第1章 绪论 1
1.1 机器人发展及定义 1
1.1.1 机器人发展简史 1
1.1.2 机器人的定义 5
1.2 机器人的组成与分类 6
1.2.1 机器人的组成 6
1.2.2 机器人的分类 7
1.3 机器人的技术参数 11
1.3.1 机器人的主要技术参数 11
1.3.2 ABB IRB1600-6/1.2技术参数 13
1.4 机器人的发展趋势 13
1.4.1 发展趋势 13
1.4.2 发展特点和涵盖内容 14
本章小结 15
习题 15
第2章 机器人的本体结构 16
2.1 串联机器人的结构 16
2.1.1 机座 17
2.1.2 臂部 17
2.1.3 腕部 20
2.1.4 末端执行器 23
2.1.5 机器人的驱动与传动 28
2.1.6 传动机构的定位与消隙技术 39
2.2 并联机器人的结构 42
2.2.1 并联机构概述 42
2.2.2 并联机器人的发展 43
2.2.3 并联机器人的应用 44
2.3 移动机器人的结构 45
2.3.1 车轮式移动机构 45
2.3.2 履带式移动机构 46
2.3.3 步行机器人 46
本章小结 47
习题 47
第3章 机器人运动学分析 49
3.1 机器人坐标系 49
3.1.1 固定坐标系 49
3.1.2 运动坐标系 50
3.1.3 位置描述 50
3.1.4 姿态描述 50
3.2 齐次坐标及变换 50
3.2.1 齐次坐标 50
3.2.2 齐次坐标变换 51
3.3 机器人位姿描述 57
3.3.1 连杆的位姿描述 57
3.3.2 手部的位姿描述 59
3.4 机器人位姿分析 60
3.4.1 连杆坐标系与连杆参数 60
3.4.2 连杆坐标变换矩阵 61
3.4.3 运动方程 62
3.5 串联机器人运动学分析 62
3.5.1 正向运动学 62
3.5.2 逆向运动学 66
3.5.3 运动学反解讨论 69
3.6 并联机器人机构位置分析 70
3.6.1 位置反解 70
3.6.2 位置正解 71
本章小结 76
习题 76
第4章 机器人动力学分析 79
4.1 串联机器人速度雅可比矩阵与速度分析 79
4.1.1 串联机器人速度雅可比矩阵 79
4.1.2 串联机器人速度分析 81
4.2 串联机器人静力学分析 83
4.2.1 机器人手臂的静力学 83
4.2.2 串联机器人力雅可比 85
4.2.3 串联机器人静力学的两类问题 86
4.3 机器人动力学分析 87
4.3.1 拉格朗日方程 87
4.3.2 牛顿-欧拉方程 91
4.3.3 关节空间和操作空间及动力学 94
4.4 并联机器人动力学分析 95
4.4.1 并联机器人动力学 95
4.4.2 RPY角描述方法 95
4.4.3 雅可比矩阵 96
4.4.4 并联机器人模型的建立 96
本章小结 101
习题 101
第5章 机器人传感器 103
5.1 机器人传感器分类和性能指标 103
5.1.1 机器人传感器定义 103
5.1.2 机器人传感器的分类 104
5.1.3 传感器性能指标 105
5.1.4 机器人传感器的要求与选择 107
5.2 机器人内部传感器 108
5.2.1 位置和角度传感器 109
5.2.2 速度（角速度）传感器 114
5.2.3 加速度传感器 116
5.2.4 倾斜角传感器 117
5.3 机器人外部传感器 118
5.3.1 视觉传感器 118
5.3.2 听觉传感器 120
5.3.3 触觉传感器 122
5.3.4 接近觉传感器 128
5.3.5 其他传感器 131
5.4 传感器融合 132
5.4.1 多传感器信息融合技术 132
5.4.2 多传感器融合应用实例 132
本章小结 133
习题 134
第6章 机器人控制系统 135
6.1 概述 135
6.2 机器人控制系统组成 137
6.3 驱动与运动控制系统 138
6.3.1 电动机驱动的系统动力学 138
6.3.2 运动控制系统 142
6.4 机器人位置控制 144
6.4.1 单关节位置控制 145
6.4.2 单关节控制器增益参数确定 148
6.4.3 单关节控制器误差分析 150
6.4.4 多关节位置控制 151
6.5 机器人力控制 152
6.5.1 基本概念 153
6.5.2 机器人手臂及环境的建模 156
6.5.3 基于位置控制的力控制方式 157
6.5.4 作业约束与控制策略 160
6.5.5 力/位混合控制 162
6.6 并联机器人控制 164
6.6.1 6-SPS平台机构分析和建模 164
6.6.2 6-SPS平台机构的神经网络PID控制 166
6.7 机器人变结构控制 167
6.7.1 变结构控制原理 167
6.7.2 机器人滑模变结构控制器 169
本章小结 171
习题 171
第7章 工业机器人运动规划 173
7.1 机器人轨迹规划概述 173
7.1.1 机器人轨迹的概念 173
7.1.2 轨迹规划的一般性问题 173
7.1.3 轨迹的生成方式 175
7.1.4 轨迹规划涉及的主要问题 175
7.2 插补方式分类 176
7.2.1 插补方式分类 176
7.2.2 机器人轨迹控制过程 176
7.3 机器人轨迹插值计算 177
7.3.1 直线插补 177
7.3.2 圆弧插补 178
7.3.3 定时插补与定距插补 180
7.3.4 关节空间插补 181
7.4 机器人手部路径的轨迹规划 189
7.4.1 操作对象的描述 189
7.4.2 作业的描述 189
7.5 移动机器人路径规划 191
7.5.1 移动机器人路径规划技术 191
7.5.2 移动机器人全局规划方法 192
7.5.3 移动机器人局部规划方法 193
本章小结 194
习题 195
第8章 机器人语言与编程 196
8.1 概述 196
8.2 机器人编程要求与语言类型 196
8.2.1 机器人编程要求 196
8.2.2 机器人编程语言类型 198
8.3 编程语言系统和基本功能 198
8.3.1 机器人语言系统 198
8.3.2 机器人语言系统的基本功能 198
8.4 常用的机器人编程语言 200
8.4.1 AL语言 201
8.4.2 VAL 3语言 202
8.4.3 IML语言 205
8.5 机器人的示教编程 205
8.5.1 示教编程特点 205
8.5.2 示教编程举例 206
8.6 机器人离线编程及其系统 210
8.6.1 机器人离线编程的特点 211
8.6.2 机器人离线编程系统的组成 211
8.6.3 离线编程系统的发展 213
本章小结 214
习题 214
第9章 机器人应用及发展趋势 215
9.1 机器人应用 215
9.1.1 工业机器人应用 215
9.1.2 服务机器人应用 216
9.1.3 空中机器人应用 216
9.1.4 医疗及康复机器人应用 217
9.1.5 教育机器人应用 217
9.1.6 救援机器人应用 218
9.2 未来机器人发展趋势 219
本章小结 221
习题 221
参考文献 222