特种机器人PDF电子书下载

1.1　机器人的定义和产生 1

1.1.1　机器人的定义 1

第1章 工业机器人与特种机器人 1

1.1.2　机器人的产生与发展 2

1.2 工业机器人 4

1.2.1　工业机器人的组成 4

1.2.2　工业机器人的典型机构 7

1.3　特种机器人的分类和共性技术 8

1.4　基于行为的特种机器人体系结构 9

2.1　轮式移动机器人 12

2.1.1　地面移动机器人车轮形式 12

第2章　地面移动机器人 12

2.1.2　地面移动机器人车轮的配置和转向机构 14

2.1.3　三轮移动机器人运动分析 15

2.2　履带式移动机器人 16

2.2.1　履带移动机器人的本体结构 17

2.2.2　履带移动机器人的越障原理 19

2.3　步行机器人 20

2.3.1　步行机器人的腿机构 21

2.3.2　步行机器人的发展过程 22

2.3.3　两足步行机器人动力学模型 24

2.4　地面排爆机器人 25

2.4.1　轮式地面排爆机器人 26

2.4.2　履带式地面排爆机器人 27

2.4.3　轮履复合式地面排爆机器人 30

2.5　特殊表面移动机器人 31

2.5.1　缆索机器人的机构设计 31

2.5.2　动态响应分析 32

第3章　水下机器人 36

3.1　水下机器人概述 36

3.1.1 国外水下机器人的发展现状 36

3.1.2　国内水下机器人的发展现状 37

3.1.3　水下机器人的分类 38

3.1.4　水下机器人研究实例 39

3.2　水下机器人结构 40

3.3　水下机器人的驱动能源 44

3.3.1 电力 44

3.3.2　电动机 45

3.3.3　电池组 46

3.3.4　水下机器人的动力系统 49

3.4　水下机器人的导航与定位系统 50

3.4.1　航位推算法 50

3.4.2　水声导航 52

3.4.3　终端导航装备 55

3.5　水下机器人的操纵性与控制 56

3.6　水下机器人的作业执行系统 61

3.6.1　概述 61

3.6.2　水下机械手 61

3.6.3　水下工具包 63

4.1.1　无人机 65

4.1　无人机与飞行机器人 65

第4章　低空飞行机器人 65

4.1.2　无人机与飞行机器人 68

4.1.3　飞行机器人的研究现状 69

4.1.4　飞行机器人系统的组成 72

4.2　飞行机器人的姿态与导航传感器 73

4.2.1　陀螺仪 73

4.2.1.1　陀螺仪的基本特性 73

4.2.1.2　振动陀螺仪 75

4.2.1.3　MEMS陀螺 75

4.2.1.4　光学陀螺仪 75

4.2.2.1　微电容式加速度传感器 76

4.2.2　MEMS加速度传感器 76

4.2.2.2　微压阻式加速度传感器 77

4.2.2.3　微热电偶式加速度传感器 77

4.2.2.4　微谐振式加速度传感器 78

4.2.2.5　微光波导加速度传感器 79

4.2.3　惯性导航系统 79

4.2.3.1　平台式惯性导航系统 80

4.2.3.2　捷联式惯性导航系统 81

4.2.4　气压式高度传感器 82

4.2.5　空速传感器 84

4.2.6　磁阻传感器 86

4.3.1　数传电台 87

4.3.1.1　数字数传电台的性能特点 87

4.3　飞行机器人的数据链路 87

4.3.1.2　数传电台的调制方式 88

4.3.1.3　数字数传电台的设计与组网 88

4.3.2　无线局域网 89

4.3.2.1　无线局域网协议 90

4.3.2.2　无线局域网的关键技术 91

4.3.2.3　无线局域网的组网 92

4.3.3　GPRS公网数据传输 95

4.3.3.1　GPRS接口 95

4.3.3.2　数据帧格式 96

4.4　飞行机器人的地面控制站 96

4.4.1　基于PC机平台的飞行机器人地面控制站系统 96

4.4.1.1　地面站控制系统的功能 97

4.4.1.2　地面站控制系统的组成单元 99

4.4.2　基于32位的ARM7系统的飞行机器人手持式地面控制站系统 100

4.4.2.1　硬件设计 101

4.4.2.2　软件系统设计 102

4.4.2.3　键盘摇杆命令输入分析模块 103

4.4.2.4　飞控数据采集模块 103

4.4.2.5　数据分析模块 104

4.4.2.6　CF卡操作模块 104

4.4.2.7　与PC机通信模块 104

4.5　定翼飞行机器人 105

4.5.1　定翼飞行机器人的刚体运动方程 105

4.5.2　线性化小扰动运动方程 106

4.6　旋翼飞行机器人 107

4.6.1　旋翼飞行机器人上的外力 107

4.5.3　定翼飞行机器人的飞行控制 107

4.6.2　旋翼飞行机器人操纵机构的力学分析 109

4.6.3　贝尔希勒翼动力学分析 111

4.6.4　旋翼飞行机器人的全量方程 112

