本書從控制角度，系統地介紹了機器人學的基礎知識和當前的發展狀況。全書共分為12章，由基礎篇、控制結構篇和先進控制篇構成。基礎篇著重介紹串聯關節機器人的運動學、運動規劃和動力學。其中，運動學部分從坐標變換入手，介紹了正向運動學方程的建立，逆向運動學的求解，以及機器人的微分運動等內容。控制結構篇著重介紹機器人的感測技術、位置控制和力控制。針對機器人控制領域的研究動態和主要研究方向，先進控制篇介紹了感測信息融合、視覺控制、協調控制、移動機器人技術、智慧型控制方法等。 全書以串聯關節機器人為主，同時兼顧了移動機器人的控制問題。本書注重理論與套用的結合，力求使讀者能夠儘快掌握機器人控制技術，了解機器人控制的主要研究方向。 本書可作為控制科學與工程、計算機等學科的研究生和高年級本科生教材，也可作為科研工作者和工程技術人員的參考書。
基本介紹
- 中文名：中國科學院研究生院教材:先進機器人控制
- 作者：譚民 徐德
- 出版社：高等教育出版社
- 頁數：459頁
- 開本：16
- 品牌：高等教育出版社
- 外文名：Advanced Robot Control
- 類型：計算機與網際網路
- 出版日期：2007年5月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787040208832
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
圖書目錄
基礎篇
第1章緒論
1.1機器人的基本概念與發展歷程
1.2機器人學的研究領域
1.3機器人的特點與基本結構
1.4機器人控制的基本方法
1.4.1根據控制量分類
1.4.2根據控制算法分類
1.5本領域的重要學術期刊與會議簡介
參考文獻
習題
第2章機器人運動學
2.1位置與姿態的表示
2.1.1位置描述
2.1.2姿態描述
2.1.3位姿描述
2.2坐標變換
2.2.1坐標變換
2.2.2齊次坐標變換
2.3通用旋轉變換
2.3.1通用旋轉變換
2.3.2通用旋轉變換的轉軸與轉角求取
2.4連桿變換矩陣
2.4.1關節與連桿
2.4.2連桿坐標系
2.4.3連桿變換矩陣
2.5機器人正向運動學
2.5.1PUMA 560機器人的正向運動學
2.5.2MOTOMAN K10機器人的正向運動學
2.5.3移動機器人的運動學與推算定位法
2.6機器人逆向運動學
2.6.1解析法
2.6.2投影法與解析法相結合
2.7機器人的微分運動
2.7.1微分變換
2.7.2雅可比矩陣
2.7.3雅可比矩陣的求取實例
本章小結
參考文獻
習題
第3章機器人的運動規劃
3.1工業機器人的運動
3.1.1點到點運動
3.1.2軌跡跟蹤運動
3.2工業機器人的關節空間運動規劃
3.2.1關節空間運動規劃
3.2.23次多項式插值
3.2.3過路徑點的3次多項式插值
3.2.4高階多項式插值
3.2.5用拋物線過渡的線性插值
3.2.6過路徑點的拋物線過渡線性插值
3.2.7B樣條插值
3.3工業機器人的笛卡兒空間運動規劃
3.3.1位置規劃
3.3.2姿態規劃
3.4移動機器人路徑規劃
3.4.1基於柵格的方法
3.4.2基於行為的方法
本章小結
參考文獻
習題
第4章機器人動力學分析
4.1拉格朗日—歐拉法
4.1.1機器人的連桿速度
4.1.2機器人的動能
4.1.3機器人的勢能
4.1.4機器人的動力學方程
4.1.5兩自由度機器人的動力學方程實例
4.2牛頓—歐拉法
4.2.1轉動坐標系和平移坐標系
4.2.2桿件的運動學
4.2.3機器人的遞歸動力學方程
4.2.4兩自由度機器人的動力學方程實例
本章小結
參考文獻
習題
控制結構篇
第5章機器人感測器
