机器人技术基础(刘瑛)

第1章　绪论 1
1.1 机器人的发展与定义 2
1.1.1 机器人发展简史 2
1.1.2 机器人的定义 6
1.2　机器人的组成与分类 7
1.2.1 机器人的组成 7
1.2.2 机器人的分类 9
1.3 机器人的技术参数 13
1.3.1 自由度 13
1.3.2 精度 14
1.3.3 工作空间 15
1.3.4 工作速度 15
1.3.5 承载能力 16
1.3.6 防护等级 16
1.4 机器人的应用与发展趋势 17
1.4.1 机器人的应用 17
1.4.2 机器人的发展趋势 18
1.5 机器人相关学科和课程 19
1.5.1 机器人相关学科 19
1.5.2 机器人相关课程 20
本章小结 21
习题 22 第2章 机器人本体结构 23
2.1 串联机器人的结构 24
2.1.1 驱动机构 24
2.1.2 传动机构 27
2.1.3 传动机构的定位与消隙技术 37
2.1.4 执行机构 40
2.2 并联机器人的结构 53
2.2.1 并联机构 53
2.2.2 并联机器人 54
2.3 移动机器人的结构 55
2.3.1 车轮式移动机器人 55
2.3.2 履带式移动机器人 56
2.3.3 步行机器人 57
本章小结 58
习题 58 第3章 机器人运动学分析 60
3.1 机器人位姿和坐标变换 61
3.1.1 位置与姿态 61
3.1.2 坐标变换 62
3.1.3 齐次坐标变换 65
3.1.4 左乘与右乘规则 70
3.2 串联机器人位姿分析 72
3.2.1 坐标系的建立 73
3.2.2 D-H参数及连杆坐标系变换矩阵的确定 75
3.2.3 运动方程 76
3.3 串联机器人运动学分析 76
3.3.1 正向运动学 77
3.3.2 逆向运动学 84
3.3.3 关于反解的讨论 91
本章小结 93
习题 94 第4章 机器人动力学分析 96
4.1 速度分析 97
4.1.1 速度雅可比 97
4.1.2 速度分析具体案例 102
4.2 静力学分析 104
4.2.1 力雅可比 104
4.2.2 静力学的两类问题 105
4.3 动力学分析 106
4.3.1 动力学分析基础和方法 106
4.3.2 拉格朗日方程 108
4.3.3 关节空间和操作空间中的动力学方程 113
本章小结 114
习题 114 第5章 机器人传感器 118
5.1 机器人传感器概述 119
5.1.1 机器人传感器的分类 120
5.1.2 传感器的性能指标 121
5.1.3 机器人传感器的要求 124
5.2 机器人内部传感器 125
5.2.1 位置传感器 125
5.2.2 速度传感器 131
5.2.3 加速度传感器 134
5.2.4 姿态传感器 136
5.3 机器人外部传感器 136
5.3.1 视觉传感器 137
5.3.2 听觉传感器 139
5.3.3 触觉传感器 141
5.3.4 接近与距离觉传感器 146
5.3.5 工业机器人的常用传感器 149
5.4 多传感器信息融合 150
本章小结 152
习题 152 第6章 机器人控制系统 154
6.1 机器人控制系统概述 155
6.1.1 机器人控制系统的构成 155
6.1.2 机器人的控制层次和特点 158
6.1.3 机器人典型控制方式 159
6.2 机器人位置控制 160
6.2.1 伺服驱动及其传递函数 160
6.2.2 单关节位置控制器的结构设计 167
6.2.3 单关节位置控制器的增益参数确定 171
6.2.4 单关节位置控制器误差分析 173
6.2.5 单关节位置PID控制 176
6.2.6 多关节位置控制 177
6.3 机器人力控制 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
本章小结 187
习题 187 第7章 机器人运动规划 190
7.1 机器人运动规划概述 191
7.1.1 运动规划的基本概念 191
7.1.2 轨迹规划的一般问题 192
7.1.3 轨迹的生成方式及控制过程 193
7.1.4 关节空间和操作空间的轨迹规划 194
7.2 关节空间的轨迹规划方法 195
7.2.1 三次多项式插补 196
7.2.2 高阶多项式插补 199
7.2.3 多项式插补用于多点间轨迹规划 202
7.2.4 抛物线过渡的线性插补 206
7.2.5 抛物线过渡的线性插补用于多点间轨迹规划 209
7.3 操作空间的轨迹规划 213
7.3.1 空间直线插补 213
7.3.2 空间圆弧插补 215
7.3.3 机器人的末端姿态插补 221
7.3.4 操作空间轨迹规划的几何问题 224
本章小结 227
习题 227 参考文献 230