第1章 绪论 1
1.1 机器人的定义、应用与发展 2
1.1.1 机器人的应用 2
1.1.2 机器人的发展 4
1.2 服务机器人 8
1.3 服务机器人的结构与分类 10
1.3.1 服务机器人的结构 10
1.3.2 服务机器人的分类 12
1.4 服务机器人控制的主要内容 18
参考文献 19
第2章 服务机器人的移动机构 20
2.1 移动机构 21
2.1.1 单轮移动机构 21
2.1.2 两轮差动配合小万向轮机构 22
2.1.3 全向轮式移动机构 23
2.1.4 履带式移动机构 23
2.1.5 足式机构 24
2.2 设计举例 26
2.2.1 轮式移动服务机器人底盘 26
2.2.2 双足步行机器人 29
2.2.3 履带式机器人底盘 31
参考文献 35
第3章 服务机器人的执行单元 36
3.1 服务机器人的机械臂 37
3.1.1 四自由度机械臂 39
3.1.2 六自由度机械臂 42
3.2 机械手 46
3.2.1 二指机械手 46
3.2.2 三指机械手 49
3.2.3 五指机械手 52
3.3 其他执行单元 53
3.3.1 腕部 53
3.3.2 其他机械手 54
3.3.3 其他机械臂 55
参考文献 55
第4章 服务机器人的驱动与控制 56
4.1 电机的选择与分类 57
4.2 电机的控制 61
4.2.1 直流电机的基本特性 61
4.2.2 转速控制 61
4.2.3 转向控制 64
4.2.4 电机控制实例 68
4.3 服务机器人的控制 70
4.3.1 经典PID控制 70
4.3.2 智能PID整定概述 74
参考文献 79
第5章 服务机器人的运动分析 80
5.1 服务机器人的位置运动学 81
5.1.1 位置方位描述 81
5.1.2 位置信息与传感器 82
5.1.3 坐标变换 86
5.1.4 齐次变换及运算 92
5.2 服务机器人的微分运动与动力学分析 94
5.2.1 底盘运动学分析——双轮 94
5.2.2 底盘运动学分析——全向轮 96
5.3 服务机器人的正逆运动学问题 104
5.3.1 刚体的描述 105
5.3.2 正逆运动学问题 106
5.3.3 机械臂的正逆运动学 107
参考文献 111
第6章 服务机器人的路径规划 112
6.1 服务机器人的路径规划分类 113
6.1.1 离线路径规划 114
6.1.2 在线路径规划 115
6.1.3 其他路径规划算法 117
6.2 经典路径规划方法 118
6.2.1 人工势场法 118
6.2.2 A＊算法 122
6.2.3 遗传算法 128
6.3 服务机器人路径规划优化 135
6.3.1 人工势场法的改进 135
6.3.2 A＊算法的改进 137
6.3.3 遗传算法的改进 140
6.3.4 服务机器人路径规划技术发展 142
参考文献 143
第7章 服务机器人的感知 145
7.1 服务机器人的感知 147
7.1.1 内部感知单元 148
7.1.2 外部感知单元 151
7.1.3 特殊感知单元 156
7.2 机器视觉 158
7.2.1 机器视觉的组成 159
7.2.2 机器视觉的工作原理 161
7.2.3 机器视觉在服务机器人上的应用 168
参考文献 172
第8章 服务机器人的操作系统 173
8.1 服务机器人的操作系统概述 174
8.1.1 服务机器人操作系统的概述 174
8.1.2 服务机器人操作系统的关键技术 176
8.2 ROS及其应用 178
8.2.1 ROS的基本概念 179
8.2.2 ROS的应用 188
参考文献 194
第9章 发展与展望 195
9.1 发展 196
9.2 比赛促进技术提升 198
9.3 未来展望 205
参考文献 208
索引 209