5.1位置感測器
5.1.1電阻式電位器
5.1.2編碼器
5.1.3線性可變差接變壓器
5.1.4基於磁效應的位移感測器
5.1.5微動開關
5.2速度與加速度感測器
5.2.1測速發電機
5.2.2基於編碼器的速度測量
5.2.3基於都卜勒效應的測速系統
5.2.4加速度感測器
5.3陀螺
5.3.1機械陀螺
5.3.2壓電陀螺
5.3.3光學陀螺
5.3.4微機械電子陀螺
5.4力和力矩感測器
5.4.1通過電機電流檢測力
5.4.2力敏電阻
5.4.3壓電式力感測器
5.4.4應變片
5.4.5三維力和力矩感測器
5.5接近感測器
5.6地磁場感測器
5.6.1機械式方向磁羅盤
5.6.2磁通門式羅盤
5.6.3霍爾效應式羅盤
5.6.4磁阻式羅盤
5.7距離感測器
5.7.1渡越時間測量距離方法
5.7.2三角測量方法
5.7.3基於結構光的距離測量方法
5.8視覺感測器
5.8.1光導管攝像機
5.8.2數碼攝像機
5.9接觸和觸覺感測器
5.9.1接觸感測器
5.9.2壓阻式觸覺感測器
5.9.3電容式觸覺感測器
本章小結
參考文獻
習題
黔6章機器人的位置控制
6.1工業機器人的關節空間位置控制
6.1.1單關節位置控制
6.1.2多關節位置控制
6.1.3關節位置控制實例
6.2工業機器人的笛卡兒空間位置控制
6.2.1笛卡兒空間位置控制器
6.2.2控制系統軟體
6.2.3笛卡兒位置控制實驗結果
6.3基於網路的機器人實時位置控制
6.3.1多層次結構的實時控制系統框架
6.3.2單機實時控制系統硬體構成
6.3.3控制系統軟體
6.3.4實驗結果
6.4機器人的位置控制實例
6.4.1掩模傳輸系統簡介
6.4.2掩模傳輸機器人的結構
6.4.3掩模傳輸機器人的控制系統
6.4.4傳輸與對準控制
6.4.5實驗與結果
6.5移動機器人的位置控制
6.5.1基於行為的移動機器人位置控制
6.5.2基於行為的位置控制性能
6.5.3實驗與結果
本章小結
參考文獻
習題
第7章機器人的力控制
7.1剛度與柔順
7.1.1機器人的剛度
7.1.2機器人的柔順
7.2工業機器人的笛卡兒空間靜力與關節空間靜力的轉換
7.2.1不同坐標系間的靜力變換
7.2.2笛卡兒空間與關節空間的靜力變換
7.2.3主動剛性控制
7.3阻抗控制主動柔順
7.3.1力反饋型阻抗控制
7.3.2位置型阻抗控制
7.3.3柔順型阻抗控制
7.4力和位置混合控制
7.4.1R—C力和位置混合控制
7.4.2改進的R—C力和位置混合控制
本章小結
參考文獻
習題
……
先進控制篇
第1章緒論
1.1機器人的基本概念與發展歷程
1.2機器人學的研究領域
1.3機器人的特點與基本結構
1.4機器人控制的基本方法
1.4.1根據控制量分類
1.4.2根據控制算法分類
1.5本領域的重要學術期刊與會議簡介
參考文獻
習題
第2章機器人運動學
2.1位置與姿態的表示
2.1.1位置描述
2.1.2姿態描述
2.1.3位姿描述
2.2坐標變換
2.2.1坐標變換
2.2.2齊次坐標變換
2.3通用旋轉變換
2.3.1通用旋轉變換
2.3.2通用旋轉變換的轉軸與轉角求取
2.4連桿變換矩陣
2.4.1關節與連桿
2.4.2連桿坐標系
2.4.3連桿變換矩陣
2.5機器人正向運動學
2.5.1PUMA 560機器人的正向運動學
2.5.2MOTOMAN K10機器人的正向運動學
2.5.3移動機器人的運動學與推算定位法
2.6機器人逆向運動學
2.6.1解析法
2.6.2投影法與解析法相結合
2.7機器人的微分運動
2.7.1微分變換
2.7.2雅可比矩陣
2.7.3雅可比矩陣的求取實例
本章小結
參考文獻
