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機器人模擬控制與應用

作者：編者:王磊//劉海濤|責編:陳保華//卜旭東
出版社：機械工業
ISBN：9787111777045

出版日期：2025/04/01
裝幀：平裝
頁數：313

人民幣：RMB 79 元售價：元

內容大鋼

本書主要內容包括緒論、機器人模擬工具基礎、機器人學的數學基礎、機器人正向運動學分析、機器人逆向運動學分析、機器人速度分析、機器人靜力學分析、機器人動力學分析、機器人軌跡規劃、機器人控制、機器人力的控制、機器人先進控制、基於視覺的機器人控制、機器人高級應用、空間機器人。本書在機器人學理論的內容中，加入了先進的模擬內容，由淺入深，使讀者從繁重的公式計算中脫離出來，便於讀者學懂弄通；本書還給出了典型多自由度機器人的公式推導結果，如SCARA機器人、斯坦福機械手、PUMA560、ABB機器人等，便於讀者在實際應用時參考；本書後半部分對機器人視覺、雙臂機器人、人形機器人、機器人增材製造、空間機器人進行了分析和講解，便於讀者在相關前沿領域開發應用時參考。

作者介紹

編者:王磊//劉海濤|責編:陳保華//卜旭東

前言
第1章  緒論
  1.1  機器人與機器人學
  1.2  機器人的分類
  1.3  工業機器人的組成
  1.4  機器人基本參數和性能指標
  1.5  機器人的發展趨勢
  1.6  小結
第2章  機器人模擬工具基礎
  2.1  數學建模模擬工具基礎
    2.1.1  MATLAB軟體介紹
    2.1.2  Simulink模擬工具箱簡介
  2.2  多體系統建模模擬工具基礎
    2.2.1  ADAMS軟體介紹
    2.2.2  單連桿機器人建模模擬案例
  2.3  二連桿機器人建模
    2.3.1  問題描述
    2.3.2  創建載荷
    2.3.3  創建系統狀態變數
    2.3.4  創建輸出/輸入對象
    2.3.5  創建轉矩
    2.3.6  導出控制對象
  2.4  擬人臂機器人建模
    2.4.1  問題描述
    2.4.2  最終模型
    2.4.3  創建系統狀態變數和輸入/輸出對象
    2.4.4  導出控制對象
  2.5  球坐標機器人（RRP）建模
    2.5.1  問題描述
    2.5.2  最終模型
    2.5.3  創建系統狀態變數和輸入/輸出對象
    2.5.4  創建關節驅動
    2.5.5  導出控制對象
  2.6  二連桿機器人剛柔耦合建模
    2.6.1  問題描述
    2.6.2  剛柔桿的替換方法
第3章  機器人學的數學基礎
  3.1  空間基本概念描述
    3.1.1  點的空間描述
    3.1.2  矢量的空間描述
    3.1.3  剛體運動及剛體變換
  3.2  剛體位姿的空間描述
    3.2.1  剛體位置的空間描述
    3.2.2  剛體姿態的空間描述——旋轉矩陣
  3.3  齊次坐標變換——剛體運動變換矩陣
  3.4  剛體姿態的其他描述方法
    3.4.1  RPY角
    3.4.2  歐拉角
    3.4.3  四元數
  3.5  相對於參考系的坐標變換

