竞赛机器人设计与制作

第1章机器人概述

1.1机器人的定义

1.2机器人的发展及未来

1.2.1机器人的发展历史

1.2.2机器人发展现状

1.2.3机器人发展趋势

1.3机器人的分类

1.4竞赛机器人

1.4.1经典机器人竞赛项目

1.4.2世界机器人大赛介绍

1.4.3 机器人竞赛的意义

第2章机器人基础知识

2.1机器人的组成

2.1.1机械系统

2.1.2驱动系统

2.1.3控制系统

2.1.4感知系统

2.2 机器人的技术参数

2.2.1自由度

2.2.2机器人的工作范围

2.2.3定位精度和重复定位精度

2.2.4*大工作速度

2.2.5承载能力

2.2.6运动速度

2.3坐标变换和定位

2.3.1复合旋转

2.3.2齐次变换矩阵

2.3.3复合变换

2.3.4物体的数学描述

2.4.1车轮型移动机构

2.4.2履带式移动机构

2.4.3腿足式移动机构

2.4.4其他形式的移动机

2.5机器人的传动

2.5.1丝杠传动

2.5.2带传动与链传动

2.5.3齿轮传动机构

2.5.4谐波传动机构

2.5.5连杆与凸轮传动

第3章机器人常用传感器

3.1传感器概述

3.1.1传感器的定义

3.1.2传感器的分类

3.1.3 传感器技术的发展

3.2机器人对传感器的要求

3.2.1对传感器基本性能的要求

3.2.2对传感器工作任务的要求

3.3.1位置(位移)传感器

3.3.2位移传感器

3.3.3速度和加速度传感器

3.3.4力觉传感器

3.3.5光纤传感器

3.4外部传感器

3.4.1触觉传感器

3.4.2应力传感器

3.4.3声觉传感器

3.4.4接触式或非接触式温度传感器

3.4.5滑觉传感器

3.4.6距离传感器

3.4.7视觉传感器

3.4.8接近觉传感器

第4章机器人主要结构设计

4.1机器人骨骼材料的选择

4.1.1 机器人骨骼材料的要求

4.1.2机器人骨骼常用的材料

4.2底盘设计

4.2.1底盘大体结构特点及设计与制作

4.2.2常用底盘结构及特点

4.3机械臂的设计

4.3.1手臂机构设计要求

4.3.2手臂机构设计流程

4.3.3手臂机构原理

4.3.4手臂机构结构与分析

4.4手腕机构的设计

4.4.1手腕机构设计流程

4.4.2手腕机构原理

4.4.3手腕机构结构与分析

4.5手部机构的设计

4.5.1抓取机构设计流程

4.5.2抓取机构原理

4.5.3抓取机构结构与分析

第5章机器人控制系统设计

5.1 机器人控制系统简介

5.1.1 机器人控制系統的组成及功能

5.1.2机器人控制的关键技术

5.2控制基础理论

5.2.1对象的类型

5.2.2基于控制系统的分类

5.2.3智能机器人结构的需求

5.2.4一个典型的机器人控制系统

5.2.5 控制的发展趋势

5.3控制器设计

5.3.1典型控制器的软件实现

5.3.2 离散状态空间系統

5.3.3 离散状态反馈控制器

5.3.4典型的控制器硬件实现

5.4机械手PID控制

5.4.1 机械手独立的PD控制

5.4.2 基于重力补偿的机械手PD控制

5.5机械手 神经网络自适应控制

5.5.1 一种简单的RBF网絡自适应滑模控制

5.5.2 基于RBF网絡過近的机械手自适应控制

第6章典型竞赛机器人设计实例

6.1概述

6.2平衡杆机器人

6.2.1数学建模

6.2.2摆杆角控制的传递函数

6.2.3平衡杆机器人状态模型

6.2.4从机器人和电机数据建立平衡杆机器人的状态模型

6.2.5伺服输入用作补偿的极点配置控制器

6.2.6伺服输入用作补偿的LQC控制器

6.2.7应用 DSP处理器实现平衡杆机器人控制器设计

6.2.8 2自由度平衡杆机器人

6.2.9通过实验估计PBR的角摩擦系数b

6.3爬壁机器人

6.3.1蹼式爬壁机器人

6.3.2使用动态吸力的爬壁机器人设计

6.4扫地机器人