機器人技術基礎

第1章　緒論 1
1.1  機器人的發(fā)展與定義 2
1.1.1  機器人發(fā)展簡史 2
1.1.2  機器人的定義 6
1.2　機器人的組成與分類 7
1.2.1  機器人的組成 7
1.2.2  機器人的分類 9
1.3  機器人的技術參數(shù) 13
1.3.1  自由度 13
1.3.2  精度 14
1.3.3  工作空間 15
1.3.4  工作速度 15
1.3.5  承載能力 16
1.3.6  防護等級 16
1.4  機器人的應用與發(fā)展趨勢 17
1.4.1  機器人的應用 17
1.4.2  機器人的發(fā)展趨勢 18
1.5  機器人相關學科和課程 19
1.5.1  機器人相關學科 19
1.5.2  機器人相關課程 20
本章小結 21
習題 22
第2章  機器人本體結構 23
2.1  串聯(lián)機器人的結構 24
2.1.1  驅(qū)動機構 24
2.1.2  傳動機構 27
2.1.3  傳動機構的定位與消隙技術 37
2.1.4  執(zhí)行機構 40
2.2  并聯(lián)機器人的結構 53
2.2.1  并聯(lián)機構 53
2.2.2  并聯(lián)機器人 54
2.3  移動機器人的結構 55
2.3.1  車輪式移動機器人 55
2.3.2  履帶式移動機器人 56
2.3.3  步行機器人 57
本章小結 58
習題 58
第3章  機器人運動學分析 60
3.1  機器人位姿和坐標變換 61
3.1.1  位置與姿態(tài) 61
3.1.2  坐標變換 62
3.1.3  齊次坐標變換 65
3.1.4  左乘與右乘規(guī)則 70
3.2  串聯(lián)機器人位姿分析 72
3.2.1  坐標系的建立 73
3.2.2  D-H參數(shù)及連桿坐標系變換矩陣的確定 75
3.2.3  運動方程 76
3.3  串聯(lián)機器人運動學分析 76
3.3.1  正向運動學 77
3.3.2  逆向運動學 84
3.3.3  關于反解的討論 91
本章小結 93
習題 94
第4章  機器人動力學分析 96
4.1  速度分析 97
4.1.1  速度雅可比 97
4.1.2  速度分析具體案例 102
4.2  靜力學分析 104
4.2.1  力雅可比 104
4.2.2  靜力學的兩類問題 105
4.3  動力學分析 106
4.3.1  動力學分析基礎和方法 106
4.3.2  拉格朗日方程 108
4.3.3  關節(jié)空間和操作空間中的動力學方程 113
本章小結 114
習題 114
第5章  機器人傳感器 118
5.1  機器人傳感器概述 119
5.1.1  機器人傳感器的分類 120
5.1.2  傳感器的性能指標 121
5.1.3  機器人傳感器的要求 124
5.2  機器人內(nèi)部傳感器 125
5.2.1  位置傳感器 125
5.2.2  速度傳感器 131
5.2.3  加速度傳感器 134
5.2.4  姿態(tài)傳感器 136
5.3  機器人外部傳感器 136
5.3.1  視覺傳感器 137
5.3.2  聽覺傳感器 139
5.3.3  觸覺傳感器 141
5.3.4  接近與距離覺傳感器 146
5.3.5  工業(yè)機器人的常用傳感器 149
5.4  多傳感器信息融合 150
本章小結 152
習題 152
第6章  機器人控制系統(tǒng) 154
6.1  機器人控制系統(tǒng)概述 155
6.1.1  機器人控制系統(tǒng)的構成 155
6.1.2  機器人的控制層次和特點 158
6.1.3  機器人典型控制方式 159
6.2  機器人位置控制 160
6.2.1  伺服驅(qū)動及其傳遞函數(shù) 160
6.2.2  單關節(jié)位置控制器的結構設計 167
6.2.3  單關節(jié)位置控制器的增益參數(shù)確定 171
6.2.4  單關節(jié)位置控制器誤差分析 173
6.2.5  單關節(jié)位置PID控制 176
6.2.6  多關節(jié)位置控制 177
6.3  機器人力控制 179
6.3.1  力控制概述 179
6.3.2  阻抗控制 181
6.3.3  力/位混合控制 185
本章小結 187
習題 187
第7章  機器人運動規(guī)劃 190
7.1  機器人運動規(guī)劃概述 191
7.1.1  運動規(guī)劃的基本概念 191
7.1.2  軌跡規(guī)劃的一般問題 192
7.1.3  軌跡的生成方式及控制過程 193
7.1.4  關節(jié)空間和操作空間的軌跡規(guī)劃 194
7.2  關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法 195
7.2.1  三次多項式插補 196
7.2.2  高階多項式插補 199
7.2.3  多項式插補用于多點間軌跡規(guī)劃 202
7.2.4  拋物線過渡的線性插補 206
7.2.5  拋物線過渡的線性插補用于多點間軌跡規(guī)劃 209
7.3  操作空間的軌跡規(guī)劃 213
7.3.1  空間直線插補 213
7.3.2  空間圓弧插補 215
7.3.3  機器人的末端姿態(tài)插補 221
7.3.4  操作空間軌跡規(guī)劃的幾何問題 224
本章小結 227
習題 227
參考文獻 230