習題
第3章機器人的運動規劃
3.1工業機器人的運動
3.1.1點到點運動
3.1.2軌跡跟蹤運動
3.2工業機器人的關節空間運動規劃
3.2.1關節空間運動規劃
3.2.23次多項式插值
3.2.3過路徑點的3次多項式插值
3.2.4高階多項式插值
3.2.5用拋物線過渡的線性插值
3.2.6過路徑點的拋物線過渡線性插值
3.2.7B樣條插值
3.3工業機器人的笛卡兒空間運動規劃
3.3.1位置規劃
3.3.2姿態規劃
3.4移動機器人路徑規劃
3.4.1基於柵格的方法
3.4.2基於行為的方法
本章小結
參考文獻
習題
第4章機器人動力學分析
4.1拉格朗日—歐拉法
4.1.1機器人的連桿速度
4.1.2機器人的動能
4.1.3機器人的勢能
4.1.4機器人的動力學方程
4.1.5兩自由度機器人的動力學方程實例
4.2牛頓—歐拉法
4.2.1轉動坐標系和平移坐標系
4.2.2桿件的運動學
4.2.3機器人的遞歸動力學方程
4.2.4兩自由度機器人的動力學方程實例
本章小結
參考文獻
習題
控制結構篇
第5章機器人感測器
5.1位置感測器
5.1.1電阻式電位器
5.1.2編碼器
5.1.3線性可變差接變壓器
5.1.4基於磁效應的位移感測器
5.1.5微動開關
5.2速度與加速度感測器
5.2.1測速發電機
5.2.2基於編碼器的速度測量
5.2.3基於都卜勒效應的測速系統
5.2.4加速度感測器
5.3陀螺
5.3.1機械陀螺
5.3.2壓電陀螺
5.3.3光學陀螺
5.3.4微機械電子陀螺
5.4力和力矩感測器
5.4.1通過電機電流檢測力
5.4.2力敏電阻
5.4.3壓電式力感測器
5.4.4應變片
5.4.5三維力和力矩感測器
5.5接近感測器
5.6地磁場感測器
5.6.1機械式方向磁羅盤
5.6.2磁通門式羅盤
5.6.3霍爾效應式羅盤
5.6.4磁阻式羅盤
5.7距離感測器
5.7.1渡越時間測量距離方法
5.7.2三角測量方法
5.7.3基於結構光的距離測量方法
5.8視覺感測器
5.8.1光導管攝像機
5.8.2數碼攝像機
5.9接觸和觸覺感測器
5.9.1接觸感測器
5.9.2壓阻式觸覺感測器
5.9.3電容式觸覺感測器
本章小結
參考文獻
習題
黔6章機器人的位置控制
6.1工業機器人的關節空間位置控制
6.1.1單關節位置控制
6.1.2多關節位置控制
6.1.3關節位置控制實例
6.2工業機器人的笛卡兒空間位置控制
6.2.1笛卡兒空間位置控制器
6.2.2控制系統軟體
6.2.3笛卡兒位置控制實驗結果
6.3基於網路的機器人實時位置控制
6.3.1多層次結構的實時控制系統框架
6.3.2單機實時控制系統硬體構成
6.3.3控制系統軟體
6.3.4實驗結果
6.4機器人的位置控制實例
6.4.1掩模傳輸系統簡介
6.4.2掩模傳輸機器人的結構
6.4.3掩模傳輸機器人的控制系統
6.4.4傳輸與對準控制
6.4.5實驗與結果
6.5移動機器人的位置控制
6.5.1基於行為的移動機器人位置控制
6.5.2基於行為的位置控制性能
6.5.3實驗與結果
本章小結
參考文獻
習題
第7章機器人的力控制
7.1剛度與柔順
7.1.1機器人的剛度
7.1.2機器人的柔順
7.2工業機器人的笛卡兒空間靜力與關節空間靜力的轉換
7.2.1不同坐標系間的靜力變換
7.2.2笛卡兒空間與關節空間的靜力變換
7.2.3主動剛性控制
7.3阻抗控制主動柔順
7.3.1力反饋型阻抗控制
7.3.2位置型阻抗控制
7.3.3柔順型阻抗控制
7.4力和位置混合控制
7.4.1R—C力和位置混合控制
7.4.2改進的R—C力和位置混合控制
本章小結
參考文獻
習題
……
先進控制篇
