包邮机器人建模与控制

第1章绪论1 1.1机器人学概述2 1.2机器人分类3 1.2.1按控制方法分类3 1.2.2按应用领域分类3 1.2.3按移动功能分类4 1.3机械臂系统与结构4 1.3.1机械臂系统4 1.3.2串联机械臂5 1.3.3常见机械臂几何结构5 1.4机器人建模与控制简述7 1.4.1基本概念7 1.4.2机械臂设计方法9 习题10 第2章空间描述和变换11 2.1坐标系与向量11 2.1.1笛卡儿直角坐标系11 2.1.2向量12 2.1.3三维向量的内积和外积13 2.2参考系中点和刚体的描述16 2.2.1点的位置描述16 2.2.2刚体的位置和姿态描述16 2.2.3齐次变换矩阵17 2.3两个坐标系的几何关系18 2.3.1两个坐标系的相对姿态18 2.3.2两个坐标系的相对位置19 2.3.3两个坐标系的相对位姿20 2.3.4同一个点在两个参考系中的描述21 2.3.5坐标系变换的链乘法则22 2.4姿态的欧拉角表示和固定角表示23 2.4.1基本旋转矩阵23 2.4.2姿态的欧拉角表示25 2.4.3姿态的固定角表示29 2.4.4欧拉角表示和固定角表示的一个缺点32 2.5姿态的等效轴角表示和坐标系的旋转、平移变换35 2.5.1姿态的等效轴角表示35 2.5.2旋转矩阵与坐标系旋转39 2.5.3齐次变换矩阵与坐标系的旋转、平移40 2.6姿态的单位四元数表示44 2.6.1四元数44 2.6.2单位四元数表示45 2.6.3单位四元数乘法与坐标系旋转48 2.6.4欧拉参数52 习题54 第3章机器人运动学56 3.1串联机构中的运动学参量56 3.1.1串联机构的组成56 3.1.2连杆长度与连杆转角57 3.1.3连杆偏距与关节角58 3.1.4首末关节的运动学参量59 3.2建立坐标系的非标准D-H（Denavit-Hartenberg）方法59 3.2.1运动学参量表59 3.2.2连杆联体坐标系的配置61 3.3机器人正运动学64 3.3.1相邻连杆联体坐标系的变换64 3.3.2正运动学问题及其求解65 3.3.3PUMA560机器人的运动学方程67 3.3.4笛卡儿空间和关节空间71 习题71 第4章机器人逆运动学74 4.1逆运动学问题74 4.2逆运动学的可解性75 4.2.1工作空间和解的存在性75 4.2.2逆运动学的多解