冗余自由度机器人原理及应用PDF电子书下载

绪论 1

参考文献 5

第1章 冗余自由度机器人的基础知识 8

1.1　矢量空间 8

1.2　基底和坐标 11

1.3　矩阵的广义逆 12

1.4　矩阵的奇异值分解 15

1.5　矢量和矩阵的范数 16

1.6　冗余自由度机器人控制常用的方法 17

1.7　方向余弦矩阵和两个共原点坐标系的坐标变换 20

1.8　两个不共原点的坐标系的坐标变换 24

1.9　Denavit-Hartenburg坐标系建立法 24

1.10　刚体动力学基础 25

1.11　拉格朗日（Lagrange）方程 29

1.12　凯恩（Kane）方法 39

参考文献 42

第2章 冗余自由度机器人的构型设计与综合 43

2.1　概述 43

2.2　冗余自由度机器人的构型设计 43

2.3　冗余自由度机器人机构的杆参数设计 46

参考文献 49

第3章 冗余自由度机器人运动学 50

3.1 冗余自由度机器人运动学的基本问题 50

3.2　梯度投影法 52

3.3　加权最小范数解法 53

3.4　运动学优化性能指标H（q） 54

3.5　冗余自由度机器人逆运动学的解析解 56

3.6　可优化度 58

3.7　广义逆的数值算法 59

3.8　扩展雅可比矩阵法 60

3.9　冗余自由度机器人避障的运动学规划 62

参考文献 64

第4章 冗余自由度机器人的动力学控制 66

4.1　速度与力的对偶关系 66

4.2　动力学基本方程 67

4.3　机器人的动力学控制的性能指标 67

4.4　关节力矩优化 70

4.5 同时进行冗余自由度机器人的运动学优化和动力学优化 71

4.6　冗余自由度机器人动力学控制的控制律 73

4.7 冗余自由度机器人的力控制和位置／力混合控制 79

参考文献 82

第5章 冗余自由度机器人的容错控制 85

5.1　概述 85

5.2　运动学容错 86

5.3　平面三自由度机器人运动学容错性分析 91

5.4　动力学容错 96

5.5　结论 100

参考文献 100

第6章 神经网络在冗余自由度机器人中的应用 102

6.1　概述 102

6.2　冗余自由度机器人中采用的神经网络模型 102

6.3　应用神经网络的基本步骤 104

6.4　神经网络在冗余自由度机器人运动学中的应用 105

6.5 神经网络在冗余自由度机器人动力学中的应用 108

参考文献 111

第7章 柔性冗余自由度机器人动力学 112

7.1　概述 112

7.2 刚柔耦合冗余自由度机器人振动控制的运动学方法 113

7.3 刚柔耦合冗余自由度机器人振动控制的动力学方法 116

7.4　柔性冗余自由度机器人动力学优化 121

7.5　柔性冗余自由度机器人动力学多目标优化 123

参考文献 126

第8章 欠驱动冗余自由度机器人 128

8.1　概述 128

8.2　欠驱动冗余自由度空间机器人运动学分析 129

8.3　欠驱动冗余自由度空间机器人动力学控制 134

8.4　欠驱动冗余自由度空间机器人动力学优化控制 140

8.5　平面欠驱动机器人的非线性动力学特征及谐波控制技术 145

参考文献 162

第9章 空间冗余自由度机器人的运动学及其避奇异运动规划 164

9.1　概述 164

9.2　空间机器人的运动学模型 164

9.3　动量守恒和非完整约束 165

9.4　动力学奇异 166

9.5 自由漂浮的空间机器人运动规划 168

9.6　小结 171

参考文献 171

第10章 空间冗余自由度机器人逆动力学控制 172

10.1　概述 172

10.2　运动学方程与动量约束的处理 172

10.3　逆动力学求解 173

10.4　空间冗余自由度机器人逆动力学控制的实例仿真研究 174

10.5　小结 177

参考文献 177

第11章 冗余自由度机器人多臂的协调控制 178

11.1 双臂冗余自由度机器人协调操作的运动学约束和动力学优化 178

11.2　多臂冗余自由度机器人的避碰规划 183

11.3　双臂冗余自由度机器人的运动灵活性 186

参考文献 190

结束语 191