《机器人智能控制》求取 ⇩

前言1

第一章绪论1

1.1 机器人的发展1

1.1.1 名称和定义1

1.1.2 发展概况3

1.2 机器人的基本组成7

1.3 机器人的分类9

1.3.1 按功能9

1.3.2 按控制的类型10

1.3.3 按动作机构11

1.3.4 按用途13

1.3.5 按负载能力及工作空间范围13

1.3.6 按自由度的多少及类型14

1.4 机器人的应用14

1.4.1 应用机器人的益处14

1.4.2 机器人在工业上的主要应用16

1.4.3 机器人的非工业应用20

1.5 机器人的技术指标22

第二章位姿运动学26

2.1 齐次变换26

2.1.1 刚体的位置和方位26

2.1.2 坐标变换28

2.1.3 欧拉角33

2.1.4 齐次变换36

2.1.5 交换的相对性39

2.1.6 逆变换41

2.2 正运动学42

2.2.1 开环运动链42

2.2.2 D—H表示法44

2.2.3 正运动学问题求解53

2.3 逆运动学58

2.3.1 概述58

2.3.2 6R PUMA560机械手的逆运动学解60

2.3.3 5R1P斯坦福机械手的逆运动学解66

2.3.4 逆运动学问题求解方法讨论72

2.4 计算方面的考虑73

练习75

第三章 微分运动学81

3.1 坐标系的线速度和角速度81

3.1.1 刚体运动的描述81

3.1.2 坐标变换的导数83

3.1.3 微分旋转85

3.1.4 工具速度与工具位姿导数的关系89

3.2 速度正运动学方程92

3.2.1 雅可比（Jacobian）矩阵92

3.2.2 雅可比矩阵的计算96

3.3速度逆运动学102

3.3.1 求逆雅可比矩阵法102

3.3.2 冗余度105

3.3.3 优化法108

3.3.4 解析法109

3.3.5 查表和插值法113

3.4加速度运动方程116

3.4.1 刚体的加速度116

3.4.2 机械手的加速度运动方程117

3.5小结120

练习120

第四章静力学124

4.1 力和力矩分析124

4.1.1 力和力矩的平衡124

4.1.2 等效关节力矩127

4.1.3 对偶性131

4.1.4 力和力矩的变换134

4.2 刚性137

4.2.1 机械手的刚性和变形137

4.2.2 末端柔性分析138

4.2.3 柔性矩阵的主轴变换140

练习143

第五章动力学147

5.1 牛顿-欧拉法建立动力学方程148

5.1.1 单刚体的动力学方程148

5.1.2 机械手动力学方程的封闭形式150

5.1.3 动力学方程的物理解释154

5.2 拉格朗日法建立动力学方程159

5.2.1 拉格朗日动力学159

5.2.2 机械手的惯性张量160

5.2.3 拉格朗日运动方程的推导162

5.2.4 广义坐标的变换167

5.3 逆动力学计算172

5.3.1 概述172

5.3.2 基于牛顿-欧拉方程的递推算法174

5.3.3 改进的递推算法180

5.4 正动力学计算182

5.5 小结189

练习190

第六章轨迹规划和生成196

6.1 问题的描述196

6.2 关节空间法198

6.2.1 三次多项式函数插值198

6.2.2 抛物线连接的线性函数插值205

6.3 直角坐标空间法214

6.3.1 线性函数插值214

6.3.2 圆弧插值218

6.3.3 与关节空间法的比较221

6.4 轨迹的实时生成222

6.4.1 采用关节空间法时的轨迹生成223

6.4.2 采用直角坐标空间法时的轨迹生成225

6.5 路径的描述226

6.6进一步的规划研究227

6.6.1 利用动力学模型的轨迹规划227

6.6.2 任务规划228

练习230

第七章关节驱动与测量部件232

7.1 驱动部件232

7.1.1 液压驱动装置232

7.1.2 电动驱动装置236

7.2 测量部件257

7.2.1 位置测量257

7.2.2 速度测量263

7.3 机器人关节控制系统举例266

第八章位姿控制269

8.1 位姿控制问题的描述269

8.1.1 两种基本的控制形式269

8.1.2 机器人的动力学模型271

8.1.3 控制问题描述274

8.1.4 控制器的计算机实现275

8.2 独立关节PID控制277

8.2.1 控制规律设计277

8.2.2 稳定性分析280

8.3 分解运动速度控制282

8.3.1 控制框图282

8.3.2 控制规律设计及稳定性分析284

8.3.3 ？的计算285

8.4 分解运动加速度控制286

8.4.1 控制方法286

8.4.2 系统分析287

8.4.3 鲁棒控制288

8.5 计算力矩控制289

8.5.1 控制方法290

8.5.2 系统分析290

8.5.3 鲁棒控制291

8.6 变结构控制292

8.6.1 变结构系统的基本概念293

8.6.2 具有滑动态的变结构控制296

8.6.3 一般非线性系统的变结构控制302

8.6.4 平滑控制量的变结构控制309

8.6.5 机器人的变结构控制316

8.7 自适应控制320

8.7.1 概述320

8.7.2 基于参数优化的MRAC323

8.7.3 基于李雅普诺夫方法的MRAC327

8.7.4 基于超稳定性理论的MRAC331

8.7.5 基于直接离散模型的STAC336

8.7.6 基于摄动模型的STAC341

练习345

第九章柔顺运动控制348

9.1 力传感器349

9.1.1 力传感器的不同类型349

9.1.2 腕力传感器的工作原理351

9.1.3 腕力传感器标定矩阵的确定354

9.2柔顺运动控制的基本概念和方法356

9.2.1 柔顺坐标系的建立356

9.2.2 自然约束和人为约束360

9.2.3 被动柔顺和主动柔顺361

9.2.4 柔顺控制任务描述362

9.2.5 柔顺控制的基本方法366

9.3阻抗控制367

9.3.1 控制方法367

9.3.2 位置控制功能分析369

9.3.3 柔顺控制功能分析371

9.3.4 基于分解位置的阻抗控制374

9.3.5 基于分解加速度的阻抗控制376

9.4混合控制378

9.4.1 单纯的力控制378

9.4.2 基于运动学的混合控制381

9.4.3 基于计算力矩方法的混合控制384

9.4.4 基于分解加速度的混合控制386

练习388

第十章智能控制391

10.1 概述391

10.1.1 智能控制的基本概念391

10.1.2 智能控制的发展概况397

10.1.3 智能控制理论的主要内容399

10.2 神经元网络在机器人控制中的应用409

10.2.1 神经元网络控制概述409

10.2.2 神经元网络运动学控制419

10.2.3 神经元网络动力学控制429

10.2.4 神经元网络路径规划433

10.3 机器人分层递阶智能控制450

10.3.1 一般结构原理450

10.3.2 组织级454

10.3.3 协调级462

10.3.4 执行级477

参考文献480