第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 双臂服务机器人研究现状及分析 2
1.2.1 日本双臂服务机器人 3
1.2.2 韩国双臂服务机器人 6
1.2.3 德国双臂服务机器人 8
1.2.4 美国双臂服务机器人 10
1.2.5 国内研究状况 11
1.2.6 研究现状分析 13
1.3 服务机器人双臂协调操作的研究 14
1.3.1 双臂协调运动及控制 14
1.3.2 双臂拟人运动规划 16
1.3.3 机器人系统Petri网建模 18
1.4 存在的问题 19
1.5 本书研究内容与创新点 20
1.5.1 研究内容 20
1.5.2 创新点 23
第2章 服务机器人双臂系统 24
2.1 引言 24
2.2 机器人整体结构 25
2.3 双臂软、硬件系统 27
2.3.1 双臂系统设计要求 27
2.3.2 双臂系统硬件组成 28
2.3.3 双臂系统软件架构 33
2.4 机器人视觉系统 34
2.5 本章小结 36
第3章 双臂运动学算法及标定 37
3.1 引言 37
3.2 双臂结构参数建模 39
3.2.1 三维空间位姿描述 39
3.2.2 连杆坐标系与齐次变换 40
3.2.3 旋转矩阵的欧拉角表示 42
3.3 双臂正运动学 44
3.4 双臂逆运动学 47
3.5 运动学算法实现 56
3.6 双臂运动学标定 58
3.6.1 手臂误差分析模型 58
3.6.2 手臂相对位置误差模型 61
3.6.3 双臂标定过程 64
3.7 本章小结 69
第4章 双臂协调运动规划 70
4.1 引言 70
4.2 单臂运动轨迹规划 71
4.2.1 关节空间轨迹规划 71
4.2.2 任务空间位姿规划 73
4.3 双臂协调运动学模型 82
4.3.1 雅可比矩阵及广义速度 82
4.3.2 双臂搬运刚体 82
4.3.3 双臂持钳运动 85
4.3.4 双臂操纵球铰物体 87
4.3.5 双臂螺栓装配运动 89
4.4 控制算法实现 90
4.4.1 单臂轨迹规划实现 90
4.4.2 双臂协调运动实现 93
4.5 本章小结 94
第5章 双臂拟人动作规划 95
5.1 引言 95
5.2 人体手臂运动机理 96
5.2.1 手臂解剖结构及自由度 96
5.2.2 人体手臂运动分析 99
5.3 机器人手臂拟人运动规划 102
5.3.1 手臂运动学约束 102
5.3.2 手臂拟人姿态生成 102
5.4 服务机器人双臂分析与拟人运动实现 103
5.4.1 机器人手臂结构特性分析 103
5.4.2 双臂姿态类人优化 105
5.4.3 双臂拟人运动实现 107
5.5 本章小结 109
第6章 双臂协调操作Petri网建模 111
6.1 引言 111
6.2 Petri网理论基础 112
6.2.1 Petri网基本概念 112
6.2.2 Petri网图形标识 113
6.2.3 Petri网基本性能 114
6.2.4 Petri网分析方法 115
6.3 手臂操作Petri网模型 116
6.3.1 手臂操作任务分类 116
6.3.2 单臂操作Petri网建模 118
6.3.3 双臂协调操作Petri网建模 119
6.3.4 双臂Petri网模型分析 120
6.4 双臂协调操作控制结构设计 122
6.5 本章小结 123
第7章 双臂协调操作实验与分析 124
7.1 引言 124
7.2 实验总体方案介绍 124
7.3 双臂协调操作运动及控制实验 125
7.3.1 双臂运动学及协调操作实验 125
7.3.2 双臂拟人动作实验 129
7.3.3 Petri网控制双臂操作实验 131
7.4 实验总结 132
7.5 本章小结 133
第8章 总结与展望 134
8.1 总结 134
8.2 展望 135
参考文献 137