擬人雙臂機(jī)器人技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《擬人雙臂機(jī)器人技術(shù)》全面介紹了與冗余度擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)的基礎(chǔ)理論和前沿技術(shù)，書中內(nèi)容是根據(jù)作者丁希侖所帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)近十年來依托國家863計(jì)劃和北京市科技新星計(jì)劃等課題以及211和985學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)支持所取得的學(xué)術(shù)研究及技術(shù)實(shí)踐成果整理撰寫而成的。主要內(nèi)容包括：擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)平臺方案設(shè)計(jì)、冗余度機(jī)器人運(yùn)動靈活性和可靠性分析、雙臂協(xié)調(diào)操作的運(yùn)動規(guī)劃和協(xié)調(diào)任務(wù)規(guī)劃方法、基于多傳感器信息的分階段控制及雙臂協(xié)調(diào)控制方法、虛擬仿真環(huán)境平臺的開發(fā)、擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)遙操作技術(shù)研究等?！　　稊M人雙臂機(jī)器人技術(shù)》對冗余度擬人雙臂機(jī)器人的相關(guān)理論、方法以及關(guān)鍵技術(shù)問題等做了較為系統(tǒng)深入的論述，不僅包括了對冗余度機(jī)器人運(yùn)動靈活性與可靠性及雙臂協(xié)調(diào)操作運(yùn)動規(guī)劃等基礎(chǔ)理論和科學(xué)問題的闡述，同時加人了冗余度擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展前沿，如多傳感器信息融合技術(shù)、智能控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、遙操作技術(shù)等的實(shí)踐應(yīng)用，力求內(nèi)容上與國內(nèi)外最新研究成果同步?！　　稊M人雙臂機(jī)器人技術(shù)》可供機(jī)械電子工程、控制理論與控制工程、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論等相關(guān)專業(yè)的研究生閱讀，也可作為機(jī)器人研究及自動化相關(guān)方向的科研人員與工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》序前言第1章 緒論1.1 引言1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1 擬人雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.2 遙操作機(jī)器人發(fā)展概述1.3 研究基礎(chǔ)、主要成果與涉及的關(guān)鍵技術(shù)1.4 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第2章 擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)平臺方案設(shè)計(jì)2.1 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn)2.2 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺簡介2.2.1 平臺設(shè)計(jì)思想2.2.2 系統(tǒng)設(shè)備組成及簡介2.3 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人特性分析2.3.1 PA10機(jī)器人的特性分析2.3.2 Module模塊機(jī)器人的特性分析2.4 本章小節(jié)參考文獻(xiàn)附錄第3章 冗余度空間機(jī)器人系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的靈活性和可靠性的理論研究3.1 引言3.2 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)建模與分析3.2.1 PA10機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)建模與分析3.2.2 模塊機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)建模與分析3.3 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)優(yōu)化3.3.1 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)優(yōu)化的傳統(tǒng)方法3.3.2 基于容錯控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動學(xué)優(yōu)化3.4 笛卡兒空間運(yùn)動控制3.4.1 直線姿態(tài)位置插補(bǔ)3.4.2 圓弧軌跡插補(bǔ)3.5 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)計(jì)算機(jī)仿真3.5.1 傳統(tǒng)方法的機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)計(jì)算機(jī)仿真3.5.2 基于容錯控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動學(xué)優(yōu)化方法計(jì)算機(jī)仿真3.6 