机器人的机构与控制PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 导论 1

1.2 机械操作器的机构和控制 2

1.2-1 导论 2

1.2-2 位置和方位的描述 3

1.2-3 操作器的前进运动学 4

1.2-4 操作器的反运动学 5

1.2-5 速度，静力，特异点 6

1.2-6 动力学 7

1.2-7 轨迹之产生 8

1.2-8 位置控制 9

1.2-9 力量控制 10

1.2-10 程式化机器人 11

1.3 记号 12

2 空间描述及转换 17

2.1 导论 17

2.2 位置、方位和框的描述 17

2.2-1 位置的描述 18

2.2-2 方位的描述 19

2.2-3 框之描述 20

2.3 框至框描述改变的对应 21

2.3-1 平移框的对应 22

2.3-2 旋转框的对应 23

2.3-3 一般框的对应 26

2.4-1 平移运算元 29

2.4 平移、旋转和转换等运算元 29

2.4-2 旋转运算元 30

2.4-3 转换运算元 33

2.5 解释法摘要 34

2.6 转换之算术式 35

2.6-1 复合转换 35

2.6-2 反转换式 36

2.7 转换方程式 38

2.8 方位表示法细论 41

2.8-1 对固定轴的滚动、俯仰和偏移角 43

2.8-2 Z-Y-X尤拉角 45

2.8-3 Z-Y-Z尤拉角 48

2.8-4 等效角一轴 49

2.8-5 学习及预设的方位 53

2.9 自由向量的转换式 53

2.10 计算中所考虑之问题 56

3 操作器运动学 65

3.1 导论 65

3.2 连杆描述法 65

3.3 连杆联结之描述 68

3.3-1 串链中的中间连杆 68

3.3-2 串链中的首尾连杆 69

3.3-3 连杆参数 70

3.4 连杆附框的习用法 70

3.4-1 串链中的中间连杆 71

3.4-2 串链中的首尾连杆 72

3.4-3 连杆参数摘要 72

3.5 操作器运动学 78

3.5-1 连杆转换式的导出 78

3.5-2 连杆转换式的连锁 80

3.6 致动器空间，关节空间，和直角空间 80

3.7 两型工业机器人运动式之范例 81

3.7-1 PUMA 560型 82

3.7-2 Yasukawa Motoman L-3型 88

3.8 具标准名称的框 94

3.8-1 基座框｛B｝ 94

3.8-3 腕框｛W｝ 95

3.8-2 工作台框｛S｝ 95

3.8-4 工具框｛T｝ 96

3.8-5 目标框｛G｝ 96

3.9 工具在何处 96

3.10 计算方面的考虑 97

4 操作器的反运动式 103

4.1 导论 103

4.2 可解度 103

4.2-1 解的存在与否 104

4.2-2 多重解 105

4.2-3 解法 108

4.3 当n＜6时操作器次空间的概念 109

4.4-1 代数解 112

4.4 代数对几何法 112

4.4-2 几何解 115

4.5 三轴相交时皮波解 117

4.6 操作器反运动式的例题 120

4.6-1 PUMA 560型 120

4.6-2 Yasukawa Motoman L-3型 125

4.7 标准框 130

4.8 解操作器 132

4.9 重覆性和准确度 132

4.10 计算方面的考虑 133

5 有关速度和静力的贾氏阵 139

5.1 导论 139

5.2-1 位置向量的微分 140

5.2 随时间改变之位置和方位的记号法 140

5.2-2 角速度向量 142

5.3 刚体的线速度和旋转速度 143

5.3-1 线速度 143

5.3-2 旋转速度 144

5.3-3 同时产生的线性和旋转速度 146

5.4 机器人的连杆运动时 146

5.5 连杆至连杆的速度“传播” 147

5.6 贾氏阵 152

5.7 特异点 155

5.8 操作器的静力 158

5.9 力定义域中的贾氏阵 161

5.10 速度和静力的直角转换 163

6.1 导论 169

6 操作器的动态运动 169

6.2 刚体的加速度 170

6.2-1 线性加速度 170

