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機器人仿真、控制與應用 版權信息
- ISBN：9787111777045
- 條形碼：9787111777045 ; 978-7-111-77704-5
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
機器人仿真、控制與應用 本書特色
1）本書主要內容包括緒論、機器人仿真工具基礎、機器人學的數學基礎、機器人正向運動學分析、機器人逆向運動學分析、機器人速度分析、機器人靜力學分析、機器人動力學分析、機器人軌跡規劃、機器人控制、機器人力的控制、機器人先進控制、基于視覺的機器人控制、機器人高級應用、空間機器人。
2）在機器人學理論的內容中，加入了先進的仿真內容，由淺入深，從而使讀者從繁重的公式計算中脫離出來，便于讀者學懂弄通。
3）給出了典型多自由度機器人的公式推導結果，如 SCARA 機器人、斯坦福機械手、PUMA560 、ABB 機器人等，便于讀者在實際應用時參考。
4）將機器人視覺、雙臂機器人、人形機器人、機器人增材制造、空間機器人進行了分析和講解，便于讀者在相關前沿開發應用領域參考。
機器人仿真、控制與應用 內容簡介
本書主要內容包括緒論、機器人仿真工具基礎、機器人學的數學基礎、機器人正向運動學分析、機器人逆向運動學分析、機器人速度分析、機器人靜力學分析、機器人動力學分析、機器人軌跡規劃、機器人控制、機器人力的控制、機器人先進控制、基于視覺的機器人控制、機器人高級應用、空間機器人。本書在機器人學理論的內容中，加入了先進的仿真內容，由淺入深，使讀者從繁重的公式計算中脫離出來，便于讀者學懂弄通；本書還給出了典型多自由度機器人的公式推導結果，如SCARA機器人、斯坦福機械手、PUMA560、ABB機器人等，便于讀者在實際應用時參考；本書后半部分對機器人視覺、雙臂機器人、人形機器人、機器人增材制造、空間機器人進行了分析和講解，便于讀者在相關前沿領域開發應用時參考。
本書可供從事機器人研究、開發和應用的技術人員使用，也可作為普通高等院校機械、自動化、人工智能等相關專業的教材。
機器人仿真、控制與應用機器人仿真、控制與應用 前言
當前新一輪科技革命和產業變革加速演進，新一代人工智能技術、生物技術、新能源、新材料等與機器人技術深度融合，機器人技術和產業迎來升級換代、跨越發展的窗口期。機器人學是一門涉及機械、電子、電氣、計算機、控制等的交叉學科。在學習過程中，機器人學的核心概念，如位姿描述、齊次坐標變換、D-H 法、運動學、雅可比、靜力學、動力學、軌跡規劃、先進控制等涉及大量的數學運算，隨著機器人自由度數的增加，經理論推導得到的公式越來越龐大，對于一般讀者來說較為抽象。而機器人仿真技術可以使讀者從繁雜的機器人理論中脫離出來，對機器人知識有更感性的認識，不至于使機器人理論學習過于枯燥，能增強學習效果。
機器人仿真、控制與應用 目錄
前言
第1章緒論1
1.1機器人與機器人學1
1.2機器人的分類2
1.3工業機器人的組成6
1.4機器人基本參數和性能指標10
1.5機器人的發展趨勢12
1.6小結14
第2章機器人仿真工具基礎15
2.1數學建模仿真工具基礎15
2.1.1MATLAB軟件介紹15
2.1.2Simulink仿真工具箱簡介16
2.2多體系統建模仿真工具基礎23
2.2.1ADAMS軟件介紹23
2.2.2單連桿機器人建模仿真案例25
2.3二連桿機器人建模33
2.3.1問題描述33
2.3.2創建載荷34
2.3.3創建系統狀態變量35
2.3.4創建輸出/輸入對象36
2.3.5創建轉矩37
2.3.6導出控制對象37
2.4擬人臂機器人建模39
2.4.1問題描述39
2.4.2*終模型40
2.4.3創建系統狀態變量和輸入/輸出
對象40
2.4.4導出控制對象40
2.5球坐標機器人（RRP）建模41
2.5.1問題描述41
2.5.2*終模型41
2.5.3創建系統狀態變量和輸入/輸出
對象41
2.5.4創建關節驅動42
2.5.5導出控制對象43
2.6二連桿機器人剛柔耦合建模44
2.6.1問題描述44
2.6.2剛柔桿的替換方法44
第3章機器人學的數學基礎45
3.1空間基本概念描述45
3.1.1點的空間描述45
3.1.2矢量的空間描述46
3.1.3剛體運動及剛體變換47
3.2剛體位姿的空間描述47
3.2.1剛體位置的空間描述47
3.2.2剛體姿態的空間描述——旋轉
矩陣48
3.3齊次坐標變換——剛體運動變換
矩陣50
3.4剛體姿態的其他描述方法52
3.4.1RPY角52
3.4.2歐拉角54
3.4.3四元數57
3.5相對于參考系的坐標變換58
3.5.1相對于參考系的平移變換58
3.5.2相對于參考系的旋轉變換59
3.5.3相對于參考系的復合變換61
3.6相對于本地坐標系的變換63
3.7旋轉矩陣的指數坐標形式65
3.8剛體變換矩陣的指數坐標形式67
第4章機器人正向運動學分析71
4.1標準D-H法71
4.2修正的D-H法88
4.3機器人正向運動學的指數積公式96
第5章機器人逆向運動學分析108
5.1幾何法108
5.2直接代數法110
5.3串聯機器人逆向運動學通用解法115
