序
前言
第1部分机器人基础
第1章绪论
1.1机器人简介
1.1.1机器人的由来
1.1.2机器人的定义
1.1.3机器人学的研究领域
1.2机器人的发展历史
1.3机器人的基本结构
1.4机器人的分类
1.5机器人的应用
1.6机器人学的研究内容
1.7机器人学的国内外研究现状
第2章机器人运动学
2.1刚体位姿的描述
2.1.1位置的描述——位置矢量
2.1.2方位的描述——旋转矩阵
2.1.3坐标系的描述
2.1.4机器人操作臂手爪位姿的描述
2.2点的映射
2.2.1坐标平移
2.2.2坐标旋转
2.2.3一般映射
2.3齐次坐标和齐次变换
2.4变换矩阵
2.4.1平移算子
2.4.2旋转算子
2.4.3变换算子的一般形式
2.4.4变换矩阵的运算
2.5旋转矩阵的导数
2.6连杆参数和关节变量
2.6.1连杆描述
2.6.2连杆连接的描述
2.7连杆坐标系
2.7.1中间连杆i的坐标系i
2.7.2首端连杆和末端连杆
2.7.3用连杆坐标系规定连杆参数
2.7.4连杆坐标系建立的步骤
2.8连杆变换和运动学方程
2.8.1相邻两连杆坐标系之间的变换矩阵
2.8.2运动学方程的建立
2.9多足步行机器人的运动学
2.9.1引言
2.9.2多足步行机器人机构特征
2.9.3站立腿的运动学计算
2.9.4摆动腿的运动学计算
2.9.5多足步行机器人的运动学计算
2.9.6多足步行机器人的速度和加速度计算
第3章机器人动力学
3.1动力学分析基础
3.1.1机器人的坐标系
3.1.2工具的定位
3.1.3惯性张量和惯性矩阵
3.1.4连杆运动的传递
3.1.5牛顿-欧拉动力学方程
3.1.6拉格朗日方程
3.2机器人的静力分析
3.2.1等效关节力和力雅可比
3.2.2连杆的静力学分析
3.3机器人动力学方程
3.3.1牛顿-欧拉递推动力学方程
3.3.2关节空间与操作空间动力学
3.3.3拉格朗日方程的应用
3.3.4多足步行机器人的动力学模型
第4章机器人控制
4.1机器人运动控制
4.1.1机器人的伺服电动机
4.1.2机器人的运动控制器
4.2机器人移动轨迹控制
4.2.1路径与轨迹
4.2.2关节坐标系与直角坐标系
4.2.3轨迹规划
4.2.4轨迹控制
4.3机器人力控制
4.3.1机器人的力与力控制种类
4.3.2阻尼力控制
4.3.3相互力控制
4.4机器人行为控制
4.4.1机器人行为种类
4.4.2机器人行为控制方式
第5章机器人智能控制
5.1智能控制的基本特点
5.1.1智能控制概述
5.1.2智能控制系统的典型结构
5.2智能控制的主要方法
5.2.1专家控制
5.2.2模糊控制
5.2.3神经网络控制
5.2.4混沌控制
5.2.5依靠优化方法的智能优化控制
5.3智能控制的主要应用
5.3.1机器人的专家控制
5.3.2机器人的模糊控制
5.3.3机器人的神经网络控制
5.3.4机器人的优化方法控制
5.3.5机器人智能控制技术的融合
第2部分典型机器人
第6章工业机器人
6.1工业机器人的发展历史
6.1.1工业机器人发展概况
6.1.2中国工业机器人研制情况
6.2工业机器人的基本组成
6.2.1执行机构
6.2.2驱动系统
6.2.3控制系统
6.2.4传感系统
6.3工业机器人的典型机构
6.3.1SCARA机构
6.3.2平行杆型机构
6.3.3多关节机构
6.4工业机器人的种类及应用
6.4.1焊接机器人
6.4.2搬运机器人
6.4.3喷漆机器人
6.4.4装配机器人
第7章移动机器人
7.1移动机器人的发展
7.2移动机器人的基本组成
7.2.1驱动系统
7.2.2控制系统