4.6.5　旋翼飞行机器人的飞行控制 114

4.6.5.1　单桨旋翼飞行机器人的飞行控制 114

4.6.5.2　四桨旋翼飞行机器人的飞行控制 114

4.7　气浮飞行机器人 116

4.7.1　飞艇分类及分析 117

4.7.2　飞艇的结构设计 118

4.7.3　飞艇的动力学建模 121

4.7.4　飞艇的控制系统结构 124

4.8.2 自主导航过程和算法 126

4.8.2.1　导航坐标系、航路点、航线设立 126

4.8　飞行机器人的导航控制 126

4.8.1　导航系统的组成结构 126

4.8.2.2　导航的算法 127

4.8.3　GPS接收数据的处理和出错处理 129

4.8.3.1　GPS数据处理 129

4.8.3.2　GPS接收数据中断或出错的处理 130

第5章　空间机器人 132

5.1　空间机器人的特点和分类 132

5.1.1　空间机器人的用途 132

5.1.2　空间机器人的特点和分类 133

5.1.2.1　空间环境对空间机器人设计的要求 133

5.1.2.2　空间机器人的分类 134

5.2　空间机器人的重力补偿及研究概况 136

5.2.1　空间机器人研究的特殊性 136

5.2.2　空间机器人的重力补偿系统 137

5.2.3　国外空间机器人发展概况 138

5.3　空间机器人的深空通信技术 141

5.3.1 深空通信中提高信噪比的方法 141

5.3.2　国际深空通信的概况 143

5.3.3　深空通信天线组阵技术 145

5.4　火星探测空间机器人 148

5.4.1　概述 148

5.4.2　航天器 150

5.4.3　探测空间机器人 155

5.4.4　“勇气号”机器人进入火星大气层、降落、登陆过程 162

第6章　微机器人与微操作 165

6.1　微机器人的概念和MEMS基础 165

6.2　微型机器人 167

6.2.1 电磁驱动微小型机器人的运动原理 167

6.2.2　惯性冲击式微小型机器人的运动原理 169

6.2.3　螺旋轮式微小型机器人的运动原理 170

6.2.4　尺蠖式微小型机器人的运动原理 170

6.2.5　足式微小型机器人 171

6.2.6　微型飞行器 171

6.2.6.1　微型飞行器的研究实例 172

6.2.6.2　微型飞行器的微动力系统 173

6.2.6.3　微型飞行器的关键技术 174

6.3.1　微操作机器人系统 175

6.3　微操作机器人 175

6.3.2　拟实环境的结构 177

6.3.3　微操作拟实环境辅助微操作工具z方向定位 178

6.4　微定位机器人 180

第7章　特种机器人的双目立体视觉系统 182

7.1　概述 182

7.2　双目立体视觉系统设计 183

7.2.1　双目立体视觉测距原理 183

7.2.2　双目立体视觉系统描述 184

7.2.3　双目立体视觉系统流程 185

7.2.4　图像坐标系、世界坐标系和摄像机坐标系 187

7.2.5　视觉传感器的结构分析及其模型 188

7.2.5.1　交向摆放的视觉传感器及模型 188

7.3　摄像机的标定 190

7.2.5.2　正直摆放的视觉传感器及模型 190

7.3.1　透视变换和理想的针孔摄像机模型 191

7.3.2　摄像机镜头畸变 192

7.3.3　摄像机标定方法 193

7.3.3.1　利用透视变换矩阵的摄像机标定方法 193

7.3.3.2　直接线性变换法 195

7.3.3.3　双平面法 196

7.3.3.4　两步法 197

7.4　立体匹配算法研究 199

7.4.1　立体匹配的基本问题 199

7.4.2　匹配基元的选择 199

7.4.3.1　极线约束 200

7.4.3　匹配准则 200

7.4.3.2　唯一性约束 201

7.4.3.3　视差一致性约束 201

7.4.3.4　连续性约束 201

7.4.3.5　相容性约束 202

7.4.3.6　顺序一致性约束 202

7.4.4　算法结构 202

7.4.5　立体匹配算法 203

7.4.6　区域相关匹配 203

7.4.6.1　相似性测度 203

7.4.6.2　匹配搜索方案 205

7.4.6.3　区域匹配的优缺点 205

7.4.6.4　改进的算法概述 206

7.4.7　一种新的立体匹配算法 207

7.4.7.1　生物信息学中双DNA序列比对算法 207

7.4.7.2　基于双序列比对算法的立体匹配方法 208

7.4.7.3　算法改进 208

7.4.7.4　实验结果 210

7.4.8　立体匹配存在的难点及算法评估 211

7.5　深度信息获取 212

7.5.1　概述 212

7.5.2　改进的立体匹配算法 212

7.5.2.1　基本原理 212

7.5.2.2　算法流程 213

参考文献 215