機器人建模和控制

內容簡介

基於Spong和Vidyasagar所著的十分成功的經典教材《RobotDynamicsandControl》（Wiley，1989），本書對機器人領域做了徹底更新且十分完備的介紹辯贈頸囑。本書所介紹的基礎和高級內容不僅易讀，並且在數學推導上十分嚴謹。

圖書目錄

Robot Modeling and Control

譯者序

前言

第1章導論1

1.1機器人的數學模型2

1.1.1機器人的符號設燥擔墓表示2

1.1.2位形空間3

1.1.3狀態空間3

1.1.4工作空間3

1.2機器人作為一種機械裝置4

1.2.1機器人機械臂的分類4

1.2.2機器人系統5

1.2.3精度和重複精度5

1.2.4手腕和末端執行器6

1.3常見的運動學配置7

1.3.1關節型機械臂(RRR)7

1.3.2球坐標機械臂(RRP)7

1.3.3SCARA型機械臂(RRP)8

1.3.4圓柱型機械臂(RPP)8

1.3.5笛卡兒型機械臂(PPP)9

1.3.6並在線上械臂9

1.4本書概要10

習題14

附註與參考15

第2章剛性運動和齊次變換18

2.1位置的表示方法18

2.2旋轉的表示方法19

2.2.1平面內的旋轉19

2.2.2三維空間內的旋轉21

2.3旋轉變換22

2.3.1相似變換24

2.4旋轉的疊加25

2.4.1相對於當前坐標系的旋轉25

2.4.2相棗鑽對於固定坐標系的旋轉26

2.4.3旋轉變換的疊加定律26

2.5旋轉的參數化27

2.5.1歐拉角27

2.5.2滾動角、俯仰角和偏航角29

2.5.3轉軸/角度表示29

2.6剛性運動31

2.7齊次變換32

2.8本章總結33

習題34

附註請立拳與參考37

第3章正運動學和逆運動學38

3.1運動鏈38

3.2DenavitHartenberg約定39

3.2.1存在和唯一性問題40

3.2.2坐標系的配置42

3.2.3實例43

3.3逆運動學49

3.3.1一般的逆運動學問題49

3.3.2運動解耦50

3.3.3逆向位置：一種幾何方法51

3.3.4關節型位形52

3.3.5球坐標型位形54

3.3.6逆向姿態55

3.4本章總結57

習題58

附註與參考60

第4章速度運動學——雅可比矩陣61

4.1角速度：固定轉軸情形61

4.2反對稱矩陣62

4.2.1反對稱矩陣的性質63

4.2.2旋轉矩陣的導數63

4.3角速度：一般情況64

4.4角速度求和65

4.5移動坐標繫上點的線速度66

4.6雅可比矩陣的推導67

4.6.1角速度67

4.6.2線速度68

4.6.3線速度和角速度雅可比矩陣的疊加69

4.7工具速度71

4.8分析雅可比矩陣72

4.9奇點73

4.9.1奇點解耦74

4.9.2手腕奇點75

4.9.3手臂奇點75

4.10靜態力/力矩關係77

4.11逆速度和加速度78

4.12可操作性79

4.13本章總結81

習題82

附註與參考84

第5章路徑和軌跡規劃85

5.1位形空間85

5.2基於勢場的路徑規劃88

5.2.1引力場88

5.2.2斥力場90

5.2.3將工作空間力映射到關節力矩91

5.2.4梯度下降規劃93

5.3逃離局部最小值94

5.4機率路線圖方法95

5.4.1位形空間內的採樣96

5.4.2連線位形對96

5.4.3增強97

5.4.4路徑光滑化97

5.5軌跡規劃97

5.5.1點到點運動的軌跡98

5.5.2通過中間點確定的軌跡103

5.6本章總結105

習題106

附註與參考106

第6章獨立關節控制108

6.1驅動器的動力學109

6.2獨立關節模型110

6.3設定點跟蹤111

6.3.1比例微分補償控制器111

6.3.2比例積分微分補償控制器113

6.3.3飽端燥殼和與柔性的影響114

6.4前饋控制115

6.5傳動系統的動力學116

6.6狀態空間設計119

6.6.1狀態反饋控制120

6.6.2觀測器121

