機(jī)器人學(xué)，第3版

編著蔡自興 謝斌

出版社：北京: 清華大學(xué)出版社

出版時(shí)間：2019年7月第7次印刷

內(nèi)容簡介????????????????????????????????????????????????

本書介紹機(jī)器人學(xué)的基本原理及其應(yīng)用，全面反映出國內(nèi)外機(jī)器人學(xué)研究和應(yīng)用的最新進(jìn)展，是一部系統(tǒng)和全面的機(jī)器人學(xué)著作和教材。本書共12章，內(nèi)容涉及機(jī)器人學(xué)的概況、數(shù)理基礎(chǔ)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、位置和力控制、高級控制、傳感器、高層規(guī)劃、軌跡規(guī)劃、程序設(shè)計(jì)、應(yīng)用和展望等內(nèi)容。

該書對第二版進(jìn)行了全面的修訂與補(bǔ)充，在保持第二版豐富內(nèi)容和明顯特色的基礎(chǔ)上，特別更新了機(jī)器人研究發(fā)展?fàn)顩r及機(jī)器人技術(shù)和市場信息，修改了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的表示（正向運(yùn)動(dòng)學(xué)）和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解（逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)），增加了激光雷達(dá)和基于MATLAB的機(jī)器人學(xué)仿真等內(nèi)容。

本書特別適合作為高年級本科生和研究生的機(jī)器人學(xué)教材，也適合從事機(jī)器人學(xué)研究、開發(fā)和應(yīng)用的科技人員學(xué)習(xí)參考。?

目錄

第一章? 緒論

1.1 機(jī)器人學(xué)的起源與發(fā)展

1.1.1 機(jī)器人學(xué)的起源

1.1.1 機(jī)器人學(xué)的發(fā)展

1.2 機(jī)器人的定義和特點(diǎn)

1.2.1 機(jī)器人的定義

1.2.2 機(jī)器人的主要特點(diǎn)

1.3 機(jī)器人的構(gòu)成與分類

1.3.1 機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成

1.3.2 機(jī)器人的自由度

1.3.3 機(jī)器人的分類

1.4? 機(jī)器人學(xué)的研究領(lǐng)域

1.5? 本書概要

1.6? 本章小結(jié)

習(xí)題1

第二章? 機(jī)器人的空間描述和坐標(biāo)變換

2.1 位姿和坐標(biāo)系描述

2.2 平移和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系映射

2.3 平移和旋轉(zhuǎn)齊次坐標(biāo)變換

2.4 物體變換和變換方程

2.5 通用旋轉(zhuǎn)變換

2.6 本章小結(jié)

習(xí)題2

第三章? 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)

3.1? 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程的表示

3.1.1 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和方向角的表示

3.1.2 平移變換的不同坐標(biāo)系表示

3.1.3 廣義連桿和廣義矩陣

3.1.4 建立連桿坐標(biāo)系的步驟和示例

3.2? 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的求解

3.2.1 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解的一般問題

3.2.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的代數(shù)解法和幾何解法

3.2.3 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的其他解法

3.3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的分析與綜合舉例

3.3.1 機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)舉例

3.3.2 機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)舉例

3.4? 機(jī)器人的雅可比公式

3.4.1 機(jī)器人的微分運(yùn)動(dòng)

3.4.2 雅可比矩陣的定義與求解

3.4.3 機(jī)器人雅可比矩陣計(jì)算舉例

3.5? 本章小結(jié)

習(xí)題3

第四章? 機(jī)器人動(dòng)力學(xué)

4.1 剛體的動(dòng)力學(xué)方程

4.1.1 剛體的動(dòng)能與位能

4.1.2 拉格朗日方程和牛頓-歐拉方程

4.2 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的計(jì)算與簡化

4.2.1質(zhì)點(diǎn)速度的計(jì)算

4.2.2質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能和位能的計(jì)算

4.2.3機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的推導(dǎo)

