機器人控制技術

《機器人控制技術》系統、深入地介紹了機器人控制的關鍵技術、方法以及實際應用。《機器人控制技術》共8章，內容包括機器人的機械、機器人的硬件、機器人的電源系統、機器人的信息獲取、機器視覺、機器人的底層控制、機器人的空間座標變換、機器人運動學建模、動力學建模、機器人的路徑規劃以及機器人的操作系統ROS。《機器人控制技術》內容新穎，注重理論與實際應用相結合，每個章節基本配有實例，力求使讀者能較快地掌握與應用機器人的控制技術。

《機器人控制技術》可作為高等院校自動化、機械工程、機電一體化、系統工程、信息工程、計算機等相關專業本科生、研究生教材，也可以作為工程技術人員與科研工作者的參考書。

前言

第1章 緒論

1．1 機器人的定義及發展歷史

1．1．1 什麼是機器人

1．1．2 為什麼要製造機器人

1．1．3 機器人的發展歷史

1．2 機器人的結構與分類

1．2．1 機器人的結構

1．2．2 機器人的分類

1．3 機器人控制的基本要求

1．3．1 機器人控制的主要內容

1．3．2 機器人控制的學習要求

習題

第2章 機器人的本體

2．1 機器人的機械

2．1．1 上肢——臂部、腕部、手部

2．1．2 下肢——移動機構

2．1．3 軀幹——機身

2．1．4 關節——傳動機構

2．2 機器人的硬件

2．2．1 處理控制系統

2．2．2 驅動器系統

2．2．3 傳感器系統

2．3 機器人的電源系統

2．3．1 電池的種類

2．3．2 直流穩壓電源

2．3．3 充電裝置

2．4 機器人機械製作實例

2．4．1 智能小型足球機器人二輪機械結構製作實例

2．4．2 智能小型足球機器人四輪全向移動機械設計實例

2．4．3 智能中型足球機器人的機械設計實例

習題

第3章 機器人的信息獲取

3．1 機器人的傳感器

3．1．1 常用傳感器

3．1．2 特殊傳感器

3．1．3 傳感器應用實例

3．2 機器人的信息處理

3．2．1 常用的數字濾波方法

3．2．2 小波變換在數字濾波中的應用

3．3 機器視覺

3．3．1 機器視覺的組成

3．3．2 機器視覺的工作原理

3．3．3 機器視覺應用實例

習題

第4章 機器人的底層控制

4．1 電動機的選擇與慣量計算

4．1．1 電動機選擇

4．1．2 步進電動機

4．1．3 舵機與轉向控制

4．1．4 慣量計算實例

4．2 典型驅動PWM

4．2．1 典型驅動

4．2．2 PWM驅動原理

4．2．3 PWM驅動機器人實例

4．3 運動控制與PID

4．3．1 電動機正反轉分析

4．3．2 經典PID控制

4．4 智能PID參數整定

4．5 機器人底層控制設計實例

4．5．1 智能小型足球機器人的底層控制設計實例

4．5．2 智能中型足球機器人的底層控制設計實例

習題

第5章 機器人的運動分析

5．1 輪式機器人的空間描述和座標變換

5．1．1 位置方位表示與座標系描述

5．1．2 平移和旋轉座標系

5．1．3 機器人運動模型

5．1．4 齊次變換及運算

5．1．5 機器人傳感器的觀測模型

5．2 運動學建模

5．2．1 機器人座標系

5．2．2 雙輪差速移動機器人運動學建模實例

5．2．3 全方位移動機器人運動學建模實例

5．3 動力學建模

5．3．1 雙輪差速移動機器人動力學模型

5．3．2 全方位移動機器人動力學模型

5．4 舞動的機器臂——工業機器人

5．4．1 剛體的描述

5．4．2 座標變換

5．5 機器人運動學方程的建立

5．5．1 連桿參數和連桿座標系

5．5．2 連桿變換

5．6 六自由度機械臂運動分析實例

5．6．1 機械臂運動方程的建立

5．6．2 運動學逆解的求解方法

5．6．3 運動學逆解的實驗驗證

習題

第6章 機器人的路徑規劃

6．1 機器人路徑規劃方法

6．1．1 離線路徑規劃

6．1．2 在線路徑規劃

6．2 智能規劃

6．2．1 柵格建模法

6．2．2 人工勢場法

6．2．3 遺傳算法

6．2．4 神經網絡算法

6．3 機器人路徑規劃改進與實例

6．3．1 人工勢場法的改進與實例

6．3．2 遺傳算法的改進

習題

第7章 機器人的上層控制

7．1 機器人操作系統概述

7．1．1 ROS的基本介紹

7．1．2 ROS系統架構

7．1．3 ROS系統工具

7．1．4 ROS的安裝與回顧

7．2 ROS的應用舉例

7．2．1 控制移動底座

7．2．2 導航、路徑規劃和SLAM

7．2．3 語音識別及語音合成

7．2．4 機器人的視覺系統

習題

第8章 發展與展望

8．1 機器人的發展與展望

8．2 機器人的應用舉例與展望

8．2．1 老牌製造業大國德國的“新兵”

8．2．2 日本服務型機器人嶄露頭角

8．2．3 在手術枱上大顯身手的英國“機器人醫生”

8．2．4 機器人的未來面向家庭

8．2．5 機器人離我們還有多遠

8．3 機器人控制技術的發展

8．3．1 機器人技術的發展

8．3．2 機器人控制技術的發展與展望

8．4 機器人的情感與倫理展望

習題

參考文獻