工業(yè)機器人

前　言
作者簡介
第1章　概論
　1.1　工業(yè)機器人的歷史
　1.2　工業(yè)機器人的定義
　1.3　工業(yè)機器人的種類
　1.4　工業(yè)機器人的構(gòu)成
　1.5　工業(yè)機器人的應用
　　1.5.1　制造業(yè)機器人
　　1.5.2　采礦業(yè)機器人
　　1.5.3　建筑業(yè)機器人
　　1.5.4　食品業(yè)機器人
　　1.5.5　農(nóng)林業(yè)機器人
　1.6　工業(yè)機器人的發(fā)展
　習題
第2章　工業(yè)機器人數(shù)學基礎(chǔ)
　2.1　點、直線、平面的齊次坐標
　　2.1.1　點坐標
　　2.1.2　平面坐標
　　2.1.3　直線坐標（Plücker坐標）
　　2.1.4　螺旋坐標
　　2.1.5　點、直線、平面的關(guān)系
　　2.1.6　齊次坐標的坐標變換
　2.2　剛體的旋轉(zhuǎn)運動
　　2.2.1　旋轉(zhuǎn)運動的矩陣表現(xiàn)
　　2.2.2　旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)加速度
　2.3　剛體的空間運動
　　2.3.1　空間運動的矩陣表現(xiàn)
　　2.3.2　相對速度與相對加速度
　　2.3.3　速度、加速度矩陣的坐標變換
　2.4　速度和加速度矢量
　　2.4.1　速度和加速度矩陣的矢量表示
　　2.4.2　6維矢量的外積
　　2.4.3　動坐標系上6維矢量的微分
　　2.4.4　速度、加速度矢量的坐標變換
　　2.4.5　表示空間運動的矢量
　2.5　與剛體運動相關(guān)的6維矢量
　　2.5.1　剛體的運動量
　　2.5.2　對剛體的作用力與力的
慣量
　習題
第3章　工業(yè)機器人體系結(jié)構(gòu)
　3.1　工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)
　3.2　工業(yè)機器人機構(gòu)學
　　3.2.1　空間內(nèi)剛體的自由度
　　3.2.2　空間內(nèi)剛體的約束
　　3.2.3　機構(gòu)
　　3.2.4　過約束機構(gòu)
　　3.2.5　多自由度機構(gòu)
　　3.2.6　多自由度機構(gòu)的分類
　3.3　工業(yè)機器人設計
　3.4　開環(huán)機構(gòu)的運動解析
　　3.4.1　位移解析
　　3.4.2　速度、加速度解析
　3.5　工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
　　3.5.1　工業(yè)機器人的系統(tǒng)構(gòu)成
　　3.5.2　工業(yè)機器人的信號構(gòu)成
　　3.5.3　機械臂控制部分的構(gòu)成與規(guī)格
　　3.5.4　圖像處理部分的構(gòu)成與參數(shù)
　　3.5.5　工業(yè)機器人運動學
　習題
第4章　工業(yè)機器人操作控制
　4.1　控制系統(tǒng)的總體設計
　　4.1.1　控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
　　4.1.2　瀏覽器/服務器架構(gòu)和客戶機/服務器架構(gòu)
　　4.1.3　遠程控制系統(tǒng)的總體設計
　4.2　工業(yè)機器人的操作端輸入處理
　　4.2.1　DirectInput技術(shù)
　　4.2.2　手柄輸入封裝模塊
　　4.2.3　手柄輸入驗證程序
　4.3　工業(yè)機器人的三維仿真
　　4.3.1　三維仿真技術(shù)
　　4.3.2　物體三維模型的建立
　　4.3.3　物體的三維顯示技術(shù)
　4.4　工業(yè)機器人碰撞檢測技術(shù)
　　4.4.1　三維碰撞檢測技術(shù)
　　4.4.2　基于球體包裝的碰撞檢測
　　4.4.3　基于AABB和OBB包裝盒的碰撞檢測
　　4.4.4　碰撞檢測實現(xiàn)
　　4.4.5　實時碰撞檢測系統(tǒng)的性能和精確性
　　4.4.6　碰撞檢測驗證程序
　4.5　視頻數(shù)據(jù)的傳輸
　　4.5.1　視頻的網(wǎng)絡傳輸方案
　　4.5.2　系統(tǒng)中視頻通信實現(xiàn)
　　4.5.3　視頻傳輸過程的優(yōu)化
　　4.5.4　控制命令網(wǎng)絡傳輸協(xié)議
　習題
第5章　工業(yè)機器人視覺控制
　5.1　裝配機器人
　5.2　圖像處理算法
　　5.2.1　圖像的表現(xiàn)
　　5.2.2　通過特征抽出法處理圖像
　　5.2.3　模式匹配法
　　5.2.4　灰度圖像處理
　5.3　工業(yè)機器視覺控制系統(tǒng)
　　5.3.1　密封定位控制系統(tǒng)
　　5.3.2　視覺傳感器的構(gòu)成
　　5.3.3　二值化
　　5.3.4　搜索窗
　　5.3.5　密封對象的位置和姿勢檢測