第6章機器人速度分析134
6.1微分運動與雅可比矩陣134
6.2斜對稱矩陣137
6.3角速度及角速度疊加原理141
6.4線速度疊加原理142
6.5完整雅可比矩陣計算143
6.6剛體的空間速度與物體速度148
6.7基于指數積公式的雅可比矩陣推導151
6.8雅可比矩陣的逆與奇異性157
6.9雅可比矩陣的偽逆159
6.10雅可比矩陣與靈巧度162
第7章機器人靜力學分析165
7.1連桿的受力和平衡分析165
7.2力雅可比矩陣166
7.3二連桿機器人靜力學建模171
7.3.1初始位姿調整171
7.3.2施加負載和轉矩172
7.3.3仿真設置及結果173
第8章機器人動力學分析174
8.1拉格朗日法174
8.2單連桿機械人動力學分析177
8.3二連桿機器人動力學分析177
8.4單連桿機器人動力學仿真180
8.4.1問題描述181
8.4.2創建系統變量和輸入對象181
8.4.3修正關節轉矩變量表達式182
8.5基于遞歸牛頓-歐拉法的動力學
方程184
8.5.1剛體的線加速度和角加速度185
8.5.2慣性張量185
8.5.3速度和加速度的外推186
8.5.4關節力矩的內推187
8.5.5基于牛頓-歐拉法的二連桿機械
臂動力學仿真分析188
第9章機器人軌跡規劃193
9.1軌跡規劃基本原理193
9.2關節空間軌跡規劃194
9.2.1三次多項式插值194
9.2.2五次多項式插值197
9.2.3帶拋物線過渡線性插值200
9.3直角坐標空間軌跡規劃203
9.4考慮姿態的直角坐標空間軌跡規劃212
第10章機器人控制217
10.1關節獨立PD控制217
10.2單連桿PD控制仿真218
10.3帶重力補償的單連桿PD控制219
10.4二連桿PD控制仿真221
10.5擬人臂機械手PD控制仿真222
10.6基于逆向動力學模型的控制224
10.6.1非線性模型的反饋線性化224
10.6.2模型線性化 閉環反饋控制225
10.7基于逆向動力學模型的機器人控制
仿真226
第11章機器人力的控制230
11.1機器人被動柔順控制230
11.2機器人主動柔順控制230
11.3機器人阻抗控制231
11.3.1機器人關節空間阻抗控制231
11.3.2機器人直角坐標空間阻抗
控制233
11.4機器人主動剛度控制234
11.5力位置混合控制235
11.6二連桿機器人關節空間阻抗控制
仿真236
11.7二連桿機器人直角坐標空間阻抗
控制仿真240
11.8二連桿機器人主動剛度控制仿真243
11.9二連桿機器人力位置混合控制
仿真244
第12章機器人先進控制248
12.1李雅普諾夫穩定性判據248
12.2機器人自適應控制250
12.2.1機器人名義模型建立250
12.2.2不確定部分的RBF神經網絡
逼近251
12.2.3控制器設計與分析252
12.2.4二連桿機械臂RBF神經網絡的
自適應控制仿真253
12.3機器人滑模變結構控制259
12.3.1機器人滑？刂频幕驹259
12.3.2基于名義模型的二連桿機器人
滑？刂坡试O計260
12.3.3二連桿機械臂滑模控制仿真261
第13章基于視覺的機器人控制266
13.1基于位置的視覺伺服267
13.2基于圖像的視覺伺服271
第14章機器人高級應用278
14.1雙臂協作機器人建模仿真278
14.1.1雙臂協作機器人簡介278
14.1.2雙臂機器人仿真案例279
14.2人形機器人建模仿真281
14.2.1人形機器人簡介281
14.2.2人形機器人仿真案例282
14.3機器人與增材制造技術284
14.3.1金屬定向能量沉積285
14.3.2機器人非金屬增材制造裝備289
14.3.3增材制造助力機器人技術
創新291
第15章空間機器人294
15.1空間機器人概述294
15.1.1空間機器人定義294
15.1.2空間機器人的分類295
15.1.3空間機器人的工作環境295
15.2空間機械臂介紹296
15.2.1國際空間站的機械臂296
15.2.2中國空間站的機械臂298
15.2.3其他空間機器人301
15.3在軌制造機器人302
15.3.1在軌制造機器人優勢303
15.3.2在軌制造機器人技術現狀304
15.4空間機器人建模仿真案例309
15.5空間機器人技術展望312
參考文獻313
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機器人仿真、控制與應用 作者簡介
王磊，西安交通大學高端制造裝備協同創新中心副研究員。主要從事高端數控裝備與增材制造等方面的研究工作。主持國家重大科技專項、國家重點研發計劃、基礎加強項目及省部級項目10余項，參與國家級科研項目8項、中國工程院戰略咨詢項目10項，其他省部級10余項；已發表學術論文30余篇，授權發明專利30余件，主編及參與8本著作、1本教材，主持及參與增材制造領域國家、行業標準5項；榮獲2019年陜西省中青年科技創新領軍人才稱號。作為項目負責人，開發多機器人復合加工工藝及裝備，探索開發了太空金屬增材制造原理樣機等。
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