内容简介
机器人的定义与体系，机器人的科学问题与核心关键技术，机器人的典型应用。部分主要介绍了机器人学的起源与发展、机器人的定义与分类、机器人学的主要研究领域和重要意义；部分详细讲解了机器人学领域的主要科学问题和关键技术括机构与驱动、运动学与动力学、传感器与视觉、运动规划与控制、典型的控制算法等。
目录
目录第1章绪论1.1机器人学的起源与发展历史1.1.1机器人的发展历程1.1.2机器人技术的研究领域与学科范围1.1.3机器人的发展趋势1.2机器人的定义和特点1.2.1机器人的定义1.2.2机器人的主要特点1.3机器人分类与体系结构1.3.1机器人的分类1.3.2机器人的体系1.3.3机器人的三大部件及系统集成设计与应用1.4机器人的应用环境1.4.1工业机器人的应用环境1.4.2服务机器人的应用环境1.4.3特种机器人的应用环境1.5机器人学的研究领域1.5.1机器人驱动、建模与控制1.5.2传感器与感知系统1.5.3机器人自动规划与调度1.5.4机器人控制系统1.5.5应用研究本章小结参考文献思考题思考题参考答案第2章机器人结构与驱动2.1机器人系统特征与主要参数2.1.1机器人系统特征2.1.2机器人系统主要参数2.2机械结构2.2.1连杆2.2.2关节2.2.3末端执行器2.3关节传动2.3.1关节轴承2.3.2传动装置2.3.3驱动装置——电动机驱动器2.3.4驱动装置——无刷直流电动机2.3.5驱动装置——伺服驱动器2.3.6串联机器人2.3.7并联机器人2.3.8串并联机器人2.4机器人能2.4.1机器人能指标2.4.2机器人组件的能与选择本章小结参考文献思考题与练br/>思考题与练考答案第3章机器人运动学与动力学3.1位姿描述与齐次变换3.1.1位置描述3.1.2姿态描述3.1.3位姿描述3.1.4运动坐标系描述3.1.5齐次坐标变换3.2正运动动学3.2.1连杆参数与关节变量3.2.2DH方法与正运动学方程3.2.3逆运动学方程3.3雅可比公式3.3.1雅可比矩阵3.3.2机器人的微分运动3.3.3雅可比矩阵的计算3.4动力学方程3.4.1拉格朗日法3.4.2多自由度机器人拉格朗日动力学3.4.3牛顿欧拉方程3.5机器人静态特与动态特3.5.1机器人的静态特3.5.2机器人的动态特本章小结参考文献思考题与练br/>思考题与练考答案第4章机器人传感器与视觉4.1机器人传感器4.1.1机器人传感器概述4.1.2机器人内部传感器4.1.3机器人外部传感器4.2机器人视觉及图像处理4.2.1机器人图像处理技术4.2.2机器人视觉4.3机器人视觉核心技术4.3.1机器人手眼标定4.3.2机器人位姿估计4.3.3机器人视觉伺服控制4.4机器人传感器信息融合4.4.1机器人多传感器数据融合方法4.4.2机器人多传感器融合的应用实例本章小结参考文献思考题与练br/>思考题与练考答案第5章机器人规划与人机交互5.1机器人任务规划5.1.1任务规划的作用与问题分解5.1.2机器人任务规划基本要素5.1.3机器人规划系统的任务与方法5.1.4机器人任务规划的发展现状5.1.5典型的机器人任务规划系统5.1.6机器人规划系统的任务举例5.2机器人运动规划方法5.2.1机器人运动规划的概念与发展现状5.2.2位形空间5.2.3障碍5.2.4图形搜索类规划算法5.2.5基于人工势场的规划方法5.3机器人轨迹规划5.3.1机器人轨迹规划概述与发展现状5.3.2机器人关节轨迹的r/>5.3.3笛卡儿空间规划方法5.3.4机器人轨迹的实时生成5.4人机交互5.4.1人与机器人交互(HRI)概念和发展现状5.4.2人机交互技术应用本章小结参考文献思考题与练br/>思考题与练考答案第6章机器人典型控制算法6.1PID控制方法6.1.1PID控制算法原理6.1.2PID控制算法分类6.1.3型PID控制器6.1.4PID控制方法的参数整定与自整定6.2自适应模糊控制算法6.2.1基本概念6.2.2基本原理6.2.3模糊控制器的设计6.2.4自适应模糊控制器的设计6.2.5常见的模糊控制器6.2.6自适应模糊控制器分类6