　　5.3.6　視覺反饋控制系統(tǒng)設計
　　5.3.7　采用模糊規(guī)則生成位置目標值
　　5.3.8　工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
　　5.3.9　密封作業(yè)實驗
　習題
第6章　工業(yè)機器人混合控制
　6.1　概述
　　6.1.1　工業(yè)機器人控制特征
　　6.1.2　工業(yè)機器人控制方法
　　6.1.3　工業(yè)機器人路徑控制的一般方法
　6.2　工業(yè)機器人機構(gòu)的解析
　　6.2.1　位移解析
　　6.2.2　速度解析
　　6.2.3　力矩解析
　6.3　基于模型的控制
　　6.3.1　模型最優(yōu)控制方法
　　6.3.2　運動控制
　　6.3.3　上位控制系統(tǒng)
　6.4　工業(yè)機器人的力控制
　　6.4.1　基于視覺的位置和力控制
　　6.4.2　視覺與力覺的傳感器融合
　　6.4.3　使用視覺信息推導約束坐標系
　　6.4.4　用可變約束坐標矩陣進行混合控制
　　6.4.5　獲取人的技能進行目標路徑追蹤
　　6.4.6　具有力覺的6自由度操作端
　習題
第7章　工業(yè)機器人網(wǎng)絡控制
　7.1　概述
　　7.1.1　工業(yè)機器人遠程控制的意義
　　7.1.2　遠程控制機器人的現(xiàn)狀
　7.2　遠程控制機器人存在的主要問題
　　7.2.1　網(wǎng)絡時延問題
　　7.2.2　網(wǎng)絡時延對遠程控制的影響
　　7.2.3　網(wǎng)絡時延構(gòu)成
　　7.2.4　解決網(wǎng)絡時延的方法
　7.3　遠程控制機器人系統(tǒng)的控制模式
　　7.3.1　網(wǎng)絡控制的驅(qū)動方式
　　7.3.2　網(wǎng)絡機器人的控制方式
　7.4　遠程控制機器人系統(tǒng)通信協(xié)議
　　7.4.1　TCP/IP協(xié)議模型
　　7.4.2　通信協(xié)議的選擇
　　7.4.3　Socket通信原理
　7.5　虛擬現(xiàn)實與遙操作機器人
　　7.5.1　虛擬現(xiàn)實與遙操作機器人概述
　　7.5.2　虛擬現(xiàn)實技術(shù)
　　7.5.3　虛擬現(xiàn)實技術(shù)與遙操作機器人
　　7.5.4　三維仿真技術(shù)
　7.6　仿真系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
　　7.6.1　仿真系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)圖
　　7.6.2　客戶端主要功能
　　7.6.3　服務器端主要功能
　　7.6.4　系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設計
　　7.6.5　系統(tǒng)功能設計
　　7.6.6　客戶端軟件的設計與實現(xiàn)
　　7.6.7　服務器端軟件的設計與實現(xiàn)
　　7.6.8　客戶端和服務器端通信
　7.7　實驗與結(jié)果分析
　　7.7.1　實驗裝置介紹
　　7.7.2　網(wǎng)絡時延測試
　　7.7.3　Peg-in-Hole實驗
　　7.7.4　機器人仿真控制實驗
　　7.7.5　機器人在線控制實驗
　　7.7.6　實驗結(jié)果分析
　習題
第8章　工業(yè)機器人調(diào)度方法
　8.1　車間調(diào)度概述
　　8.1.1　車間調(diào)度的分類
　　8.1.2　車間調(diào)度規(guī)則和性能指標
　　8.1.3　車間調(diào)度的發(fā)展歷程
　8.2　車間作業(yè)（JobShop）調(diào)度問題
　　8.2.1　JobShop調(diào)度問題描述
　　8.2.2　JSSP性能指標
　8.3　基于粒子群優(yōu)化的問題求解
　　8.3.1　粒子群系統(tǒng)中JSSP問題的表述
　　8.3.2　初始粒子群生成
　　8.3.3　目標函數(shù)和適應度函數(shù)
　　8.3.4　冗余性與二級編碼
　　8.3.5　粒子群系統(tǒng)的更新方式
　　8.3.6　基于粒子群優(yōu)化求解JSSP問題的流程
　8.4　基于人工免疫系統(tǒng)的問題求解
　　8.4.1　抗體群初始化算法
　　8.4.2　親和力的計算和調(diào)整
　　8.4.3　克隆選擇
　　8.4.4　疫苗接種和變異
　　8.4.5　受體編輯
　　8.4.6　基于免疫系統(tǒng)求解JSSP的流程
　8.5　粒子群優(yōu)化與人工免疫系統(tǒng)求解算法
　8.6　相遇算法和模擬退火求解算法
　　8.6.1　基本蟻群算法的過程
　　8.6.2　相遇算法
　　8.6.3　JobShop問題的圖形化定義
　　8.6.4　求解JobShop問題的相遇算法
　　8.6.5　相遇算法與模擬退火求解算法
　習題
參考文獻