    3.5.1  相對於參考系的平移變換
    3.5.2  相對於參考系的旋轉變換
    3.5.3  相對於參考系的複合變換
  3.6  相對於本地坐標系的變換
  3.7  旋轉矩陣的指數坐標形式
  3.8  剛體變換矩陣的指數坐標形式
第4章  機器人正向運動學分析
  4.1  標準D-H法
  4.2  修正的D-H法
  4.3  機器人正向運動學的指數積公式
第5章  機器人逆向運動學分析
  5.1  幾何法
  5.2  直接代數法
  5.3  串聯機器人逆向運動學通用解法
第6章  機器人速度分析
  6.1  微分運動與雅可比矩陣
  6.2  斜對稱矩陣
  6.3  角速度及角速度疊加原理
  6.4  線速度疊加原理
  6.5  完整雅可比矩陣計算
  6.6  剛體的空間速度與物體速度
  6.7  基於指數積公式的雅可比矩陣推導
  6.8  雅可比矩陣的逆與奇異性
  6.9  雅可比矩陣的偽逆
  6.10  雅可比矩陣與靈巧度
第7章  機器人靜力學分析
  7.1  連桿的受力和平衡分析
  7.2  力雅可比矩陣
  7.3  二連桿機器人靜力學建模
    7.3.1  初始位姿調整
    7.3.2  施加負載和轉矩
    7.3.3  模擬設置及結果
第8章  機器人動力學分析
  8.1  拉格朗日法
  8.2  單連桿機械人動力學分析
  8.3  二連桿機器人動力學分析
  8.4  單連桿機器人動力學模擬
    8.4.1  問題描述
    8.4.2  創建系統變數和輸入對象
    8.4.3  修正關節轉矩變數表達式
  8.5  基於遞歸牛頓-歐拉法的動力學方程
    8.5.1  剛體的線加速度和角加速度
    8.5.2  慣性張量
    8.5.3  速度和加速度的外推
    8.5.4  關節力矩的內推
    8.5.5  基於牛頓-歐拉法的二連桿機械臂動力學模擬分析
第9章  機器人軌跡規劃
  9.1  軌跡規劃基本原理
  9.2  關節空間軌跡規劃
    9.2.1  三次多項式插值

    9.2.2  五次多項式插值
    9.2.3  帶拋物線過渡線性插值
  9.3  直角坐標空間軌跡規劃
  9.4  考慮姿態的直角坐標空間軌跡規劃
第10章  機器人控制
  10.1  關節獨立PD控制
  10.2  單連桿PD控制模擬
  10.3  帶重力補償的單連桿PD控制
  10.4  二連桿PD控制模擬
  10.5  擬人臂機械手PD控制模擬
  10.6  基於逆向動力學模型的控制
    10.6.1  非線性模型的反饋線性化
    10.6.2  模型線性化+閉環反饋控制
  10.7  基於逆向動力學模型的機器人控制模擬
第11章  機器人力的控制
  11.1  機器人被動柔順控制
  11.2  機器人主動柔順控制
  11.3  機器人阻抗控制
    11.3.1  機器人關節空間阻抗控制
    11.3.2  機器人直角坐標空間阻抗控制
  11.4  機器人主動剛度控制
  11.5  力位置混合控制
  11.6  二連桿機器人關節空間阻抗控制模擬
  11.7  二連桿機器人直角坐標空間阻抗控制模擬
  11.8  二連桿機器人主動剛度控制模擬
  11.9  二連桿機器人力位置混合控制模擬
第12章  機器人先進控制
  12.1  李雅普諾夫穩定性判據
  12.2  機器人自適應控制
    12.2.1  機器人名義模型建立
    12.2.2  不確定部分的RBF神經網路逼近
    12.2.3  控制器設計與分析
    12.2.4  二連桿機械臂RBF神經網路的自適應控制模擬
  12.3  機器人滑模變結構控制
    12.3.1  機器人滑模控制的基本原理
    12.3.2  基於名義模型的二連桿機器人滑模控制率設計
    12.3.3  二連桿機械臂滑模控制模擬
第13章  基於視覺的機器人控制
  13.1  基於位置的視覺伺服
  13.2  基於圖像的視覺伺服
第14章  機器人高級應用
  14.1  雙臂協作機器人建模模擬
    14.1.1  雙臂協作機器人簡介
    14.1.2  雙臂機器人模擬案例
  14.2  人形機器人建模模擬
    14.2.1  人形機器人簡介
    14.2.2  人形機器人模擬案例
  14.3  機器人與增材製造技術
    14.3.1  金屬定向能量沉積
    14.3.2  機器人非金屬增材製造裝備

    14.3.3  增材製造助力機器人技術創新
第15章  空間機器人
  15.1  空間機器人概述
    15.1.1  空間機器人定義
    15.1.2  空間機器人的分類
    15.1.3  空間機器人的工作環境
  15.2  空間機械臂介紹
    15.2.1  國際空間站的機械臂
    15.2.2  中國空間站的機械臂
    15.2.3  其他空間機器人
  15.3  在軌製造機器人
    15.3.1  在軌製造機器人優勢
    15.3.2  在軌製造機器人技術現狀
  15.4  空間機器人建模模擬案例
  15.5  空間機器人技術展望
參考文獻

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