第1章 绪论 1
1.1 机器人的发展 1
1.2 机器人的组成 4
1.2.1 机械本体结构 5
1.2.2 机器人传感器 6
1.2.3 驱动装置 7
1.2.4 控制系统 8
1.2.5 机器人技术指标 9
1.3 机器人视觉伺服控制系统 10
1.4 视觉伺服控制技术 15
1.5 本章小结 17
第2章 视觉信息获取与处理 18
2.1 数字图像模型描述 18
2.1.1 数字图像获取 18
2.1.2 图像形成模型 20
2.1.3 数字图像表示 20
2.2 数字图像处理 22
2.2.1 灰度变换 22
2.2.2 数学形态学 26
2.3 相机标定 34
2.3.1 坐标转换 34
2.3.2 相机针孔模型及其成像原理 37
2.3.3 相机张氏棋盘标定方法 39
2.4 目标物特征提取与跟踪 43
2.4.1 角点检测 43
2.4.2 SIFT算法 45
2.4.3 边缘检测 46
2.4.4 哈夫变换 51
2.4.5 目标跟踪算法概述 53
2.4.6 Mean Shift跟踪算法 54
2.5 本章小结 56
第3章 位置与姿态描述 57
3.1 二维空间位姿描述 57
3.2 三维空间位姿描述 59
3.2.1 位置矢量和旋转矩阵 59
3.2.2 齐次变换矩阵 61
3.2.3 描述旋转变换的方法 66
3.2.4 单位四元数 69
3.3 三维重构 74
3.3.1 相机参数及坐标系 75
3.3.2 对极几何 77
3.3.3 基础矩阵 78
3.3.4 八点算法 78
3.3.5 本质矩阵 80
3.3.6 三维点的还原 81
3.4 本章小结 82
第4章 视觉伺服控制器 83
4.1 概述 83
4.2 基于图像的视觉伺服（IBVS） 85
4.2.1 图像雅可比矩阵 85
4.2.2 稳定性分析 91
4.2.3 多相机立体视觉系统 92
4.2.4 图像点的圆柱坐标系表示 93
4.2.5 非透视投影模型 93
4.3 基于位置的视觉伺服（PBVS） 95
4.4 经典视觉伺服控制器存在的问题 98
4.4.1 基于图像的视觉伺服存在的问题 98
4.4.2 基于位置的视觉伺服存在的问题 102
4.5 高级视觉伺服控制器 102
4.5.1 混合视觉伺服 102
4.5.2 分区视觉伺服 104
4.5.3 切换视觉伺服 104
4.6 本章小结 105
第5章 基于几何形状的视觉伺服控制 106
5.1 概述 106
5.2 平面几何形状 108
5.2.1 线段特征 109
5.2.2 直线特征 110
5.2.3 圆特征 112
5.3 立体几何形状 118
5.3.1 球体特征 118
5.3.2 圆柱特征 123
5.4 本章小结 128
第6章 路径规划方法 130
6.1 常规路径规划方法 130
6.1.1 直线路径 130
6.1.2 多维路径 131
6.2 基于势场法的路径规划 133
6.3 基于多项式优化的路径规划 137
6.3.1 参数化模型 138
6.3.2 多约束和限制问题 140
6.3.3 基于几何实体的多约束路径规划示例 147
6.4 本章小结 151
第7章 机器人控制方法 152
7.1 机器人建模 152
7.1.1 机器人运动学分析 152
7.1.2 机器人动力学分析 160
7.1.3 机器人运动雅可比矩阵 163
7.2 独立关节控制 165
7.2.1 关节驱动方式及模型 165
7.2.2 关节位置控制 166
7.2.3 关节速度控制 167
7.3 机械臂动力学控制方法 167
7.3.1 机械臂线性化模型 168
7.3.2 常用动力学控制方法 169
7.4 机械臂视觉伺服控制方法 170
7.4.1 视觉伺服中模型不确定性的处理 172
7.4.2 视觉伺服中约束的处理 173
7.5 本章小结 174
参考文献 175