實(shí)驗(yàn)3.6.1 模塊機(jī)器人插孔實(shí)驗(yàn)3.6.2 PA10機(jī)器人抓杯實(shí)驗(yàn)3.7 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章 冗余度空間機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)操作運(yùn)動規(guī)劃方法4.1 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的特點(diǎn)及分類4.1.1 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的特點(diǎn)4.1.2 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的分類4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀4.3 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作的約束關(guān)系4.4 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作的運(yùn)動學(xué)方程4.4.1 開鏈運(yùn)動學(xué)方程4.4.2 閉鏈運(yùn)動學(xué)方程4.5 冗余度雙臂機(jī)器人避關(guān)節(jié)極限優(yōu)化4.5.1 PA10機(jī)器人運(yùn)動學(xué)優(yōu)化4.5.2 Module機(jī)器人運(yùn)動學(xué)優(yōu)化4.6 冗余度機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)避碰規(guī)劃4.6.1 單機(jī)器人避障規(guī)劃概述4.6.2 冗余度機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)避碰規(guī)劃4.7 冗余度機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)操作的靈活性4.7.1 面向任務(wù)的操作度4.7.2 雙臂協(xié)調(diào)的操作度4.7.3 面向任務(wù)的雙臂協(xié)調(diào)操作度（TODAMM）4.8 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章 冗余度雙臂空間機(jī)器人協(xié)調(diào)任務(wù)規(guī)劃方法5.1 任務(wù)分解5.1.1 操作規(guī)劃和動作規(guī)劃5.1.2 隱式基本操作5.1.3 顯式基本操作5.1.4 任務(wù)規(guī)劃、路徑規(guī)劃及軌跡規(guī)劃的關(guān)系5.2 任務(wù)分配5.2.1 機(jī)器人及任務(wù)的能力分類描述5.2.2 任務(wù)完成條件5.3 系統(tǒng)規(guī)劃流程5.4 程序編制5.5 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第6章 基于視覺的機(jī)器人位姿檢測方法6.1 機(jī)器人視覺概述6.2 視覺檢測系統(tǒng)構(gòu)造6.2.1 全局檢測單元6.2.2 局部檢測單元6.2.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)6.3 視覺系統(tǒng)標(biāo)定6.3.1 攝像機(jī)標(biāo)定6.3.2 手-眼系統(tǒng)標(biāo)定6.3.3 攝像機(jī)-超聲傳感器的標(biāo)定6.4 物體空間位姿檢測6.4.1 目標(biāo)物體識別6.4.2 物體空間位姿檢測方法6.5 實(shí)驗(yàn)6.5.1 系統(tǒng)標(biāo)定6.5.2 手-眼標(biāo)定6.5.3 物體位姿檢測6.6 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章 基于多傳感器信息分階段控制方法7.1 系統(tǒng)主要傳感器及其性能7.1.1 視覺傳感器7.1.2 超聲傳感器7.1.3 六維腕力傳感器7.1.4 指端力傳感器7.2 人體感覺與運(yùn)動控制系統(tǒng)7.2.1 人體感覺與運(yùn)動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)7.2.2 人體感覺與運(yùn)動控制系統(tǒng)的模擬7.3 基于多傳感器信息的分階段控制方法7.3.1 多傳感器信息的分類7.3.2 分階段控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模型7.3.3 基于模型知識庫的物體識別方法7.3.4 分階段控制過程的實(shí)現(xiàn)7.4 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第8章 冗余度雙臂空間機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制8.1 雙臂空間機(jī)器人的分層遞階控制結(jié)構(gòu)8.1.1 機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)概述8.1.2 雙臂空間機(jī)器人的分層遞階控制結(jié)構(gòu)8.2 雙臂空間機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制方法8.2.1 主要協(xié)調(diào)控制方法分類8.2.2 基于主從式雙臂的力／位混合控制方法8.3 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)附錄第9章 離線編程及虛擬仿真環(huán)境9.1 機(jī)器人仿真技術(shù)概述9.2 