先進(jìn)機(jī)器人控制

前言

在中國科學(xué)院研究生院和高等教育出版社的共同努力下，凝聚著中國科學(xué)院新老科學(xué)家、研究生導(dǎo)師們多年心血和汗水的中國科學(xué)院研究生院教材面世了。這套教材的出版，將為豐富我院研究生教育資源，提高研究生教育質(zhì)量，培養(yǎng)更多高素質(zhì)的科技人才起到積極的推動作用。作為科技國家隊，中國科學(xué)院肩負(fù)著面向國家戰(zhàn)略需求，面向世界科學(xué)前沿，為國家作出基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的重大科技創(chuàng)新貢獻(xiàn)和培養(yǎng)高級科技人才的使命。中國科學(xué)院研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，在新的歷史時期，中國科學(xué)院研究生教育不僅要為我院知識創(chuàng)新工程提供人力資源保障，還擔(dān)負(fù)著落實科教興國戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，為創(chuàng)新型國家建設(shè)培養(yǎng)一大批高素質(zhì)人才的重要使命。集成中國科學(xué)院的教學(xué)資源、科技資源和智力資源，中國科學(xué)院研究生院堅持教育與科研緊密結(jié)合的“兩段式”培養(yǎng)模式，在突出科學(xué)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的同時，重視全面素質(zhì)教育，倡導(dǎo)文理交融、理工結(jié)合，培養(yǎng)的研究生具有寬厚扎實的基礎(chǔ)知識、敏銳的科學(xué)探索意識、活躍的創(chuàng)新思維和唯實、求真、協(xié)力、創(chuàng)新的良好素質(zhì)。

內(nèi)容概要

　　《先進(jìn)機(jī)器人控制》從控制的角度系統(tǒng)地介紹了機(jī)器人學(xué)的基礎(chǔ)知識和當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r。全書共分為12章，由基礎(chǔ)篇、控制結(jié)構(gòu)篇和先進(jìn)控制篇構(gòu)成?；A(chǔ)篇著重介紹串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人的運動學(xué)、運動規(guī)劃和動力學(xué)。其中，運動學(xué)部分從坐標(biāo)變換人手，介紹了正向運動學(xué)方程的建立、逆向運動學(xué)的求解以及機(jī)器人的微分運動等內(nèi)容?？刂平Y(jié)構(gòu)篇著重介紹機(jī)器人的傳感技術(shù)、位置控制和力控制。針對機(jī)器人控制領(lǐng)域的研究動態(tài)和主要研究方向，先進(jìn)控制篇介紹了傳感信息融合、視覺控制、協(xié)調(diào)控制、移動機(jī)器人技術(shù)、智能控制方法等?！　∪珪源?lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人為主，同時兼顧了移動機(jī)器人的控制問題?！断冗M(jìn)機(jī)器人控制》注重理論與應(yīng)用的結(jié)合，力求使讀者能夠盡快掌握機(jī)器人控制技術(shù)，了解機(jī)器人控制的主要研究方向?！　　断冗M(jìn)機(jī)器人控制》可作為控制科學(xué)與工程、計算機(jī)等學(xué)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(shù)人員的參考書。