.2.7自适应模糊控制算法的应用6.3遗传算法6.3.1遗传算法发展过程6.3.2遗传算法原理6.3.3遗传算法6.3.4遗传算法应用6.4神经网络算法6.4.1神经元模型6.4.2感知机算法及多层神经网络6.4.3前向传播与反向传播算法6.4.4寻求优解6.4.5常见的神经网络6.5自学度学6.5.1深度学史6.5.2深层全连接神经网络搭建6.5.3卷积神经网络6.5.4循环神经网络6.5.5生成对抗网络6.5.6新型深度学简介6.6遥操作与人机交互算法6.6.1遥操作技术发展6.6.2基于网络的遥操作机器人系统体系结构6.6.3遥操作机器人系统时延6.6.4基于虚拟现实的预测仿真与融合技术本章小结参考文献思考题与练br/>思考题与练考答案第7章机器人的典型应用7.1工业机器人的典型应用7.1.1工业机器人概述7.1.2焊接机器人7.1.3喷涂机器人7.1.4搬运及码垛机器人7.1.5自动导向车7.1.6机械加工机器人7.1.7新一代人机协作机器人7.2服务机器人的典型应用7.2.1服务机器人概述7.2.2清洁机器人7.2.3教育机器人7.2.4及康复机器人7.2.5陪护机器人7.3特种机器人的典型应用7.3.1特种机器人的概述7.3.2特殊空间机器人7.3.3智能无人驾驶汽车7.3.4军用机器人7.3.5抢险及搜救机器人本章小结参考文献思考题思考题参考答案
摘要与插图
第pan style="font-family:宋体">章绪论
机器人是现代社会中协助人类生产生活的自动控制机械称，随着应用领域的拓宽和不断深入，机器人已经成为现代社会中不可或缺的一环。从次工业开始，人类期待着有朝一日机器人可以把人类从繁杂的生产工作中解放出来，代替人类从事一切劳动。在次工业之后的几百年间，机器人能越来越完善，可以从事的工作越来越多，覆盏的行业领域也越来越广泛，极大地提高了社会生产力。机器人技术的发展也在其他领域刺激人类不断完善知识研究体系，人类与机器人的关系也引发了社会上广泛的讨论，例如阿西莫夫在《银河帝国》中规范的机器人三大定律被人们奉为机器人与人类相处的准则。在人类研究、开发、制造和应用机器人的过程中，一门新的而生，这是机器人学。机器人学是一门关于机器人的系统的学说，是机器人技术发展的基石。机器人一直是人类梦想的伙伴。科技的快速发展、科学家的不断探索，推动着机器人技术的创新与发展。但机器人从实验室走向产业，实际上是工业化对效率、质量、用工短缺与需求推动的。本章作为全书的绪论，将会系统地介绍机器人学的背景知识。读者通过阅读本章，可以了解到机器人学的起源与历史、机器人的定义、机器人的分类、机器人的应用环境、机器人的研究领域等。本章是全书的基础，旨在读者机器人学的大门，培养读者对于机器人的兴趣，让读者了解机器人。其中关于机器人的介绍涵盖范围广泛，但限于篇幅不能详细展开，部分内容在后面的章节中有详细讲述，读者若对有关内容感兴趣也可查阅相关资料。
1.pan style="font-family:宋体">机器人学的起源与发展历史机器人可以帮助人们完成许多任务，在几千年以前人们开始用原始的材料和简单的机械原理制作出了现在机器人的祖先。在漫长的历史长河中，人们不断完善机器人，使得机器人可以在越来越多的领域代替人，甚能完成人们难以想象的任务。本节将介绍机器人的发展历程、机器人发展所依赖的学科和研究领域以及未来机器人的发展趋热
1.1.pan style="font-family:宋体">机器人的发展历程在我国，早的机器人应该是指南车，指南车出现的时间很早，但是直到宋代才有较为完整的资料。指南车是中国古代用来指示方向的一种装置，如图1.pan style="font-family:宋体">所示。它与指南针利用地磁效应不同，它不用磁，而是利用机械传动系统指明方向的一种机械装置。其原理是：人力来带动两轮的指南车行走。车内的机械传动系统传递转向时，两车轮的差速带动车上的指向木人向车转向的反方向旋转相同角度，使车上的木人指示设置
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