機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)

第1章　緒論 1
1.1  機(jī)器人的發(fā)展與定義 2
1.1.1  機(jī)器人發(fā)展簡史 2
1.1.2  機(jī)器人的定義 6
1.2　機(jī)器人的組成與分類 7
1.2.1  機(jī)器人的組成 7
1.2.2  機(jī)器人的分類 9
1.3  機(jī)器人的技術(shù)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(hù)等級(jí) 16
1.4  機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 17
1.4.1  機(jī)器人的應(yīng)用 17
1.4.2  機(jī)器人的發(fā)展趨勢 18
1.5  機(jī)器人相關(guān)學(xué)科和課程 19
1.5.1  機(jī)器人相關(guān)學(xué)科 19
1.5.2  機(jī)器人相關(guān)課程 20
本章小結(jié) 21
習(xí)題 22
第2章  機(jī)器人本體結(jié)構(gòu) 23
2.1  串聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 24
2.1.1  驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 24
2.1.2  傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 27
2.1.3  傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的定位與消隙技術(shù) 37
2.1.4  執(zhí)行機(jī)構(gòu) 40
2.2  并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 53
2.2.1  并聯(lián)機(jī)構(gòu) 53
2.2.2  并聯(lián)機(jī)器人 54
2.3  移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 55
2.3.1  車輪式移動(dòng)機(jī)器人 55
2.3.2  履帶式移動(dòng)機(jī)器人 56
2.3.3  步行機(jī)器人 57
本章小結(jié) 58
習(xí)題 58
第3章  機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 60
3.1  機(jī)器人位姿和坐標(biāo)變換 61
3.1.1  位置與姿態(tài) 61
3.1.2  坐標(biāo)變換 62
3.1.3  齊次坐標(biāo)變換 65
3.1.4  左乘與右乘規(guī)則 70
3.2  串聯(lián)機(jī)器人位姿分析 72
3.2.1  坐標(biāo)系的建立 73
3.2.2  D-H參數(shù)及連桿坐標(biāo)系變換矩陣的確定 75
3.2.3  運(yùn)動(dòng)方程 76
3.3  串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 76
3.3.1  正向運(yùn)動(dòng)學(xué) 77
3.3.2  逆向運(yùn)動(dòng)學(xué) 84
3.3.3  關(guān)于反解的討論 91
本章小結(jié) 93
習(xí)題 94
第4章  機(jī)器人動(dòng)力學(xué)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(xué)分析 104
4.2.1  力雅可比 104
4.2.2  靜力學(xué)的兩類問題 105
4.3  動(dòng)力學(xué)分析 106
4.3.1  動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)和方法 106
4.3.2  拉格朗日方程 108
4.3.3  關(guān)節(jié)空間和操作空間中的動(dòng)力學(xué)方程 113
本章小結(jié) 114
習(xí)題 114
第5章  機(jī)器人傳感器 118
5.1  機(jī)器人傳感器概述 119
5.1.1  機(jī)器人傳感器的分類 120
5.1.2  傳感器的性能指標(biāo) 121
5.1.3  機(jī)器人傳感器的要求 124
5.2  機(jī)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(jī)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(jī)器人的常用傳感器 149
5.4  多傳感器信息融合 150
本章小結(jié) 152
習(xí)題 152
第6章  機(jī)器人控制系統(tǒng) 154
6.1  機(jī)器人控制系統(tǒng)概述 155
6.1.1  機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成 155
6.1.2  機(jī)器人的控制層次和特點(diǎn) 158
6.1.3  機(jī)器人典型控制方式 159
6.2  機(jī)器人位置控制 160
6.2.1  伺服驅(qū)動(dòng)及其傳遞函數(shù) 160
6.2.2  單關(guān)節(jié)位置控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 167
6.2.3  單關(guān)節(jié)位置控制器的增益參數(shù)確定 171
6.2.4  單關(guān)節(jié)位置控制器誤差分析 173
6.2.5  單關(guān)節(jié)位置PID控制 176
6.2.6  多關(guān)節(jié)位置控制 177
6.3  機(jī)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(jié) 187
習(xí)題 187
第7章  機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 190
7.1  機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃概述 191
7.1.1  運(yùn)動(dòng)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(guān)節(jié)空間和操作空間的軌跡規(guī)劃 194
7.2  關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法 195
7.2.1  三次多項(xiàng)式插補(bǔ) 196
7.2.2  高階多項(xiàng)式插補(bǔ) 199
7.2.3  多項(xiàng)式插補(bǔ)用于多點(diǎn)間軌跡規(guī)劃 202
7.2.4  拋物線過渡的線性插補(bǔ) 206
7.2.5  拋物線過渡的線性插補(bǔ)用于多點(diǎn)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(bǔ) 213
7.3.2  空間圓弧插補(bǔ) 215
7.3.3  機(jī)器人的末端姿態(tài)插補(bǔ) 221
7.3.4  操作空間軌跡規(guī)劃的幾何問題 224
本章小結(jié) 227
習(xí)題 227
參考文獻(xiàn) 230