4.2.4機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的簡化

4.3 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程舉例

4.3.1二連桿機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程

4.3.2三連桿機(jī)械手的速度和加速度方程

4.4? 機(jī)器人的動(dòng)態(tài)特性

4.4.1 動(dòng)態(tài)特性概述

4.4.1 穩(wěn)定性

4.4.1 空間分辨度

4.4.1 精度

4.4.1 重復(fù)性

4.5? 機(jī)械手的靜態(tài)特性

4.5.1 靜力和靜力矩的表示

4.5.2 不同坐標(biāo)間靜力的變換

4.5.3 關(guān)節(jié)力矩的確定

4.5.4 負(fù)荷質(zhì)量的確定

4.6? 本章小結(jié)

習(xí)題4

第五章? 機(jī)器人位置和力控制

5.1? 機(jī)器人控制與傳動(dòng)概述

5.1.1 機(jī)器人控制的分類、變量與層次

5.1.2 機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)

5.2? 機(jī)器人的位置控制

5.2.1 直流控制系統(tǒng)原理與數(shù)學(xué)模型

5.2.2 機(jī)器人位置控制的一般結(jié)構(gòu)

5.2.3 單關(guān)節(jié)位置控制器的結(jié)構(gòu)與模型

5.2.4 多關(guān)節(jié)位置控制器的耦合與補(bǔ)償

5.3? 機(jī)器人的力和位置混合控制

5.3.1 柔順運(yùn)動(dòng)與柔順控制

5.3.2 主動(dòng)阻力控制

5.3.3 力和位置混合控制方案和規(guī)律

5.3.4 柔順運(yùn)動(dòng)位移和力混合控制的計(jì)算

5.4? 機(jī)器人的分解運(yùn)動(dòng)控制

5.4.1 分解運(yùn)動(dòng)控制原理

5.4.2 分解運(yùn)動(dòng)速度控制

5.4.3 分解運(yùn)動(dòng)加速度控制

5.4.4 分解運(yùn)動(dòng)力控制

5.5? 本章小結(jié)

習(xí)題5

第六章? 機(jī)器人高級控制

6.1? 機(jī)器人的變結(jié)構(gòu)控制

6.1.1 變結(jié)構(gòu)控制的特點(diǎn)和原理

6.1.2 機(jī)器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制

6.1.3 機(jī)器人軌跡跟蹤滑模變結(jié)構(gòu)控制

6.2? 機(jī)器人的自適應(yīng)控制

6.2.1 自適應(yīng)控制器的狀態(tài)模型和結(jié)構(gòu)

6.2.2 機(jī)器人模型參考自適應(yīng)控制器

6.2.3 機(jī)器人自校正自適應(yīng)控制器

6.2.4 機(jī)器人線性攝動(dòng)自適應(yīng)控制器

6.3? 機(jī)器人的智能控制

6.3.1 智能控制與智能控制系統(tǒng)概述

6.3.2 主要智能控制系統(tǒng)簡介

6.3.3 機(jī)器人自適應(yīng)模糊控制

6.3.4 多指靈巧手的神經(jīng)控制

6.4? 本章小結(jié)

習(xí)題6

第七章? 機(jī)器人傳感器

7.1? 機(jī)器人傳感器概述

7.1.1? 機(jī)器人傳感器的特點(diǎn)與分類

7.1.2? 應(yīng)用傳感器時(shí)應(yīng)考慮的問題

7.2? 內(nèi)傳感器

7.2.1? 位移（位置）傳感器

7.2.2? 速度和加速度傳感器

7.2.3? 力覺傳感器

7.3? 外傳感器

7.3.1? 觸覺傳感器

7.3.2? 應(yīng)力覺傳感器

7.3.3? 接近度傳感器

7.3.4? 其他外傳感器

7.4? 機(jī)器人視覺裝置

7.4.1? 機(jī)器人眼

7.4.2? 視頻信號數(shù)字變換器

7.4.3? 固態(tài)視覺裝置

7.4.4? 激光雷達(dá)

7.5? 本章小結(jié)