書籍目錄

基礎(chǔ)篇第1章　緒論1.1　機(jī)器人的基本概念與發(fā)展歷程1.2　機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域1.3　機(jī)器人的特點與基本結(jié)構(gòu)1.4　機(jī)器人控制的基本方法1.4.1　根據(jù)控制量分類1.4.2　根據(jù)控制算法分類1.5　本領(lǐng)域的重要學(xué)術(shù)期刊與會議簡介參考文獻(xiàn)習(xí)題第2章　機(jī)器人運動學(xué)2.1　位置與姿態(tài)的表示2.1.1　位置描述2.1.2　姿態(tài)描述2.1.3　位姿描述2.2　坐標(biāo)變換2.2.1　坐標(biāo)變換2.2.2　齊次坐標(biāo)變換2.3　通用旋轉(zhuǎn)變換2.3.1　通用旋轉(zhuǎn)變換2.3.2　通用旋轉(zhuǎn)變換的轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)角求取2.4　連桿變換矩陣2.4.1　關(guān)節(jié)與連桿2.4.2　連桿坐標(biāo)系2.4.3　連桿變換矩陣2.5　機(jī)器人正向運動學(xué)2.5.1　PUMA　560機(jī)器人的正向運動學(xué)2.5.2　MOTOMAN　Kl0機(jī)器人的正向運動學(xué)2.5.3　移動機(jī)器人的運動學(xué)與推算定位法　2.6　機(jī)器人逆向運動學(xué)2.6.1　解析法2.6.2　投影法與解析法相結(jié)合2.7　機(jī)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(jié)參考文獻(xiàn)習(xí)題第3章　機(jī)器人的運動規(guī)劃3.1　工業(yè)機(jī)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(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)空間運動規(guī)劃3.2.1　關(guān)節(jié)空間運動規(guī)劃3.2.2　3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3.2.7　8樣條插值3.3　工業(yè)機(jī)器人的笛卡兒空間運動規(guī)劃3.3.1　位置規(guī)劃3.3.2　姿態(tài)規(guī)劃3.4　移動機(jī)器人路徑規(guī)劃3.4.1　基于柵格的方法3.4.2　基于行為的方法本章小結(jié)參考文獻(xiàn)習(xí)題第4章　機(jī)器人動力學(xué)分析4.1　拉格朗日一歐拉法4.1.1　機(jī)器人的連桿速度4.1.2　機(jī)器人的動能4.1.3　機(jī)器人的勢能4.1.4　機(jī)器人的動力學(xué)方程4.1.5　兩自由度機(jī)器人的動力學(xué)方程實例4.2　牛頓一歐拉法4.2.1　轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系和平移坐標(biāo)系4.2.2　桿件的運動學(xué)4.2.3　機(jī)器人的遞歸動力學(xué)方程4.2.4　兩自由度機(jī)器人的動力學(xué)方程實例本章小結(jié)參考文獻(xiàn)習(xí)題控制結(jié)構(gòu)篇第5章　機(jī)器人傳感器5.1　位置傳感器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　基于磁效應(yīng)的位移傳感器5.1.5　微動開關(guān)5.2　速度與加速度傳感器5.2.1　測速發(fā)電機(jī)5.2.2　基于編碼器的速度測量5.2.3　基于多普勒效應(yīng)的測速系統(tǒng)5.2.4　加速度傳感器5.3　陀螺5.3.1　機(jī)械陀螺5.3.2　壓電陀螺5.3.3　光學(xué)陀螺5.3.4　微機(jī)械電子陀螺5.4　力和力矩傳感器5.4.1　通過電機(jī)電流檢測力5.4.2　力敏電阻5.4.3　壓電式力傳感器5.4.4　應(yīng)變片5.4.5　三維力和力矩傳感器5.5　接近傳感器5.6　地磁場傳感器5.6.1　機(jī)械式方向磁羅盤5.6.2　磁通門式羅盤5.6.3　霍爾效應(yīng)式羅盤5.6.4　磁阻式羅盤5.7　距離傳感器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　基于結(jié)構(gòu)光的距離測量方法5.8　視覺傳感器5.8.1　光導(dǎo)管攝像機(jī)5.8.2　數(shù)碼攝像機(jī)5.9　接觸和觸覺傳感器5.9.1　接觸傳感器5.9.2　壓阻式觸覺傳感器5.9.3　電容式觸覺傳感器本章小結(jié)參考文獻(xiàn)習(xí)題第6章　機(jī)器人的位置控制6.1　工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)空間位置控制6.1.1　單關(guān)節(jié)位置控制6.1.2　多關(guān)節(jié)位置控制6.1.3　關(guān)節(jié)位置控制實例6.2　工業(yè)機(jī)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(tǒng)軟件6.2.3　笛卡兒位置控制實驗結(jié)果6.3　基于網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人實時位置控制6.3.1　多層次結(jié)構(gòu)的實時控制系統(tǒng)框架6.3.2　單機(jī)實時控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成6.3.3　控制系統(tǒng)軟件6.3.4　實驗結(jié)果6.4　機(jī)器人的位置控制實例6.4.1　掩模傳輸系統(tǒng)簡介6.4.2　掩模傳輸機(jī)器人的結(jié)構(gòu)6.4.3　掩模傳輸機(jī)器人的控制系統(tǒng)6.4.4　傳輸與對準(zhǔn)控制6.4.5　實驗與結(jié)果6.5　移動機(jī)器人的位置控制6.5.1　基于行為的移動機(jī)器人位置控制6.5.2　基于行為的位置控制性能……第7章　機(jī)器人的力控制先進(jìn)控制篇第8章　機(jī)器人傳感器信息融合第9章　機(jī)器人的視覺測量與控制第10章　多機(jī)器人協(xié)調(diào)與控制第11章　移動機(jī)器人定位與導(dǎo)航第12章　機(jī)器人先進(jìn)控制方法

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

《先進(jìn)機(jī)器人控制》在介紹機(jī)器人基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，對當(dāng)前機(jī)器人控制領(lǐng)域的研究前沿、熱點問題進(jìn)行了分析，具體包括了：機(jī)器人的基本概念與發(fā)展歷程、機(jī)器人的位置控制、機(jī)器人傳感器信息融合等方面的內(nèi)容。 通過教學(xué)，學(xué)生不但能夠掌握機(jī)器人領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識、基本理論，而且能夠熟悉本領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

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