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(shū)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(lái)依托國(guó)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(xiě)而成的。主要內(nèi)容包括：擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)方案設(shè)計(jì)、冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性和可靠性分析、雙臂協(xié)調(diào)操作的運(yùn)動(dòng)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(tái)的開(kāi)發(fā)、擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)遙操作技術(shù)研究等。　　《擬人雙臂機(jī)器人技術(shù)》對(duì)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(wèn)題等做了較為系統(tǒng)深入的論述，不僅包括了對(duì)冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性與可靠性及雙臂協(xié)調(diào)操作運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等基礎(chǔ)理論和科學(xué)問(wèn)題的闡述，同時(shí)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(guó)內(nèi)外最新研究成果同步。　　《擬人雙臂機(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(zhuān)業(yè)的研究生閱讀，也可作為機(jī)器人研究及自動(dòng)化相關(guān)方向的科研人員與工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書(shū)》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(shì)1.2.1 擬人雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)的國(guó)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(tái)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(tái)簡(jiǎn)介2.2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)思想2.2.2 系統(tǒng)設(shè)備組成及簡(jiǎn)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(dòng)學(xué)建模與分析3.2.1 PA10機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析3.2.2 模塊機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析3.3 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化3.3.1 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化的傳統(tǒng)方法3.3.2 基于容錯(cuò)控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化3.4 笛卡兒空間運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)學(xué)計(jì)算機(jī)仿真3.5.2 基于容錯(cuò)控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(lèi)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(lèi)4.2 國(guó)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(dòng)學(xué)方程4.4.1 開(kāi)鏈運(yùn)動(dòng)學(xué)方程4.4.2 閉鏈運(yùn)動(dòng)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(dòng)學(xué)優(yōu)化4.5.2 Module機(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(lèi)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(jué)的機(jī)器人位姿檢測(cè)方法6.1 機(jī)器人視覺(jué)概述6.2 視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)造6.2.1 全局檢測(cè)單元6.2.2 局部檢測(cè)單元6.2.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)6.3 視覺(jué)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(cè)6.4.1 目標(biāo)物體識(shí)別6.4.2 物體空間位姿檢測(cè)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(cè)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(jué)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(jué)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)7.2.1 人體感覺(jué)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)7.2.2 人體感覺(jué)與運(yùn)動(dòng)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(lèi)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(shí)庫(kù)的物體識(shí)別方法7.3.4 分階段控制過(guò)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(lèi)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(dòng)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(shí)控制環(huán)境9.3.1 PA10機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制環(huán)境9.3.2 模塊機(jī)器人的實(shí)時(shí)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(cè)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(tái)通信結(jié)構(gòu)及協(xié)調(diào)控制過(guò)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(yè)：插圖：就目前的機(jī)器人技術(shù)水平而言，單個(gè)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(duì)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(guò)一個(gè)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(gè)或多個(gè)機(jī)器人的協(xié)調(diào)作業(yè)來(lái)完成單個(gè)機(jī)器人無(wú)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(cuò)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(lái)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?jī)?nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域都發(fā)生了很大變化。美國(guó)以軍事為背景，開(kāi)發(fā)了多種無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)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(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域；歐洲重點(diǎn)開(kāi)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(lái)考慮，應(yīng)用許多最新的智能技術(shù)，如臨場(chǎng)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(lái)增強(qiáng)機(jī)器人的智能程度將是今后發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。因此，給雙臂機(jī)器人賦予智能以實(shí)現(xiàn)人類(lèi)雙臂的功能是當(dāng)前研究的熱門(mén)課題。

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《擬人雙臂機(jī)器人技術(shù)》：“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)出版規(guī)劃項(xiàng)目,21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書(shū)

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