機器人學(xué)：運動學(xué)、動力學(xué)與控制

前言第1章 機器人系統(tǒng)概述 1.1 引言 1.2 機器人系統(tǒng)工作原理 1.2.1 機器人的分類 1.2.2 機器人的結(jié)構(gòu)形式 1.2.3 機器人系統(tǒng)工作原理 1.3 機器人的設(shè)計、控制與編程 1.3.1 機器人系統(tǒng)的設(shè)計 1.3.2 控制與編程 1.4 機器人的新發(fā)展與發(fā)展趨勢第2章 剛體的轉(zhuǎn)動和旋轉(zhuǎn)變換 2.1 引言 2.2 矩陣與線性變換 2.2.1 矩陣 2.2.2 線性變換 2.2.3 叉乘矩陣 2.3 投影與鏡像變換 2.4 剛體的旋轉(zhuǎn) 2.4.1 旋轉(zhuǎn)矩陣的性質(zhì) 2.4.2 旋轉(zhuǎn)矩陣的推導(dǎo) 2.4.3 旋轉(zhuǎn)的指數(shù)表示 2.4.4 旋轉(zhuǎn)的歐拉角 2.4.5 旋轉(zhuǎn)的歐拉-羅德里格斯參數(shù) 2.4.6 旋轉(zhuǎn)和映像的合成 2.5 坐標(biāo)變換和齊次變換 2.5.1 兩個坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換 2.5.2 原點移動的坐標(biāo)變換 2.5.3 齊次坐標(biāo) 2.6 相似變換和不變量概念 2.6.1 相似變換 2.6.2 不變量的概念 2.6.3 旋轉(zhuǎn)的線性不變量第3章 剛體的運動學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ) 3.1 引言 3.2 一般剛體運動及其螺旋 3.2.1 直線的Plucker坐標(biāo) 3.2.2 剛體運動的螺旋 3.2.3 剛體的姿態(tài) 3.3 剛體的一般瞬時運動與速度分析 3.3.1 剛體繞固定點的旋轉(zhuǎn) 3.3.2 剛體的運動的速度分析 3.3.3 剛體運動的瞬時螺旋 3.3.4 剛體的運動旋量 3.4 剛體運動的加速度分析 3.5 固定在移動坐標(biāo)系下剛體的速度和加速度分析 3.6 剛體的靜力分析 3.7 剛體動力學(xué)方程 3.7.1 動量、動量矩和動能 3.7.2 牛頓-歐拉方程 3.7.3 凱恩方程第4章 串聯(lián)機器人操作手運動靜力學(xué) 4.1 引言 4.2 D-H表示方法 4.3 6R操作手運動學(xué) 4.4 解耦操作手逆運動學(xué)問題 4.4.1 定位問題 4.4.2 定向問題 4.5 串聯(lián)操作手的速度分析 4.5.1 解耦操作手的速度分析 4.5.2 解耦操作手的奇異位形分析 4.5.3 操作手工作空間 4.6 串聯(lián)操作手的加速度分析 4.7 串聯(lián)操作手的靜力學(xué)分析 4.8 可操作性和靈巧度與運動靈巧性指標(biāo) 4.8.1 操作手定位 4.8.2 操作手的定向 4.8.3 操作手的定位和定向第5章 串聯(lián)機器人操作手動力學(xué) 5.1 引言 5.2 逆向和前向動力學(xué) 5.3 多體系統(tǒng)動力學(xué)的基本原理 5.3.1 術(shù)語和基本概念 5.3.2 串聯(lián)操作手的歐拉-拉格朗日方程 5.4 遞歸逆向動力學(xué) 5.4.1 運動學(xué)計算：外向遞歸 5.4.2 動力學(xué)計算：內(nèi)向遞歸 5.5 機器人動力學(xué)中的自然正交補 5.5.1 約束方程和運動旋量形關(guān)系的推導(dǎo) 5.5.2 非慣性基座桿件 5.6 操作手前向動力學(xué) 5.7 重力合并到動力學(xué)方程 5.8 耗散力模型第6章 軌跡規(guī)劃 6.1 引言 6.2 插補方式分類與軌跡控制 6.3 拾放操作與點到點控制的軌跡規(guī)劃 6.3.1 多項式插值 6.3.2 擺線插值 6.3.3 通過中間位姿的軌跡 6.4 用三次樣條對拾放作業(yè)綜合 6.5 曲線方向的表示方法 6.6 參數(shù)路徑的表示第7章 復(fù)雜機器人機械系統(tǒng)運動學(xué) 7.1 引言 7.2 一般6轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)機械手的運動學(xué)逆問題 7.2.1 預(yù)備知識 7.2.2 雙變量方程方法 7.2.3 單變量多項式方法 7.2.4 解的數(shù)值條件作用 7.2.5 其他關(guān)節(jié)角的計算 7.2.6 計算實例 7.3 并聯(lián)操作手運動學(xué) 7.3.1 并聯(lián)操作手的速度和加速度分析 7.4 輪式機器人 7.4.1 傳統(tǒng)車輪機器人 7.4.2 全方位輪式機器人第8章 復(fù)雜機器人機械系統(tǒng)動力學(xué) 8.1 引言 8.2 機器人機械系統(tǒng)的動力學(xué)上的分類 8.3 完整系統(tǒng)動力學(xué)模型的結(jié)構(gòu) 8.4 并聯(lián)操作手動力學(xué) 8.5 輪式機器人動力學(xué) 8.5.1 傳統(tǒng)車輪機器人 8.5.2 全方位輪式機器人第9章 機器人的運動控制 9.1 控制器與控制方法 9.1.1 運動控制與動態(tài)控制 9.1.2 機器人的控制器 9.1.3 控制性能要求 9.2 多關(guān)節(jié)機器人的控制 9.2.1 位置伺服控制 9.2.2 速度控制 9.2.3 加速度控制 9.2.4 計算力矩控制 9.3 線性化模型設(shè)計機器人控制器方法 9.4 機器人手臂的自適應(yīng)控制 9.4.1 機器人狀態(tài)方程 9.4.2 模型參考自適應(yīng)控制 9.4.3 自校正自適應(yīng)控制 9.4.4 基于機器人特性的自適應(yīng)控制 9.5 學(xué)習(xí)控制 9.6 典型機器人控制系統(tǒng)第10章 機器人的力控制 10.1 引言 10.2 作業(yè)約束與力控制 10.3 機器人的觸覺系統(tǒng)與腕力傳感器 10.4 機器人的阻抗控制 10.5 機器人的順應(yīng)控制 10.6 機器人的位置和力混合控制參考文獻