OG-DARSS仿真系統(tǒng)介紹9.2.1 任意構(gòu)形串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)建模9.2.2 機(jī)器人三維仿真模型的建立9.2.3 ARSS的模塊介紹9.3 實(shí)時控制環(huán)境9.3.1 PA10機(jī)器人的實(shí)時控制環(huán)境9.3.2 模塊機(jī)器人的實(shí)時控制環(huán)境9.4 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)第10章 擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)遙操作研究10.1 單機(jī)-單操作者-多人機(jī)交互設(shè)備-多機(jī)器人遙操作體系10.1.1 單機(jī)-單操作者-多人機(jī)交互設(shè)備-多機(jī)器人遙操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)10.1.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互技術(shù)10.1.3 基于Internet遙操作網(wǎng)絡(luò)通信軟件設(shè)計(jì)10.1.4 多機(jī)器人遙操作控制策略的研究10.1.5 遙操作實(shí)驗(yàn)研究10.1.6 本節(jié)小結(jié)10.2 多操作者-多機(jī)器人遙操作體系10.2.1 多操作者多機(jī)器人遙操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)10.2.2 分布式預(yù)測圖形仿真子系統(tǒng)10.2.3 MOMR系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù)10.2.4 多機(jī)器人遙操作技術(shù)參考文獻(xiàn)第11章 典型操作任務(wù)仿真及實(shí)驗(yàn)研究11.1 模擬實(shí)驗(yàn)的條件及目的11.1.1 模擬實(shí)驗(yàn)的條件11.1.2 模擬實(shí)驗(yàn)的目的11.2 實(shí)驗(yàn)平臺通信結(jié)構(gòu)及協(xié)調(diào)控制過程11.3 空間艙內(nèi)典型雙臂協(xié)調(diào)操作任務(wù)模擬實(shí)驗(yàn)11.3.1 雙臂協(xié)調(diào)插孔11.3.2 雙臂協(xié)調(diào)擰螺母11.3.3 雙臂協(xié)調(diào)搬運(yùn)箱體11.4 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)附錄

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：就目前的機(jī)器人技術(shù)水平而言，單個機(jī)器人在信息的獲取、處理、控制及操作能力等方面都存在較大的局限性，對于復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，它的能力更顯不足，如復(fù)雜的裝配作業(yè)、搬運(yùn)較重的物體（其質(zhì)量超過一個機(jī)器人的承載能力）或柔軟物體、安裝或維修復(fù)雜的零件以及拉鋸等，于是人們考慮采用兩個或多個機(jī)器人的協(xié)調(diào)作業(yè)來完成單個機(jī)器人無法或難以完成的工作[1]。隨著操作環(huán)境和任務(wù)要求的復(fù)雜化，一般需要機(jī)器人既要有良好的靈活性又要有很高的可靠性，一般的非冗余度機(jī)器人難以達(dá)到要求。冗余度機(jī)器人固有的許多優(yōu)點(diǎn)使之非常適合復(fù)雜任務(wù)和工作環(huán)境的要求，如：①冗余度機(jī)器人利用其冗余性可以克服奇異性、避關(guān)節(jié)角極限、提高靈活性、躲避障礙物及獲得最小關(guān)節(jié)力矩等；②冗余度機(jī)器人具有容錯性，可以在故障條件下進(jìn)行任務(wù)再規(guī)劃，具有較高的可靠性。因此，冗余度機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)操作的研究得到了越來越多的重視[2]。進(jìn)入21世紀(jì)后，機(jī)器人技術(shù)進(jìn)一步向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、與人和諧共存方向發(fā)展，其概念、內(nèi)涵、研究內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域都發(fā)生了很大變化。美國以軍事為背景，開發(fā)了多種無人作戰(zhàn)平臺和作戰(zhàn)機(jī)器人系統(tǒng)；日本以擬人型機(jī)器人為重點(diǎn)，不斷賦予機(jī)器人智能，并開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域；歐洲重點(diǎn)開發(fā)醫(yī)療、家庭用的智能機(jī)器人。從機(jī)器人的應(yīng)用角度來考慮，應(yīng)用許多最新的智能技術(shù)，如臨場感技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多智能體技術(shù)、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遺傳算法和遺傳編程、仿生技術(shù)、多傳感器集成和信息融合技術(shù)以及納米技術(shù)等來增強(qiáng)機(jī)器人的智能程度將是今后發(fā)展的一個重點(diǎn)。因此，給雙臂機(jī)器人賦予智能以實(shí)現(xiàn)人類雙臂的功能是當(dāng)前研究的熱門課題。

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