7.2.3传感系统
7.3轮式移动机器人
7.3.1车轮形式
7.3.2车轮的配置和转向机构
7.3.3三轮移动机器人运动分析
7.3.4轮式排爆机器人
7.4履带式移动机器人
7.4.1车体结构
7.4.2越障原理
7.4.3履带排爆机器人
7.5步行移动机器人
7.5.1步行机器人的特点及发展过程
7.5.2步行机器人的腿结构
7.5.3两足步行机器人的动力学模型
第8章拟人机器人
8.1拟人机器人的发展
8.1.1拟人机器人的发展历史
8.1.2中国拟人机器人发展概况
8.2拟人机器人的基本结构
8.2.1拟人机器人的头部
8.2.2拟人机器人的四肢
8.2.3拟人机器人的躯体
8.3拟人机器人的主要功能
8.3.1拟人机器人的拟人行为
8.3.2拟人机器人的人机交互
8.4拟人机器人的行为控制
8.4.1步行模式生成器
8.4.2拟人机器人的双足步行
8.4.3全身运动模式的生成
8.5拟人机器人的应用
第9章仿生机器人
9.1仿生机器人的特点
9.2仿生机器人的研究概述
9.2.1研究现状
9.2.2仿生机器人的关键技术问题
9.2.3仿生机器人的发展趋势
9.3仿生机器鱼
9.3.1鱼类推进理论
9.3.2仿生机器鱼的设计
9.3.3仿生机器鱼的运动控制
9.3.4仿生机器鱼控制系统的硬件设计
9.4四足仿生机器人
9.4.1四足仿生机器人的总体设计方案
9.4.2四足仿生机器人的结构设计
9.4.3四足仿生机器人的控制系统设计
第10章医用机器人
10.1医用机器人的特点
10.2医用机器人的分类
10.2.1医用外科机器人
10.2.2康复机器人
10.2.3医学教育机器人
10.3医用机器人的控制
10.4医用机器人的应用
10.4.1医用外科机器人的应用
10.4.2康复机器人的应用
10.4.3医用机器人的应用实例
10.4.4医用机器人的研究趋势
第11章家用机器人
11.1家用机器人的定义与发展历程
11.1.1家用机器人的定义与分类
11.1.2家用机器人的发展历程
11.1.3全球家用机器人总体研发现状与市场
11.2家用机器人的特点与发展趋势
11.2.1家用机器人的特点
11.2.2家用机器人的发展趋势
11.3家用机器人关键技术与研究课题
11.3.1室内自主导航技术
11.3.2家用机器人的控制
11.3.3家用机器人的社会课题
11.4家用机器人的应用
11.4.1家居智能方向
11.4.2家庭教育娱乐方向
11.4.3家庭安全健康方向
第12章空中机器人
12.1无人机的发展历程
12.2无人机的分类
12.2.1按无人机应用领域分类
12.2.2按无人机机翼布局样式分类
12.2.3按无人机的控制方式分类
12.2.4按无人机的性能指标分类
12.3无人机的应用
12.3.1无人机在军事领域的应用
12.3.2无人机在民用领域的应用
12.4当前无人机领域的研究热点
第13章空间机器人
13.1空间机器人的定义和发展历程
13.1.1空间机器人的定义
13.1.2空间机器人的发展历程
13.2空间机器人的特点和分类
13.2.1空间机器人的特点
13.2.2空间机器人的分类
13.3空间机器人通信技术
13.3.1空间机器人的深空通信
13.3.2空间机器人深空通信的接收技术——天线组阵
13.4空间机器人的应用
13.4.1探测空间机器人
13.4.2空间机器人航天器
第14章多机器人系统
14.1多机器人系统概述
14.2多机器人系统的体系结构
14.2.1分层式结构
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