機器人建模與控制 - 城邦阅读花园


	機器人建模與控制是機器人學的一個重要分支，已滲透到各類機器人的分析和設計中。本書著重介紹機器人建模與控制的基礎知識，包括空間描述和變換、機器人運動學、機器人逆運動學、機器人微分運動學和靜力學、機器人軌跡規劃、機器人動力學、機器人運動控制和機器人力控制等內容。根據工科學生的學習特點，本書選材注意基礎性和系統性，理論推導注意嚴謹性和直觀性，內容表述注意由淺入深、由簡到繁。每章都配有習題供學習時練習。本書適合作為普通高校機器人工程、自動化、智能製造等專業的本科生和研究生教材，也可供科技工作者學習參考。



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	目錄第1章緒論 1.1 機器人學概述 1.2 機器人分類 1.2.1 按控制方法分類 1.2.2 按應用領域分類 1.2.3 按移動功能分類 1.3 機械臂系統與結構 1.3.1 機械臂系統 1.3.2 串聯機械臂 1.3.3 常見機械臂幾何結構 1.4 機器人建模與控制簡述 1.4.1 基本概念 1.4.2 機械臂設計方法習題第2章空間描述和變換 2.1 坐標系與向量 2.1.1 笛卡兒直角坐標系 2.1.2 向量 2.1.3 三維向量的內積和外積 2.2 參考系中點和剛體的描述 2.2.1 點的位置描述 2.2.2 剛體的位置和姿態描述 2.2.3 齊次變換矩陣 2.3 兩個坐標系的幾何關係 2.3.1 兩個坐標系的相對姿態 2.3.2 兩個坐標系的相對位置 2.3.3 兩個坐標系的相對位姿 2.3.4 同一個點在兩個參考系中的描述 2.3.5 坐標系變換的鏈乘法則 2.4 姿態的歐拉角表示和固定角表示 2.4.1 基本旋轉矩陣 2.4.2 姿態的歐拉角表示 2.4.3 姿態的固定角表示 2.4.4 歐拉角表示和固定角表示的一個缺點 2.5 姿態的等效軸角表示和坐標系的旋轉、平移變換 2.5.1 姿態的等效軸角表示 2.5.2 旋轉矩陣與坐標系旋轉 2.5.3 齊次變換矩陣與坐標系的旋轉、平移 2.6 姿態的單位四元數表示 2.6.1 四元數 2.6.2 單位四元數表示 2.6.3 單位四元數乘法與坐標系旋轉 2.6.4 歐拉參數習題第3章機器人運動學 3.1 串聯機構中的運動學參量 3.1.1 串聯機構的組成 3.1.2 連杆長度與連杆轉角 3.1.3 連杆偏距與關節角 3.1.4 首末關節的運動學參量 3.2 建立坐標系的非標準D-H（Denavit-Hartenberg）方法 3.2.1 運動學參量表 3.2.2 連杆聯體坐標系的配置 3.3 機器人正運動學 3.3.1 相鄰連杆聯體坐標系的變換 3.3.2 正運動學問題及其求解 3.3.3 PUMA560機器人的運動學方程 3.3.4 笛卡兒空間和關節空間習題第4章機器人逆運動學 4.1 逆運動學問題 4.2 逆運動學的可解性 4.2.1 工作空間和解的存在性 4.2.2 逆運動學的多解可能性 4.2.3 逆運動學的封閉解和數值解 4.3 代數解法和幾何解法 4.3.1 代數解法 4.3.2 幾何解法 4.3.3 通過化簡為多項式的代數解法 4.4 三軸相交的PIEPER解法 4.5 機器人逆運動學實例習題第5章機器人微分運動學和靜力學 5.1 時變位姿的符號表示 5.1.1 線速度向量 5.1.2 角速度向量 5.2 剛體的線速度與角速度 5.2.1 剛體純平移時的線速度變化 5.2.2 剛體一般運動時的線速度變化 5.2.3 運動坐標系之間的角速度向量關係 5.3 機器人連杆間的速度傳遞 5.3.1 轉動型關節的速度傳遞 5.3.2 平動型關節的速度傳遞 5.3.3 連杆速度計算的向外迭代法 5.4 雅可比矩陣 5.4.1 雅可比矩陣的定義 5.4.2 幾何雅可比矩陣 5.4.3 雅可比矩陣的向量積構造法 5.4.4 參考坐標系變換下的雅可比矩陣 5.5 逆微分運動學及奇異性 5.5.1 逆微分運動 5.5.2 奇異性 5.5.3 可操作度 5.6 分析雅可比矩陣 5.6.1 分析雅可比矩陣的定義 5.6.2 剛體角速度與歐拉角速率的關係 5.6.3 分析雅可比矩陣與幾何雅可比矩陣的關係 5.6.4 逆運動學數值解 5.7 機器人的靜力 5.7.1 力偶與力系平衡 5.7.2 機器人連杆間的靜力傳遞 5.7.3 力域中的雅可比習題第6章機器人軌跡規劃 6.1 路徑與軌跡 6.2 關節空間軌跡規劃 6.2.1 三次多項式 6.2.2 五次多項式 6.2.3 考慮關節中間點的三次多項式軌跡 6.2.4 帶抛物線過渡的直線段 6.2.5 考慮關節中間點的帶抛物線過渡的直線段 6.3 笛卡兒空間軌跡規劃 6.3.1 笛卡兒直線運動 6.3.2 姿態的四元數插值習題第7章機器人動力學 7.1 速度和加速度的傳遞 7.1.1 線速度和角速度的傳遞 7.1.2 線加速度的傳遞 7.1.3 角加速度的傳遞 7.2 剛體的慣性張量與歐拉方程 7.3 牛頓-歐拉迭代動力學方程 7.3.1 向外迭代：速度和加速度的計算 7.3.2 向內迭代：力和力矩的計算 7.4 機器人動力學方程的拉格朗日方法 7.4.1 動能的計算 7.4.2 勢能的計算 7.4.3 （完整的）拉格朗日動力學方程 7.4.4 動力學方程的性質習題第8章機器人運動控制 8.1 獨立關節控制 8.1.1 電機及電機驅動器 8.1.2 減速器及關節模型 8.1.3 旋轉編碼器及關節傳遞函數模型 8.1.4 考慮階躍輸入的PD控制器設計 8.1.5 考慮階躍輸入的PID控制器設計 8.1.6 考慮二階可導輸入的PID控制器設計 .........