仿人服務機器人運動學與路徑規(guī)劃

第1章 緒論 001
1.1 仿人服務機器人誕生與應用 001
1.2 仿人服務機器人的發(fā)展與關鍵技術 003
1.2.1 仿人服務機器人研究及應用概況 003
1.2.2 機器人運動學原理與前沿 009
1.2.3 路徑規(guī)劃與方法 012
1.2.4 服務機器人機械臂路徑規(guī)劃 015
1.3 關鍵技術與技術難點 017
第2章 機械臂運動學分析與仿真 019
2.1 機械臂運動學分析與仿真概述 019
2.2 剛體位姿描述方法 020
2.3 機械臂正運動學分析 023
2.4 啟發(fā)式分層迭代逆解方法 027
2.4.1 FABRIK 方法原理 027
2.4.2 基于C-FABRIK 方法的逆解估計 029
2.4.3 基于解析法的逆運動學方程降維 034
2.4.4 啟發(fā)式分層迭代逆解方法的實現(xiàn)流程 038
2.4.5 冗余逆解的選取 041
2.5 啟發(fā)式分層迭代逆解方法的性能分析 042
2.6 機械臂速度與加速度分析 053
2.7 啟發(fā)式分層迭代逆解方法仿真實驗與分析 055
2.7.1 實驗設置 056
2.7.2 仿真實驗結果與討論 057
2.8 本章小結 068
第3章 機械臂靜態(tài)路徑規(guī)劃方法 069
3.1 機械臂靜態(tài)路徑規(guī)劃方法概述 069
3.2 路徑規(guī)劃 071
3.2.1 位形空間 071
3.2.2 障礙物和規(guī)劃路徑的表示 073
3.3 快進樹方法（FMT*）基本原理 074
3.4 基于通知采樣技術和任意時間技術的快進樹方法（IAFMT*） 078
3.4.1 IAFMT* 方法概述 079
3.4.2 基于混合增量搜索的可行路徑規(guī)劃 082
3.4.3 通知采樣技術基本原理 085
3.4.4 基于動態(tài)尋優(yōu)搜索的高質(zhì)量路徑規(guī)劃 086
3.4.5 路徑規(guī)劃中次優(yōu)連接的產(chǎn)生與修正 090
3.5 IAFMT* 方法的性能分析 092
3.5.1 概率完備性 092
3.5.2 漸進最優(yōu)性 099
3.5.3 算法復雜度 104
3.6 實驗與分析 106
3.6.1 性能測試實驗設置 106
3.6.2 性能測試實驗結果與討論 108
3.6.3 機械臂仿真實驗與分析 112
3.7 本章小結 115
第4章 機械臂動態(tài)路徑規(guī)劃方法 116
4.1 機械臂動態(tài)路徑規(guī)劃方法概述 116
4.2 高斯過程回歸模型 117
4.3 高斯隨機動態(tài)路徑規(guī)劃方法 120
4.3.1 動態(tài)規(guī)劃基本框架 120
4.3.2 基于高斯過程回歸的隨機路徑生成 122
4.3.3 局部動態(tài)平滑路徑規(guī)劃 125
4.4 高斯隨機動態(tài)路徑規(guī)劃方法的性能分析 130
4.5 機械臂動態(tài)避障實驗與分析 135
4.6 本章小結 138
第5章 機械臂系統(tǒng)設計與智能取放 139
5.1 機械臂系統(tǒng)設計與智能取放概述 139
5.2 仿人服務機器人實驗平臺概述 139
5.3 服務機器人機械臂系統(tǒng)設計 145
5.3.1 機械臂系統(tǒng)設計需求分析 145
5.3.2 機械臂整體結構設計 146
5.3.3 機械臂系統(tǒng)硬件選型 147
5.3.4 機械臂控制系統(tǒng)架構 160
5.4 服務機器人抓取系統(tǒng)設計與構建 162
5.4.1 抓取系統(tǒng)總體設計 162
5.4.2 抓取系統(tǒng)的構建 164
5.5 服務機器人取放實驗 168
5.5.1 靜態(tài)規(guī)劃取放實驗設置 168
5.5.2 靜態(tài)規(guī)劃取放實驗結果與討論 170
5.5.3 動態(tài)規(guī)劃取放實驗設置 175
5.5.4 動態(tài)規(guī)劃取放實驗結果與討論 177
5.6 本章小結 182
參考文獻 184