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第1章 绪论 1

1.1机器人概述 1

1.1.1机器人的产生与发展 1

1.1.2机器人的定义 2

1.2机器人的应用 3

1.2.1民用机器人 3

1.2.2军用机器人 7

1.3机器人的分类 9

1.4机器人的参考坐标系 12

1.5机器人的技术参数 13

1.6机器人学技术 15

1.7参考文献 17

第2章 机器人系统及设计方法 18

2.1机器人系统的组成 18

2.1.1机器人机构 18

2.1.2机器人驱动器 20

2.1.3机器人传感器 27

2.1.4机器人视觉 31

2.1.5机器人控制 36

2.2机器人系统的设计方法 39

2.2.1机器人系统设计的基本原则 39

2.2.2机器人系统设计的阶段 39

2.2.3机器人系统设计中问题的解决方法 41

2.3参考文献 42

第3章 机器人运动学 43

3.1机器人位姿描述 43

3.2齐次变换及运算 46

3.2.1直角坐标变换 46

3.2.2齐次坐标变换 51

3.3串联机器人的运动学方程 58

3.3.1机器人运动学方程及D-H表示法 58

3.3.2机器人运动学方程的解 72

3.4机器人微分运动及速度 76

3.4.1机器人的微分变换及微分运动 77

3.4.2机器人的雅可比矩阵 84

3.5习题 86

3.6参考文献 88

第4章 机器人动力学 89

4.1引言 89

4.2牛顿—欧拉方程法 89

4.2.1惯量张量 89

4.2.2牛顿—欧拉方程 91

4.2.3作用力和力矩 93

4.2.4应用牛顿—欧拉方程法建立机器人机构动力学方程 94

4.3拉格朗日方程法 96

4.3.1拉格朗日方程 96

4.3.2速度分析 97

4.3.3动能 98

4.3.4位能 100

4.3.5动力学方程 100

4.3.6应用拉格朗日方程法建立机器人机构动力学方程 102

4.4凯恩方程法 104

4.4.1广义速率、偏速度和偏角速度 105

4.4.2凯恩方程 107

4.4.3广义主动力 108

4.4.4广义惯性力 109

4.4.5应用凯恩方法建立机器人机构的动力学方程 109

4.5习题 114

4.6参考文献 115

第5章 机器人的轨迹规划 116

5.1概述 116

5.1.1轨迹规划的任务 116

5.1.2在两类空间的轨迹规划 116

5.2在关节空间的轨迹规划 118

5.2.1以三次多项式规划 118

5.2.2以五次多项式规划 120

5.2.3带抛物线过渡的线性规划 121

5.2.4过中间点的轨迹规划 124

5.3在直角坐标空间的轨迹规划 128

5.4习题 128

5.5参考文献 129

第6章 并联机器人 130

6.1并联机器人发展历史及特点 130

6.1.1并联机构 130

6.1.2并联机器人 130

6.1.3组成并联机构的运动副 132

6.1.4机器人机构的结构类型 135

6.2并联机器人机构位置分析 136

6.2.1位置反解 136

6.2.2位置正解 137

6.2.3并联机构的工程案例 140

6.3并联机构的性能分析 142

6.3.1机构运动分析 142

6.3.2机构受力分析 144

6.3.3机构的特殊形位分析 147

6.3.4工作空间分析 148

6.4参考文献 152

第7章 轮式机器人 154

7.1非完整系统 154

7.2轮式移动机构 154

7.2.1轮式移动机构的设计 155

7.2.2轮式移动机构的选择标准 156

7.2.3几种移动机构实例 159

7.3轮式机器人的运动学和动力学 162

7.3.1机器人的坐标系 162

7.3.2机器人的运动学模型 163

7.3.3机器人的动力学模型 164

7.4轮式机器人的运动规划及其控制 166

7.5参考文献 168

第8章 多机器人系统 169

8.1多机器人系统简介 169

8.2一些典型的多机器人系统 170

8.3多机器人系统的特点及主要研究内容 170

8.3.1多机器人系统特点 170

8.3.2多机器人系统主要研究内容 171

8.4网络化机器人 174

8.4.1研究意义 174

8.4.2网络化机器人的体系结构及设计方法 176

8.4.3网络化机器人研究内容和关键技术 178

8.4.4网络化机器人的应用 182

8.4.5网络化机器人面临的挑战 185

8.5参考文献 186

术语英汉对照表 188

索引 201