定角112
44等效軸角與單位四元數(shù)114
441基于等效軸角的旋轉(zhuǎn)變換114
442單位四元數(shù)118
443不同姿態(tài)描述之間的對比及
映射關(guān)系總結(jié)123
*45對齊次變換的再認(rèn)識124
46本章小結(jié)128
延讀文獻(xiàn)129
習(xí)題129
第5章串聯(lián)機(jī)器人的位移分析133
51位移分析的主要任務(wù)及意義133
52位移分析的基本原理與基本方法134
521基本原理:閉環(huán)方程134
522求解逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的通用方法:
數(shù)值法136
53DH參數(shù)與串聯(lián)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)
求解139
531DH參數(shù)法的由來139
532DH參數(shù)定義141
533前置坐標(biāo)系及前置DH矩陣142
534基于前置DH參數(shù)法的串聯(lián)
機(jī)器人位移求解147
*535后置DH參數(shù)法與串聯(lián)
機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解150
54串聯(lián)機(jī)器人的位移反解153
55綜合實(shí)例159
*56串聯(lián)機(jī)器人位移求解的指數(shù)積
公式162
57位姿描述與工作空間165
571位姿描述165
572工作空間166
58本章小結(jié)168
延讀文獻(xiàn)169
習(xí)題169
第6章串聯(lián)機(jī)器人的速度與靜力
分析172
61速度與靜力分析的主要任務(wù)及意義172
62速度矢量和雅可比的定義173
621廣義速度矢量的符號表達(dá)和
定義173
622任意兩剛體之間的速度關(guān)系179
623雅可比的定義180
63速度雅可比的求解181
631直接微分法181
632遞推法186
*633矢量積法191
634幾何雅可比與解析雅可比之間的
變換194
64奇異位姿與運(yùn)動(dòng)學(xué)奇異195
641有關(guān)奇異的基本概念195
642奇異性分析196
65機(jī)器人自由度類型與速度雅可比199
*66雅可比的廣義逆201
661冗余度機(jī)器人的逆雅可比201
662奇異位姿下的逆雅可比204
67串聯(lián)機(jī)器人靜力學(xué)205
671靜力雅可比205
672靜力雅可比與速度雅可比之間的
對偶性207
673遞推法計(jì)算關(guān)節(jié)力/力矩208
674剛體上兩點(diǎn)間速度和力的關(guān)系211
68串聯(lián)機(jī)器人性能分析與評價(jià)213
681靈巧性分析213
682力橢球216
69本章小結(jié)218
延讀文獻(xiàn)219
習(xí)題219
第7章并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)223
71并聯(lián)機(jī)器人的主要應(yīng)用223
72并聯(lián)機(jī)器人的位移求解227
721求解方法概述227
722實(shí)例分析228
73并聯(lián)機(jī)器人的速度雅可比240
731位移方程直接求導(dǎo)法241
*732旋量法242
74并聯(lián)機(jī)器人的奇異性分析243
741并聯(lián)機(jī)器人奇異的分類243
742并聯(lián)機(jī)器人奇異的求解方法
簡介244
75本章小結(jié)245
延讀文獻(xiàn)246
習(xí)題246
第8章串聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模249
81機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模的目的與意義249
82剛體的慣性250
83基于拉格朗日方程的串聯(lián)機(jī)器人
動(dòng)力學(xué)建模255
84基于牛頓歐拉方程的串聯(lián)機(jī)器人
動(dòng)力學(xué)建模264
841連桿的加速度計(jì)算公式264
842連桿速度、加速度的向外遞推
公式266
843關(guān)節(jié)力/力矩的向內(nèi)遞推公式267
844牛頓歐拉動(dòng)力學(xué)遞推算法
總結(jié)268
85摩擦、傳動(dòng)比及驅(qū)動(dòng)空間動(dòng)力學(xué)273
851摩擦的影響273
852傳動(dòng)比的影響274
853驅(qū)動(dòng)空間動(dòng)力學(xué)方程277
86操作空間動(dòng)力學(xué)方程277
87本章小結(jié)280
延讀文獻(xiàn)280