習(xí)題7

第八章? 機(jī)器人高層規(guī)劃

8.1 機(jī)器人規(guī)劃概述

8.1.1? 規(guī)劃的作用與問題分解途徑

8.1.2? 機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)的任務(wù)與方法

8.2? 積木世界的機(jī)器人規(guī)劃

8.2.1? 積木世界的機(jī)器人問題

8.2.2? 積木世界機(jī)器人規(guī)劃的求解

8.3? 基于消解原理的機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)

8.3.1? STRIPS系統(tǒng)的組成

8.3.2? STRIPS系統(tǒng)規(guī)劃過程

8.3.3? 含有多重解答的規(guī)劃

8.4? 基于專家系統(tǒng)的機(jī)器人規(guī)劃

8.4.1? 規(guī)劃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)理

8.4.2? ROPES機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)

8.5? 機(jī)器人路徑規(guī)劃

8.5.1? 機(jī)器人路徑規(guī)劃的主要方法和發(fā)展趨勢

8.5.2? 基于近似Voronoi圖的機(jī)器人路徑規(guī)劃

8.5.3? 基于模擬退火算法的機(jī)器人局部路徑規(guī)劃

8.5.4? 基于免疫進(jìn)化和示例學(xué)習(xí)的機(jī)器人路徑規(guī)劃

8.5.5? 基于蟻群算法的機(jī)器人路徑規(guī)劃

8.6? 本章小結(jié)

習(xí)題8

第九章? 機(jī)器人軌跡規(guī)劃

9.1? 軌跡規(guī)劃應(yīng)考慮的問題

9.2? 關(guān)節(jié)軌跡的插值計(jì)算

9.3? 笛卡兒路徑軌跡規(guī)劃

9.4? 規(guī)劃軌跡的實(shí)時(shí)生成

9.5? 本章小結(jié)

習(xí)題9

第十章? 機(jī)器人程序設(shè)計(jì)

10.1 機(jī)器人編程要求與語言類型

10.1.1? 機(jī)器人編程要求

10.1.2? 機(jī)器人編程語言類型

10.2? 機(jī)器人語言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能

10.2.1? 機(jī)器人語言系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

10.2.2? 機(jī)器人編程語言的基本功能

10.3? 常用的機(jī)器人編程語言

10.3.1? VAL語言

10.3.2? SIGLA語言

10.3.3? IML語言

10.3.4? AL語言

10.4? 機(jī)器人的離線編程

10.4.1? 機(jī)器人離線編程的特點(diǎn)和主要內(nèi)容

10.4.2? 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

10.4.3? 機(jī)器人離線編程仿真系統(tǒng)HOLPSS

10.5? 基于MATLAB的機(jī)器人學(xué)仿真

10.6? 本章小結(jié)

習(xí)題10

第十一章? 機(jī)器人應(yīng)用

11.1? 應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人必須考慮的因素

11.1.1? 機(jī)器人的任務(wù)估計(jì)

11.1.2? 應(yīng)用機(jī)器人三要素

11.1.3? 使用機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則

11.1.4? 采用機(jī)器人的步驟

11.2? 機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域

11.2.1? 工業(yè)機(jī)器人

11.2.2? 探索機(jī)器人

11.2.3? 服務(wù)機(jī)器人

11.2.4? 軍事機(jī)器人

11.3? 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用舉例

11.3.1? 材料搬運(yùn)機(jī)器人

11.3.2? 焊接機(jī)器人

11.3.3? 噴漆機(jī)器人

11.4? 本章小結(jié)

習(xí)題11

第十二章? 機(jī)器人學(xué)展望

12.1? 機(jī)器人技術(shù)和市場的現(xiàn)狀與預(yù)測

12.2? 機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢

12.3? 各國雄心勃勃的機(jī)器人發(fā)展計(jì)劃

12.4 應(yīng)用機(jī)器人引起的社會問題

12.5 克隆技術(shù)對智能機(jī)器人的挑戰(zhàn)

12.6? 本章小結(jié)

習(xí)題12

參考文獻(xiàn)

英漢對照術(shù)語表