6.7本章總結123

習題124

附註與參考126

第7章動力學127

7.1歐拉拉格朗日方程127

7.1.1動機127

7.1.2完整約束和虛功129

7.1.3達朗貝爾原理131

7.2動能和勢能133

7.2.1慣性張量133

7.2.2n連桿機器人的動能134

7.2.3n連跨殃蘭桿機器人的勢能135

7.3運動方程135

7.4一些常見位束鍵蘭形136

7.5機器人動力學方程的性質142

7.5.1反對稱性和無源性143

7.5.2慣性矩陣的界限144

7.5.3參數的線性化144

7.6牛頓歐拉方法145

7.6.1重溫平面肘型機械臂149

7.7本章總結151

習題153

附註與參考154

第8章多變數控制155

8.1重溫PD控制155

8.1.1關節柔性的影響157

8.2逆動力學158

8.2.1關節空間內的逆動力學158

8.2.2任務空間內的逆動力學160

8.3魯棒和自適應運動控制161

8.3.1魯棒逆運動學161

8.3.2自適應逆運動學164

8.4基於無源性的運動控制165

8.4.1基於無源性的魯棒控制166

8.4.2基於無源性的自適應控制167

8.5本章總結168

習題171

附註與參考171

第9章力控制173

9.1坐標系和約束173

9.1.1對偶基174

9.1.2自然約束和人工約束175

9.2網路模型和阻抗176

9.2.1阻抗操作符177

9.2.2阻抗操作符的分類177

9.2.3戴維南和諾頓等效177

9.3任務空間內的動力學和控制178

9.3.1任務空間內的動力學178

9.3.2阻抗控制178

9.3.3混合阻抗控制179

9.4本章總結181

習題182

附註與參考182

第10章幾何非線性控制183

10.1背景介紹183

10.1.1流形、向量場和分布183

10.1.2弗羅貝尼烏斯定理186

10.2反饋線性化187

10.3單輸入系統188

10.4n連桿機器人的反饋線性化193

10.5非完整系統195

10.5.1對合和完整性196

10.5.2無磧控制系統196

10.5.3非完整系統實例197

10.6周氏定理199

10.7無磧系統的控制200

10.8本章總結201

習題202

附註與參考203

第11章計算機視覺204

11.1成像幾何204

11.1.1相機坐標系204

11.1.2透視投影205

11.1.3成像平面和感測器陣列205

11.2相機標定206

11.2.1相機的外部參數206

11.2.2相機的內部參數206

11.2.3確定相機參數207

11.3閾值分割208

11.3.1簡略的統計回顧209

11.3.2自動選擇閾值210

11.4連通區域213

11.5位置和方向214

11.5.1圖像矩215

11.5.2物體的質心和中心矩215

11.5.3物體的方向215

11.6本章總結217

習題217

附註與參考219

第12章基於視覺的控制220

12.1設計要點220

12.1.1相機位形220

12.1.2基於圖像的方法與基於位置的方法221

12.2相機運動和互動作用矩陣221

12.3點特徵的互動作用矩陣222

12.3.1固定點相對於移動相機的速度223

12.3.2構建互動作用矩陣224

12.3.3點間互動作用矩陣的性質225

12.3.4多點的互動作用矩陣226

12.4基於圖像的控制律226

12.4.1計算相機運動227

12.4.2比例控制方案227

12.4.3基於圖像的視覺伺服系統的表現228

12.5末端執行器和相機的運動230

12.6劃分方法231

12.7運動感知233

12.8本章總結234

習題235

附註與參考236

附錄A三角函式237

附錄B線性代數238

附錄C動態系統243

附錄D李雅普諾夫穩定性245

參考文獻250

索引259

機器人建模和控制

基本介紹

內容簡介

圖書目錄

相關詞條

熱門詞條