6.2-2 角加速度 171

6.3 质量分布 172

6.4 牛顿公式，尤拉公式 177

6.4-1 牛顿公式 177

6.4-2 尤拉公式 178

6.5 复性牛顿-尤拉动态公式 178

6.5-1 向外重复计算速度及加速度 179

6.5-3 由内重复计算力和力矩 180

6.5-2 作用在连杆上的力学与力矩 180

6.5-4 复性牛顿-尤拉动态计算法 182

6.5-5 含托重力时之动态计算法 182

6.6 重复性对於封闭形式 183

6.7 一个封闭式动态公式的例子 183

6.8 操作器动态公式的一般结构 187

6.8-1 状态空间公式 187

6.8-2 构造空间公式 188

6.9 在直角空间的运动公式 189

6.9-1 直角座标系中状态空间公式 189

6.9-2 直角座标系的力矩公式 191

6.10 非刚体之影响 192

6.11 动态模拟 193

6.12 计算方面的考虑 194

6.12-1 传统考虑效率的方法 194

6.12-2 封闭式与重复式的效率 195

6.12-3 回顾 196

7 轨迹产生 201

7.1 导论 201

7.2 路径描述及产生所考虑的事情 202

7.3 关节空间方法 203

7.3-1 三次多项氏 203

7.3-2 具经过点路径的三次方程式 207

7.3-3 高次多项式 210

7.3-4 具抛物线的线性函数 211

7.3-5 含经过点路径的抛物线混合的线性函数 214

7.4 直角空间方法 219

7.4-1 直角系直线运动 220

7.4-2 直角系路径的几何问题 222

7.5 执行期间路径的产生 223

7.5-1 关节空间路径的产生 223

7.5-2 直角系空间的路径的产生 224

7.6 以机器人程式语言描述路径 225

7.7 用动态模式来规划路径 226

7.8 高阶层路径规划 226

8 操作器的位置控制 231

8.1 导论 231

8.2-2 轨迹上位置控制 232

8.2 单一自由度的控制 232

8.2-1 简单位置规则 232

8.2-3 加入积分项 234

8.3 控制定律分析 234

8.4 非线性和时变系统 237

8.5 多重输入／输出控制系统 241

8.6 操作器的控制问题 242

8.7 实际的考虑问题 244

8.7-1 变数资料的缺乏 245

8.7-2 模式计算所需时间 246

8.8 目前的工业机器人控制系统 248

8.8-1 个别关节PID控制 248

8.8-2 惯性分解 250

8.9-1 与关节系方法的比较 251

8.9 直角系控制系统 251

8.9-2 直觉性的直角系控制方法 253

8.9-3 直角系分解方式 254

8.10 适合的控制 256

9 操作器之力量控制 261

9.1 导论 261

9.2 工业机器人在装配作业上的应用 262

9.3 力感测器 262

9.4 部份限制工作的控制体系 264

9.5 混合式位置／力量控制问题 269

9.6 质量弹簧系的力量控制 271

9.7-1 和｛C｝配合的直角系操作器 275

9.7 混合式位置-力量控制系统 275

9.7-2 一般操作器 277

9.7-3 加入可变刚性因素 278

9.8 现今工业型机器人控制方式 280

9.8-1 被动顺应性 280

9.8-2 调低位置增益而得之顺应性 281

9.8-3 力感测 282

10 机器人程式语言及系统 287

10.1 导论 287

10.2 三个阶段的机器人程式设计 288

10.2-1 展示引导 288

10.2-2 完整的机器人程式语言 289

10.3 应用示范 290

10.2-3 工作层次的程式设计语言 290

10.4 一个机器人程式语言之所需 292

10.4-1 运动特性 293

10.4-2 执行流程 294

10.4-3 程式设计环境 295

10.4-4 感测器统合 295

10.5 机器人程式设计的特殊问题 296

10.5-1 模式与实际 296

10.5-2 联接敏感度 296

10.5-3 错误修正 297

10.5-4 模拟与非线上程式设计 298