習(xí)題281
第9章機(jī)器人軌跡生成283
91軌跡生成的一般概念283
92關(guān)節(jié)空間軌跡生成與插補(bǔ)288
921二次組合曲線軌跡289
922三次多項(xiàng)式與速度S曲線軌跡296
923五次多項(xiàng)式軌跡299
924小結(jié)301
93笛卡兒空間軌跡生成和插補(bǔ)301
931直線路徑的參數(shù)化表達(dá)及軌跡
生成302
932圓弧路徑的參數(shù)化表達(dá)304
933姿態(tài)的表達(dá)和軌跡生成306
934笛卡兒空間路徑規(guī)劃注意事項(xiàng)308
94軌跡生成的實(shí)現(xiàn)310
941程序的模塊化310
942軌跡生成與運(yùn)動(dòng)控制310
95本章小結(jié)312
延讀文獻(xiàn)312
習(xí)題312
第10章機(jī)器人控制基礎(chǔ)314
101機(jī)器人控制問題概述314
102機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件原理318
1021運(yùn)動(dòng)控制器的功能和原理
簡述319
1022驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制
簡述322
103驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)模型326
1031電動(dòng)機(jī)的速度模型326
1032電動(dòng)機(jī)的力矩模型329
104分散控制331
1041速度模式下的獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
運(yùn)動(dòng)控制器332
1042力矩模式下的獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
運(yùn)動(dòng)控制器335
1043速度和加速度前饋補(bǔ)償341
1044集中前饋補(bǔ)償獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
控制器343
105PID控制器的離散化345
1051數(shù)字控制系統(tǒng)簡介346
1052數(shù)字PID算法的實(shí)現(xiàn)347
106機(jī)器人力控制的基本概念350
107本章小結(jié)351
延讀文獻(xiàn)352
習(xí)題352
附錄355
附錄A旋量理論基礎(chǔ)355
A1旋量、線矢量與偶量355
A2旋量的基本運(yùn)算356
A3運(yùn)動(dòng)旋量與力旋量357
A4旋量系358
A5運(yùn)動(dòng)旋量系與約束旋量系360
A6小結(jié)362
延讀文獻(xiàn)362
附錄BMATLAB編程362
參考文獻(xiàn)367
符號表
第1章緒論1
11機(jī)器人的起源與發(fā)展1
111古代有關(guān)機(jī)器人的記載1
112近、現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展3
12機(jī)器人的定義、分類與應(yīng)用7
121機(jī)器人的定義7
122機(jī)器人的分類8
123機(jī)器人的典型應(yīng)用10
13機(jī)器人學(xué)的知識體系與發(fā)展方向11
131知識體系11
132發(fā)展方向14
14本書內(nèi)容與學(xué)習(xí)目標(biāo)15
141章節(jié)安排與內(nèi)容導(dǎo)讀15
142學(xué)習(xí)目標(biāo)16
143如何使用本書17
習(xí)題17
第2章機(jī)器人系統(tǒng)組成19
21機(jī)器人系統(tǒng)的組成19
22兩類典型的機(jī)器人系統(tǒng)23
221操作臂24
222移動(dòng)機(jī)器人26
23機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器27
231電動(dòng)機(jī)27
232液壓驅(qū)動(dòng)器28
233氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器28
234其他驅(qū)動(dòng)器類型29
24機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)30
241常見的機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31
242機(jī)器人專用減速器32
25機(jī)器人傳感器35
251典型的內(nèi)傳感器35
252典型的外傳感器39
26機(jī)器人控制系統(tǒng)41
261軟件架構(gòu)41
