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機器人基礎(新工科視域下普通高等院校機器人學領域精品系列教材)

  • 作者：編者:董霞//徐海波|責編:杜筱娜//周麟|總主編:丁漢
  • 出版社：華中科技大學
  • ISBN：9787577210803
  • 出版日期：2024/07/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：272
人民幣：RMB 49.8 元      售價：元
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內容大鋼
    本書較為系統地介紹了機器人學的基礎理論知識，主要內容是工業機器人的設計、建模與控制，包括：緒論、機器人結構設計基礎、物體的空間描述與坐標變換、機器人運動學、機器人靜力學和動力學、機器人的感測系統、機器人的軌跡規劃、機器人的控制和機器人編程語言及編程系統，最後通過工業機器人設計與應用實例介紹了三種機器人設計。各章后給出了本章小結，有利於讀者對各章知識的學習和理解。
    本書可作為高等學校機械工程、智能製造等相關專業高年級本科生培養的教材或參考書，也可供相關技術人員參考。
作者介紹
編者:董霞//徐海波|責編:杜筱娜//周麟|總主編:丁漢
目錄
1  緒論
  1.1  機器人的發展歷史
    l.1.1  機器人名稱的由來
    1.1.2  古代「機器人」——現代機器人的雛形
    1.1.3  現代機器人的發展歷史
  1.2  機器人的定義與分類
    1.2.1  機器人的定義
    1.2.2  機器人的分類
  1.3  工業機器人的系統組成與性能要素
    1.3.1  工業機器人的系統組成
    1.3.2  工業機器人的性能要素
  1.4  機器人技術應用與發展展望
    1.4.1  機器人的應用領域
    1.4.2  我國機器人研究簡況
    1.4.3  我國工業機器人的發展與應用現狀
    1.4.4  機器人技術的未來應用與發展展望
  本章小結
  著名人物介紹
  習題
2  機器人結構設計基礎
  2.1  工業機器人的坐標構型
  2.2  工業機器人機身和手臂
    2.2.1  機身設計
    2.2.2  機身驅動力與力矩計算
    2.2.3  手臂設計
    2.2.4  機身和手臂設計應注意的問題
  2.3  工業機器人的腕部和手部
    2.3.1  工業機器人的腕部
    2.3.2  工業機器人手部的作用與分類
    2.3.3  夾鉗式手部
    2.3.4  吸附式手部
    2.3.5  仿生多指靈巧手
  2.4  工業機器人的驅動與傳動系統
    2.4.1  驅動器的類型和特點
    2.4.2  驅動器的選擇和安裝
    2.4.3  機器人傳動機構
  2.5  工業機器人的系統設計
  本章小結
  習題
3  物體的空間描述與坐標變換
  3.1  剛體的位置和姿態表達
    3.1.1  點的位置表示
    3.1.2  剛體姿態的表示
    3.1.3  位姿的統一表示
  3.2  坐標變換
    3.2.1  坐標系的平移變換
    3.2.2  坐標系的旋轉變換
    3.2.3  「旋轉+平移」的複合變換
  3.3  齊次坐標變換
    3.3.1  齊次坐標

    3.3.2  平移齊次坐標變換
    3.3.3  旋轉齊次坐標變換
    3.3.4  「旋轉+平移」的複合齊次坐標變換
    3.3.5  相對變換
  3.4  物體的變換及逆變換
    3.4.1  物體的位置和變換
    3.4.2  複合齊次坐標變換
    3.4.3  齊次坐標變換的逆變換
    3.4.4  機器人坐標系命名及其變換
  3.5  通用旋轉坐標變換
    3.5.1  繞過原點軸線的通用旋轉坐標變換
    3.5.2  等效轉角與轉軸
    3.5.3  繞不過原點軸線的通用旋轉坐標變換
  3.6  機器人末端執行器姿態的其他描述方法
    3.6.1  末端執行器姿態的歐拉角表示
    3.6.2  末端執行器姿態的單位四元數(歐拉參數)表示
  本章小結
  習題
4  機器人運動學
  4.1  機器人運動學研究的對象及問題
    4.1.1  運動學研究的對象
    4.1.2  運動學研究的問題
  4.2  機器人連桿、關節和相關參數
    4.2.1  連桿與關節的定義
    4.2.2  桿件參數的定義
    4.2.3  機器人連桿坐標系的建立
  4.3  相鄰連桿坐標系變換與機器人運動學方程
    4.3.1  相鄰連桿坐標系變換
    4.3.2  機器人運動學方程
    4.3.3  PUMA560機器人正向運動學分析
    4.3.4  Stanford機器人運動學方程的建立
    4.3.5  D-H坐標系的兩種建立方法
  4.4  運動學逆問題
    4.4.1  運動學逆解的存在性
    4.4.2  逆運動學的可解性與求解方法
    4.4.3  運動學逆問題的解法
  4.5  運動學方程的其他描述
  本章小結
  習題
5  機器人靜力學和動力學
  5.l  機器人靜力學與動力學問題
  5.2  機器人雅可比矩陣
    5.2.1  雅可比矩陣定義
    5.2.2  機器人雅可比矩陣構造方法
    5.2.3  機器人的逆速度雅可比矩陣
  5.3  機器人靜力學
    5.3.1  機器人中的靜力和力矩平衡
    5.3.2  機器人的力雅可比矩陣
    5.3.3  機器人的靜力計算
  5.4  機器人動力學概述

