機器人學

內容概要

本書介紹機器人學的基本原理及其應用，是一部機器人學的通用教材和系統(tǒng)著作，全面反映出國內外機器人學研究和應用的最新進展。全書共10章：第一章敘述機器人學的概況；第二章討論機器人學的教學基礎；第三章闡述機器人運動方程的表示與求解；第四章涉及機器人動力學方程、動態(tài)特性和靜態(tài)特性；第五章和第六章研究機器人的控制原則和控制方法；第七章討論機器人規(guī)劃問題；第八章概述機器人的程序設計；第九章探討機器人的應用問題；第十章分析機器人學的現(xiàn)狀，并展望機器人學的未來。本書特別適合作為本科生和研究生的機器人學教材，也可供從事機器人學研究、開發(fā)和應用的科技人員學習參考。

書籍目錄

第一章 緒論1.1 機器人學的發(fā)展1.1.1 機器人的由來1.1.2 機器人的定義1.1.3 機器人學的進展1.2 機器人的特點、結構與分類1.2.1 機器人的主要特點1.2.2 機器人系統(tǒng)的結構1.2.3 機器人的自由度1.2.4 機器人的分類1.3 機器人學與人工智能1.3.1 機器人學與人工智能的關系1.3.2 機器人學的研究領域1.3.3 智能機器人1.3.4 人工智能的爭論及其對機器人學的影響1.4 本書概要1.5 小結習題第二章 數(shù)學基礎2.1 位置和姿態(tài)的表示2.2 坐標變換2.3 齊次坐標變換2.4 物體的變換及逆變換2.5 通用旋轉變換2.6 小結習題第三章 機器人運動學3.1 機器人運動方程的表示3.1.1 運動姿態(tài)和方向角3.1.2 運動位置和坐標3.1.3 連桿變換矩陣及其乘積3.2 機械手運動方程的求解3.2.1 歐拉變換解3.2.2 滾、仰、偏變換解3.2.3 球面變換解3.3 PUMA 560機器人運動方程3.3.1 PUMA 560運動分析3.3.2 PUMA 560運動綜合3.4 機器人的雅可比公式3.4.1 機器人的微分運動3.4.2 機器人的雅可比矩陣3.4.3 機器人雅可比矩陣計算實例3.5 小結習題第四章 機器人動力學4.1 剛體動力學4.1.1 剛體的動能與位能4.1.2 動力學方程的兩種求法4.2 機械手動力學方程4.2.1 速度的計算4.2.2 動能和位能的計算4.2.3 動力學方程的推導4.2.4 動力學方程的簡化4.3 機械手動力學方程實例4.3.1 二連桿機械手動力學方程4.3.2 三連桿機械手的速度和加速度方程4.4 機器人的動態(tài)特性4.4.1 動態(tài)特性概述4.4.2 穩(wěn)定性4.4.3 空間分辨度4.4.4 精度4.4.5 重復性4.5 機械手的穩(wěn)態(tài)負荷4.5.1 靜力和靜力矩的表示4.5.2 不同坐標系問靜力的變換4.5.3 關節(jié)力短的確定4.5.4 負荷質量的確定4.6 小結習題第五章 機器人控制（一）5.1 機器人的基本控制原則5.1.1 基本控制原則5.1.2 伺服控制系統(tǒng)舉例5.2 機器人的位置控制5.2.1 直流傳動系統(tǒng)的建模5.2.2 位置控制的基本結構5.2.3 單關節(jié)位置控制器5.2.4 多關節(jié)位置控制器5.3 機器人的柔順控制5 3.1 柔順運動的基本概念5.3.2 主動阻抗控制5.3.3 力和位里混合控制5.3.4 柔順運動的位移和力混合控制5.4 機器人的分解運動控制5.4.1 分解運動控制原理5.4.2 分解運動速度控制5.4.3 分解運動加速度控制5.4.4 分解運動力控制5.5 小結習題第六章 機器人控制（二）6.1 機器人的變結構控制6.1.1 變結構控制的基本原理6.1.2 機器人的滑模變結構控制6.1.3 機器人滑模變結構控制示例6.2 機器人的自適應控制6.2.1 控制系統(tǒng)的狀態(tài)模型和主要結構6.2.2 