262硬件架構(gòu)42
27機(jī)器人的主要性能指標(biāo)44
28本章小結(jié)47
延讀文獻(xiàn)47
習(xí)題48
第3章機(jī)器人機(jī)構(gòu)49
31機(jī)器人機(jī)構(gòu)的基本組成49
311機(jī)構(gòu)的基本組成元素:構(gòu)件與
運(yùn)動(dòng)副49
312運(yùn)動(dòng)鏈、機(jī)構(gòu)與機(jī)器人52
313機(jī)器人機(jī)構(gòu)的表示53
32機(jī)器人機(jī)構(gòu)的簡單分類55
33串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)56
331手臂機(jī)構(gòu)56
332手腕機(jī)構(gòu)58
333機(jī)器人手爪60
34并/混聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)63
35機(jī)器人機(jī)構(gòu)的自由度69
351與自由度相關(guān)的幾個(gè)基本概念69
352自由度計(jì)算公式71
36本章小結(jié)75
延讀文獻(xiàn)76
習(xí)題76
第4章位姿描述與變換81
40預(yù)備知識81
401坐標(biāo)系與點(diǎn)的坐標(biāo)表示81
402三維矢量及其運(yùn)算82
41位姿描述84
411概述84
412平面剛體的位姿描述86
413空間剛體的位置描述87
414空間剛體的姿態(tài)描述88
415空間剛體的位姿描述90
42剛體變換91
421坐標(biāo)映射91
422運(yùn)動(dòng)算子96
423逆變換100
424復(fù)合變換101
425變換方程103
426自由矢量的變換106
43三角度姿態(tài)描述107
431歐拉角108
432固定角112
44等效軸角與單位四元數(shù)114
441基于等效軸角的旋轉(zhuǎn)變換114
442單位四元數(shù)118
443不同姿態(tài)描述之間的對比及
映射關(guān)系總結(jié)123
*45對齊次變換的再認(rèn)識124
46本章小結(jié)128
延讀文獻(xiàn)129
習(xí)題129
第5章串聯(lián)機(jī)器人的位移分析133
51位移分析的主要任務(wù)及意義133
52位移分析的基本原理與基本方法134
521基本原理:閉環(huán)方程134
522求解逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的通用方法:
數(shù)值法136
53DH參數(shù)與串聯(lián)機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)
求解139
531DH參數(shù)法的由來139
532DH參數(shù)定義141
533前置坐標(biāo)系及前置DH矩陣142
534基于前置DH參數(shù)法的串聯(lián)
機(jī)器人位移求解147
*535后置DH參數(shù)法與串聯(lián)
機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解150
54串聯(lián)機(jī)器人的位移反解153
55綜合實(shí)例159
*56串聯(lián)機(jī)器人位移求解的指數(shù)積
公式162
57位姿描述與工作空間165
571位姿描述165
572工作空間166
58本章小結(jié)168
延讀文獻(xiàn)169
習(xí)題169
第6章串聯(lián)機(jī)器人的速度與靜力
分析172
61速度與靜力分析的主要任務(wù)及意義172
62速度矢量和雅可比的定義173
621廣義速度矢量的符號表達(dá)和
定義173
622任意兩剛體之間的速度關(guān)系179
623雅可比的定義180
63速度雅可比的求解181
631直接微分法181
632遞推法186
*633矢量積法191
634幾何雅可比與解析雅可比之間的
變換194
64奇異位姿與運(yùn)動(dòng)學(xué)奇異195
641有關(guān)奇異的基本概念195
642奇異性分析196
65機(jī)器人自由度類型與速度雅可比199
*66雅可比的廣義逆201
661冗余度機(jī)器人的逆雅可比201
662奇異位姿下的逆雅可比204
67串聯(lián)機(jī)器人靜力學(xué)205
671靜力雅可比205
672靜力雅可比與速度雅可比之間的
對偶性207
673遞推法計(jì)算關(guān)節(jié)力/力矩208
674剛體上兩點(diǎn)間速度和力的關(guān)系211
68串聯(lián)機(jī)器人性能分析與評價(jià)213
681靈巧性分析213
682力橢球216
69本章小結(jié)218
延讀文獻(xiàn)219
習(xí)題219