    5.4.1  機器人動力學研究的目的
    5.4.2  機器人動力學研究的問題
    5.4.3  動力學研究方法
  5.5  二連桿機器人的拉格朗日方程
    5.5.1  剛體系統的拉格朗日方程
    5.5.2  二連桿機器人的拉格朗日方程
  5.6  機器人的拉格朗日方程的一般表達形式
    5.6.1  任意點的速度
    5.6.2  動能的計算
    5.6.3  勢能的計算
    5.6.4  確定拉格朗日函數
    5.6.5  求動力學方程
  5.7  關節空間動力學與操作空間動力學
    5.7.1  關節空間動力學方程與操作空間動力學方程
    5.7.2  關節空間動力學與操作空間動力學間的關係
  本章小結
  著名人物介紹
  習題
6  機器人的感測系統
  6.1  概述
    6.1.1  感測器的種類
    6.1.2  機器人感測器的安裝需求與選擇
  6.2  機器人關節感測器
    6.2.1  位置與位移感測器
    6.2.2  角速度感測器
    6.2.3  加速度感測器
    6.2.4  力覺感測器
  6.3  機器人手部感測器
    6.3.1  接觸覺感測器
    6.3.2  壓覺感測器
    6.3.3  滑動覺感測器
    6.3.4  力覺感測器
  6.4  機器人環境識別感測器
    6.4.1  視覺感測器
    6.4.2  接近覺感測器
  本章小結
  習題
7  機器人的軌跡規劃
  7.1  機器人規劃的基本概念
    7.1.1  機器人規劃的概念
    7.1.2  路徑與軌跡
  7.2  機器人軌跡規劃的一般性問題
  7.3  關節空間的軌跡規劃
    7.3.1  三次多項式軌跡規劃
    7.3.2  五次多項式軌跡規劃
    7.3.3  拋物線過渡的線性運動軌跡規劃
    7.3.4  具有中間路徑點且用拋物線過渡的線性運動軌跡
    7.3.5  高次多項式軌跡規劃
  7.4  直角坐標空間的軌跡規劃
    7.4.1  直角坐標空間的直線軌跡規劃

    7.4.2  直角坐標空間的軌跡規劃需要注意的問題
    7.4.3  基於動力學模型的軌跡規劃
  7.5  軌跡的實時生成
    7.5.1  關節空間軌跡的生成
    7.5.2  直角坐標空間軌跡的生成
  本章小結
  習題
8  機器人的控制
  8.1  機器人控制綜述
    8.1.1  機器人控制系統的特點
    8.1.2  機器人控制系統的組成和功能
    8.1.3  機器人控制方式的分類
    8.1.4  機器人的主要控制變數
  8.2  機器人的位置控制
    8.2.1  位置控制問題
    8.2.2  位置控制器(二階線性系統)模型
    8.2.3  工業機器人單關節的建模和控制
    8.2.4  基於直角坐標的控制
  8.3  機器人的力控制
    8.3.1  概述
    8.3.2  力感測器的設計、安裝問題
    8.3.3  約束條件與約束坐標系
    8.3.4  力的控制
  8.4  機器人的位置和力混合控制
    8.4.1  以約束坐標系{C}為基準的直角坐標機器人位置和力混合控制方案
    8.4.2  應用在一般機器人上的位置和力混合控制器
  本章小結
  習題
9  機器人編程語言及編程系統
  9.1  概述
  9.2  機器人編程方式
  9.3  機器人編程語言的基本要求和類別
  9.4  機器人語言系統的結構和基本功能
  9.5  常用的機器人編程語言
    9.5.1  機器人語言的發展歷史
    9.5.2  AL語言
    9.5.3  VAL語言
    9.5.4  AML語言
  9.6  機器人的離線編程
    9.6.1  機器人離線編程的特點及相關軟體
    9.6.2  離線編程系統的主要組成
  本章小結
  習題
10  工業機器人設計與應用實例
  10.1  加油機器人
    10.1.1  加油機器人的工作特點
    10.1.2  加油機器人系統的組成
    10.1.3  加油機器人的結構設計
    10.1.4  加油機器人的控制系統
  10.2  油污清洗與塗層測厚機器人

    10.2.1  油污清洗與塗層測厚機器人的工作特點
    10.2.2  油污清洗與塗層測厚機器人的系統構成
    10.2.3  油污清洗與塗層測厚機器人的控制過程
  10.3  發動機自動上下料桁架機器人
    10.3.1  發動機自動上下料桁架機器人的設計背景
    10.3.2  發動機自動上下料桁架機器人的結構組成
    10.3.3  發動機自動上下料桁架機器人的控制系統設計
  本章小結
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