機器人學及其智能控制

基礎(chǔ)知識篇
第1章　緒論　1
1．1　機器人的基本概念與發(fā)展歷程　1
1．1．1　機器人的基本概念　1
1．1．2　機器人的發(fā)展歷程　2
1．2　機器人的分類　4
1．3　機器人的系統(tǒng)組成及技術(shù)參數(shù)　5
1．3．1　機器人系統(tǒng)的基本組成　5
1．3．2　機器人的技術(shù)參數(shù)　6
習題　8
第2章　機器人的運動機構(gòu)與執(zhí)行機構(gòu)　9
2．1　常見運動機構(gòu)　9
2．1．1　直線運動機構(gòu)　9
2．1．2　旋轉(zhuǎn)運動機構(gòu)　11
2．1．3　減速運動機構(gòu)　13
2．2　工業(yè)機器人常見運動形式　16
2．3　移動機器人常見的移動機構(gòu)　18
2．4　機器人執(zhí)行機構(gòu)　23
2．4．1　液壓驅(qū)動　23
2．4．2　氣壓驅(qū)動　25
2．4．3　電氣驅(qū)動　26
習題　28
第3章　機器人的感知系統(tǒng)　29
3．1　傳感器概述　29
3．1．1　機器人對傳感器的要求　29
3．1．2　常用傳感器的特性　30
3．1．3　機器人傳感器的分類　32
3．2　常用內(nèi)部傳感器　33
3．2．1　位置傳感器　33
3．2．2　速度傳感器　36
3．2．3　加速度傳感器　38
3．2．4　傾斜角傳感器　39
3．2．5　力覺傳感器　40
3．3　常用外部傳感器　42
3．3．1　視覺傳感器　42
3．3．2　觸覺傳感器　45
3．3．3　接近度傳感器　48
3．4　焊接機器人傳感器系統(tǒng)　52
3．4．1　電弧傳感系統(tǒng)　52
3．4．2　超聲傳感跟蹤系統(tǒng)　54
3．4．3　視覺傳感跟蹤系統(tǒng)　56
3．5　裝配機器人傳感器系統(tǒng)　58
3．5．1　位姿傳感器　58
3．5．2　柔性腕力傳感器　61
3．5．3　工件識別傳感器　62
3．5．4　裝配機器人視覺傳感技術(shù)　64
3．5．5　多傳感器信息融合裝配機器人　65
習題　66
第4章　機器人的控制系統(tǒng)　67
4．1　機器人控制系統(tǒng)及其功能　67
4．2　PUMA560機器人控制系統(tǒng)的硬件組成　68
4．3　機器人控制器的軟件組成　69
4．4　常用編程語言　71
4．5　幾種典型的機器人控制系統(tǒng)舉例　74
4．5．1　PUMA562機器人控制系統(tǒng)　74
4．5．2　FANAC機器人控制系統(tǒng)　81
習題　82
工業(yè)機器人篇
第5章　機器人的運動學　83
5．1　機器人位置與姿態(tài)的描述　83
5．2　坐標變換　86
5．3　齊次坐標變換　87
5．4　機器人正向運動學　91
5．4．1　正向運動方程的變換矩陣　91
5．4．2　正向運動方程的求解　94
5．5　機器人逆向運動學　99
5．5．1　逆向運動學問題的多解性與可解性　99
5．5．2　逆向運動方程的求解　99
5．6　機器人的雅可比矩陣　108
5．6．1　微分運動　108
5．6．2　雅可比矩陣　111
習題　116
第6章　機器人的動力學　117
6．1　剛體動力學　117
6．2　機器人動力學建?！?20
6．2．1　n自由度機器人操作臂動力學方程　120
6．2．2　機器人操作臂動力學方程系數(shù)的簡化　123
6．2．3　考慮非剛體效應(yīng)的動力學模型　124
6．3　動力學仿真　125
習題　125
第7章　工業(yè)機器人的常用控制方法　126
7．1　工業(yè)機器人控制的特點及分類　126
7．1．1　工業(yè)機器人控制的特點　126
7．1．2　工業(yè)機器人控制的分類　127
7．2　機器人的位置控制　127
7．2．1　基于直流伺服電動機的單關(guān)節(jié)控制　127
7．2．2　基于交流伺服電動機的單關(guān)節(jié)控制　130
7．2．3　操作臂的多關(guān)節(jié)控制　132
7．3　機器人的力控制　132
7．3．1　質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)的力控制　133
7．3．2　力/位混合控制　134
7．4　機器人的現(xiàn)代控制技術(shù)　136
7．4．1　機器人的自適應(yīng)控制　136
7．4．2　機器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制　141
7．5　機器人的智能控制技術(shù)　144
7．5．1　機器人的學習控制　144
7．5．2　機器人的模糊控制　146
習題　148
第8章　工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃　149
8．1　機器人軌跡規(guī)劃　149
8．1．1　關(guān)節(jié)空間描述與直角坐標空間描述　149
8．1．2　軌跡規(guī)劃的基本原理　150
8．2　關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃　152
8．3　直角坐標空間的軌跡規(guī)劃　158
習題　160
移動機器人篇
第9章　移動機器人概述　161
9．1　移動機器人的體系結(jié)構(gòu)　161
9．1．1　分層遞階式體系結(jié)構(gòu)　161
9．1．2　反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)　162
9．1．3　混合式體系結(jié)構(gòu)　163
9．2　移動機器人的運動學模型　163
習題　165
第10章　移動機器人的定位與導(dǎo)航　166
10．1　移動機器人的定位　166
10．2　環(huán)境地圖的表示　167
10．3　移動機器人的路徑規(guī)劃　169
10．4　移動機器人的導(dǎo)航　172
10．4．1　移動機器人的導(dǎo)航方式　172
10．4．2　基于多傳感器信息融合的移動機器人導(dǎo)航　173
10．4．3　基于混合方法的移動機器人導(dǎo)航　173
10．4．4　導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用　173
習題　174
應(yīng)用篇
第11章　工業(yè)機器人應(yīng)用實例　175
11．1　工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍　175
11．2　機器人的總體設(shè)計　175
11．2．1　系統(tǒng)分析　175
11．2．2　技術(shù)設(shè)計　177
11．3　焊接機器人　178
11．3．1　弧焊機器人　178
11．3．2　點焊機器人　181
11．4　噴漆機器人　183
11．4．1　液壓噴漆機器人　184
11．4．2　電動噴漆機器人　185
第12章　移動機器人應(yīng)用實例　187
12．1　概述　187
12．2　自動導(dǎo)引車的導(dǎo)引方式　188
12．3　自主循跡機器人　190
12．3．1　攝像頭工作原理　190
12．3．2　邊緣檢測算法　191
12．3．3　雙峰邊緣跟蹤算法　191
12．3．4　路徑識別　191
12．3．5　控制方法　192
附錄　有關(guān)術(shù)語英漢對照　193
參考文獻　203