第7章并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)223
71并聯(lián)機(jī)器人的主要應(yīng)用223
72并聯(lián)機(jī)器人的位移求解227
721求解方法概述227
722實(shí)例分析228
73并聯(lián)機(jī)器人的速度雅可比240
731位移方程直接求導(dǎo)法241
*732旋量法242
74并聯(lián)機(jī)器人的奇異性分析243
741并聯(lián)機(jī)器人奇異的分類243
742并聯(lián)機(jī)器人奇異的求解方法
簡介244
75本章小結(jié)245
延讀文獻(xiàn)246
習(xí)題246
第8章串聯(lián)機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模249
81機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模的目的與意義249
82剛體的慣性250
83基于拉格朗日方程的串聯(lián)機(jī)器人
動(dòng)力學(xué)建模255
84基于牛頓歐拉方程的串聯(lián)機(jī)器人
動(dòng)力學(xué)建模264
841連桿的加速度計(jì)算公式264
842連桿速度、加速度的向外遞推
公式266
843關(guān)節(jié)力/力矩的向內(nèi)遞推公式267
844牛頓歐拉動(dòng)力學(xué)遞推算法
總結(jié)268
85摩擦、傳動(dòng)比及驅(qū)動(dòng)空間動(dòng)力學(xué)273
851摩擦的影響273
852傳動(dòng)比的影響274
853驅(qū)動(dòng)空間動(dòng)力學(xué)方程277
86操作空間動(dòng)力學(xué)方程277
87本章小結(jié)280
延讀文獻(xiàn)280
習(xí)題281
第9章機(jī)器人軌跡生成283
91軌跡生成的一般概念283
92關(guān)節(jié)空間軌跡生成與插補(bǔ)288
921二次組合曲線軌跡289
922三次多項(xiàng)式與速度S曲線軌跡296
923五次多項(xiàng)式軌跡299
924小結(jié)301
93笛卡兒空間軌跡生成和插補(bǔ)301
931直線路徑的參數(shù)化表達(dá)及軌跡
生成302
932圓弧路徑的參數(shù)化表達(dá)304
933姿態(tài)的表達(dá)和軌跡生成306
934笛卡兒空間路徑規(guī)劃注意事項(xiàng)308
94軌跡生成的實(shí)現(xiàn)310
941程序的模塊化310
942軌跡生成與運(yùn)動(dòng)控制310
95本章小結(jié)312
延讀文獻(xiàn)312
習(xí)題312
第10章機(jī)器人控制基礎(chǔ)314
101機(jī)器人控制問題概述314
102機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件原理318
1021運(yùn)動(dòng)控制器的功能和原理
簡述319
1022驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制
簡述322
103驅(qū)動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)模型326
1031電動(dòng)機(jī)的速度模型326
1032電動(dòng)機(jī)的力矩模型329
104分散控制331
1041速度模式下的獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
運(yùn)動(dòng)控制器332
1042力矩模式下的獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
運(yùn)動(dòng)控制器335
1043速度和加速度前饋補(bǔ)償341
1044集中前饋補(bǔ)償獨(dú)立關(guān)節(jié)PID
控制器343
105PID控制器的離散化345
1051數(shù)字控制系統(tǒng)簡介346
1052數(shù)字PID算法的實(shí)現(xiàn)347
106機(jī)器人力控制的基本概念350
107本章小結(jié)351
延讀文獻(xiàn)352
習(xí)題352
附錄355
附錄A旋量理論基礎(chǔ)355
A1旋量、線矢量與偶量355
A2旋量的基本運(yùn)算356
A3運(yùn)動(dòng)旋量與力旋量357
A4旋量系358
A5運(yùn)動(dòng)旋量系與約束旋量系360
A6小結(jié)362
延讀文獻(xiàn)362
附錄BMATLAB編程362
參考文獻(xiàn)367
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