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第1章 智能机器人概述 1

1.1 智能机器人的定义 1

1.1.1 机器人的定义 1

1.1.2 智能机器人的定义 2

1.2 智能机器人的发展概况 3

1.2.1 机器人发展的三个阶段 3

1.2.2 智能机器人的分类及介绍 3

1.3 智能机器人的关键技术 9

1.3.1 编程语言与编程技术 10

1.3.2 传感器技术 10

1.3.3 智能控制技术 11

1.3.4 路径规划技术 11

1.3.5 导航和蔽障技术 11

1.3.6 人机接口技术 12

第2章 机器人运动学 13

2.1 机器人运动学中的矩阵法 13

2.1.1 刚体的旋转矩阵 13

2.1.2 刚体的位移矩阵 18

2.2 坐标变换 24

2.3 微分旋转矩阵及微分位移矩阵 31

2.3.1 微分旋转矩阵 31

2.3.2 微分位移矩阵 33

2.4 雅可比矩阵及其在求解机器人速度的应用 34

2.4.1 雅可比矩阵简介 34

2.4.2 雅可比矩阵求解机器人的速度 36

第3章 智能传感与控制技术 38

3.1 机器人传感器 38

3.1.1 传感器分类 38

3.1.2 机器人传感器的技术发展情况 39

3.1.3 常用传感器介绍 40

3.1.4 传感器的高级应用 44

3.1.5 传感器融合 45

3.2 机器人决策 46

3.3 机器人驱动器 48

3.3.1 直流伺服电动机 48

3.3.2 步进电动机 49

3.3.3 交流伺服电动机 50

3.3.4 机器人控制器 51

第4章 多足机器人设计与制作 56

4.1 国内外研究现状与发展方向 56

4.2 分动式多足机器人系统总体设计 58

4.2.1 机械本体结构 58

4.2.2 多足机器人步态规划 60

4.2.3 控制系统的技术指标 62

4.2.4 控制系统总体结构设计 62

4.2.5 关键部件的选择与分析 64

4.3 控制系统硬件设计 65

4.3.1 上位机 65

4.3.2 下位机 71

4.3.3 传感器电路 77

4.3.4 无线遥控模块 80

4.4 实例制作实物图 81

4.5 控制系统软件算法研究 82

4.5.1 CAN通信 82

4.5.2 主动力控制器 84

4.5.3 足关节控制器 89

4.5.4 全局最短路径规划 90

4.5.5 步态规划与多关节协调 91

4.6 实验测试 92

第5章 工业搬运机器人 95

5.1 工业搬运机器人背景介绍 95

5.1.1 工业机器人国内外发展现状 95

5.1.2 工业搬运机器人设计背景 96

5.2 搬运机器人系统总体设计 97

5.2.1 控制系统总体硬件结构 98

5.2.2 功率驱动模块电路 99

5.2.3 主控模块电路 100

5.2.4 通信模块电路 101

5.2.5 信号检测电路 102

5.2.6 系统保护电路 104

5.3 搬运机器人控制算法实现 105

5.3.1 矢量控制的基本原理 105

5.3.2 矢量控制的电流控制方法 106

5.3.3 永磁同步电动机矢量控制系统 108

5.4 搬运机器人控制软件流程 109

5.4.1 单电动机PMSM伺服控制系统的软件设计 109

5.4.2 三电阻式相电流采样 110

5.4.3 转子位置初始化 114

5.4.4 CAN通信软件设计 115

5.5 系统调试 116

5.5.1 实验系统介绍 116

5.5.2 双电动机协调控制验证实验 117

5.6 实物制作图 120

第6章 飞行机器人设计及制作 122

6.1 飞行机器人背景介绍 122

6.1.1 飞行机器人研究背景和意义 122

6.1.2 国内外飞行机器人技术发展现状 122

6.2 系统总体方案设计 125

6.2.1 飞行平台的选择 125

6.2.2 飞控系统技术指标 125

6.2.3 控制系统总体方案设计 126

6.3 控制系统硬件设计 127

6.3.1 飞控计算机单元 127

6.3.2 传感器单元 130

6.3.3 数据链路单元 136

6.3.4 执行机构 139

6.3.5 任务设备模块 140

6.4 基于Linux的主机飞控软件平台的搭建 141

6.4.1 嵌入式Linux系统构建 142

6.4.2 主机飞控板载设备驱动程序设计 147

6.4.3 设备驱动程序测试 153

6.5 飞控软件算法设计 154

6.5.1 主机飞控系统多任务飞控软件设计 154

6.5.2 从机飞控系统软件设计 159

6.5.3 飞控软件的核心算法 159

6.6 飞控系统测试与实验 169

6.6.1 飞控系统基本性能测试 169

6.6.2 飞行器飞行试验 176

参考文献 179