機器人模型參考自適應控制器6.2.3 機器人自校正自適應控制器6.2.4 機器人線性攝動自適應控制器6.3 機器人的智能控制6.3.1 智能控制的基本概念6.3.2 智能控制系統(tǒng)的分類6.3.3 智能機器人遞階裝配系統(tǒng)6.3.4 機器人自適應模糊控制6.3.5 多指靈巧手的神經控制6.3.6 移動機器人自主導航的進化控制6.4 小結習題第七章 機器人規(guī)劃7.1 機器人規(guī)劃的作用與任務7.1.1 規(guī)劃的作用與問題分解途徑7.1.2 機器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務與方法7.2 積木世界的機器人規(guī)劃7.2.1 積木世界的機器人問題7.2.2 用F規(guī)則求解規(guī)劃序列7.3 STRIPS規(guī)劃系統(tǒng)7.3.1 STRIPS系統(tǒng)的組成7.3.2 STRIPS系統(tǒng)規(guī)劃過程7.3.3 含有多重解答的規(guī)劃7.4 具有學習能力的規(guī)劃系統(tǒng)7.4.1 PULP-I系統(tǒng)的結構與操作方式7.4.2 PULP-I的世界模型和規(guī)劃結果7.5 基于專家系統(tǒng)的機器人規(guī)劃7.5.1 系統(tǒng)結構和規(guī)劃機理7.5.2 ROPES機器人規(guī)劃系統(tǒng)7.6 太空構件裝配順序分層規(guī)劃系統(tǒng)7.6.1 太空構件裝配及其分層順序規(guī)劃7.6.2 三維結構裝配順序規(guī)劃示例7.7 機器人軌跡規(guī)劃7.7.1 軌跡規(guī)劃應考慮的問題7.7.2 關節(jié)軌跡的插值計算7.7.3 笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃7.7.4 規(guī)劃軌跡的實時生成7.8 小結習題第八章 機器人編程8.1 機器人編程要求與語言類型8.1.1 對機器人編程的要求8.1.2 機器人編程語言的類型8.2 機器人語言系統(tǒng)結構和基本功能8.2.1 機器人語言系統(tǒng)的結構8.2.2 機器人編程語言的基本功能8.3 常用的機器人編程語言8.3.1 VAL語言8.3.2 SIGLA語言8.3.3 IML語言8.3.4 AL語言8.4 機器人的高線編程8.4.1 機器人離線編程的特點和主要內容8.4.2 機器人離線編程系統(tǒng)的結構8.4.3 機器人離線編程仿真系統(tǒng)HOLPSS8.5 小結習題第九章 機器人應用9.1 應用工業(yè)機器人必須考慮的因素9.1.1 機器人的任務估計9.1.2 應用機器人三要素9.1.3 使用機器人的經驗準則9.1.4 采用機器人的步驟9.2 機器人的應用領域9.2.1 工業(yè)機器人9.2.2 探索機器人9.2.3 服務機器人9.2.4 軍事機器人9.3 工業(yè)機器人應用舉例9.3.1 材料搬運機器人9.3.2 焊接機器人9.3.3 噴漆機器人9.3.4 裝配機器人9.4 小結習題第十章 機器人學展望10.1 機器人技術和市場的現(xiàn)狀10.1.1 國際機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及預測10.1.2 國內機器人的發(fā)展現(xiàn)狀10.2 21世紀機器人技術的發(fā)展趨勢10.3 我國機器人學的發(fā)展戰(zhàn)略10.4 應用機器人引起的社會問題10.5 克隆技術對智能機器人的挑戰(zhàn)10.6 小結習題參考文獻英漢對照術語表

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