机器人学基础(第3版)

代序 前言 第1章 绪论1 1.1 机器人学的发展1 1.1.1 机器人的由来1 1.1.2 机器人的定义2 1.1.3 国际机器人学的进展2 1.1.4 中国机器人学的进展3 1.2 机器人的特点、结构与分类6 1.2.1 机器人的主要特点6 1.2.2 机器人系统的结构6 1.2.3 机器人的自由度8 1.2.4 机器人的分类8 1.3 机器人学与人工智能12 1.3.1 机器人学与人工智能的关系12 1.3.2 机器人学的研究领域和智能机器人13 1.4 机器人学的应用领域15 1.4.1 工业机器人15 1.4.2 探索机器人15 1.4.3 服务机器人16 1.4.4 军用机器人17 1.5 机器人市场的现状和趋势17 1.5.1 国际机器人市场17 1.5.2 中国工业机器人市场19 1.6 本书概要19 1.7 本章小结20 习题21 第2章 数理基础23 2.1 位置和姿态的表示23 2.1.1 位置描述23 2.1.2 方位描述23 2.1.3 位姿描述24 2.2 坐标变换25 2.2.1 平移坐标变换25 2.2.2 旋转坐标变换25 2.3 齐次坐标变换26 2.3.1 齐次变换26 2.3.2 平移齐次坐标变换28 2.3.3 旋转齐次坐标变换29 2.4 物体的变换及逆变换30 2.4.1 物体位置描述30 2.4.2 齐次变换的逆变换31 2.4.3 变换方程初步33 2.5 通用旋转变换34 2.5.1 通用旋转变换公式34 2.5.2 等效转角与转轴35 2.6 本章小结36 习题37 第3章 机器人运动学39 3.1 机器人运动方程的表示39 3.1.1 运动姿态和方向角40 3.1.2 运动位置和坐标42 3.1.3 连杆变换矩阵及其乘积…43 3.2 机械手运动方程的求解46 3.2.1 欧拉变换解46 3.2.2 滚、仰、偏变换解49 3.2.3 球面变换解50 3.3 PUMA 560机器人运动方程51 3.3.1 PUMA 560运动分析51 3.3.2 PUMA 560运动综合55 3.4 本章小结58 习题58 第4章 机器人动力学63 4.1 刚体动力学63 4.1.1 刚体的动能与位能64 4.1.2 动力学方程的两种求法…66 4.2 机械手动力学方程70 4.2.1 速度的计算71 4.2.2 动能和位能的计算72 4.2.3 动力学方程的推导75 4.3 本章小结76 习题77 第5章 机器人控制79 5.1 机器人的基本控制原则79 5.1.1 基本控制原则79 5.1.2 伺服控制系统举例82 5.2 机器人的位置控制84 5.2.1 直流传动系统的建模84 5.2.2 位置控制的基本结构87 5.2.3 单关节位置控制器89 5.2.4 多关节位置控制器96 5.3 机器人的力和位置混合控制98 5.3.1 力和位置混合控制方案…98 5.3.2 力和位置混合控制系统控制规律的综合101 5.4 机器人的智能控制105 5.4.1 智能控制系统的分类105 5.4.2 机器人自适应模糊控制…110 5.4.3 多指灵巧手的神经控制…113 5.5 深度学习在机器人控制中的应用116 5.6 本章小结119 习题120 第6章 机器人传感器123 6.1 机器人传感器概述123 6.1.1 机器人传感器的特点与分类123 6.1.2 应用传感器时应考虑的问题125 6.2 内传感器126 6.2.1 位移位置传感器126 6.2.2 速度和加速度传感器130 6.2.3 力觉传感器131 6.3 外传感器134 6.3.1 触觉传感器134 6.3.2 应力传感器137 6.3.3 接近度传感器138 6.3.4 其他外传感器140 6.4 机器人视觉装置141 6.4.1 机器人眼141 6.4.2 视频信号数字变换器143 6.4.3 固态视觉装置144 6.4.4 激光雷达147 6.5 本章小结148 习题148 第7章 机器人轨迹规划150 7.1 轨迹规划应考虑的问题150 7.2 关节轨迹的插值计算151 7.2.1 三次多项式插值152 7.2.2 过路径点的三次多项式插值153 7.2.3 高阶多项式插值154 7.2.4 用抛物线过渡的线性插值155 7.2.5 过路径点用抛物线过渡的线性插值156 7.3 笛卡儿路径轨迹规划157 7.4 规划轨迹的实时生成163 7.5 本章小结165 习题166 第8章 机器人编程168 8.1 机器人编程要求与语言类型168 8.1.1 对机器人编程的要求168 8.1.2 机器人编程语言的类型…169 8.2 机器人语言系统结构和基本功能171