引言 1
第1篇 机器人学基础 8
第1章 运动学 8
1.1 概述 8
1.2 位置与姿态表示 8
1.3 关节运动学 16
1.4 几何表示 20
1.5 工作空间 21
1.6 正向运动学 21
1.7 逆向运动学 23
1.8 正向微分运动学 24
1.9 逆向微分运动学 25
1.10 静力变换 25
1.11 结论与扩展阅读 25
参考文献 26
第2章 动力学 28
2.1 概述 29
2.2 空间矢量记法 30
2.3 正则方程 35
2.4 刚体系统动力学模型 36
2.5 运动树 40
2.6 运动环 46
2.7 结论与扩展阅读 49
参考文献 51
第3章 机构与驱动 54
3.1 概述 54
3.2 系统特征 55
3.3 运动学与动力学 56
3.4 串联机器人 58
3.5 并联机器人 59
3.6 机械结构 61
3.7 关节机构 62
3.8 机器人的性能 67
3.9 结论与扩展阅读 68
参考文献 69
第4章 传感与估计 71
4.1 感知过程 72
4.2 传感器 73
4.3 估计过程 76
4.4 表示方法 85
4.5 结论与扩展阅读 86
参考文献 87
第5章 运动规划 89
5.1 运动规划的概念 89
5.2 基于抽样的规划 91
5.3 替代算法 93
5.4 微分约束 96
5.5 扩展与变化 99
5.6 高级问题 101
5.7 结论与扩展阅读 104
参考文献 104
第6章 运动控制 108
6.1 运动控制简介 109
6.2 关节空间与操作空间控制 110
6.3 独立关节控制 111
6.4 PID控制 112
6.5 跟踪控制 114
6.6 计算转矩控制 116
6.7 自适应控制 119
6.8 最优和鲁棒控制 121
6.9 数字化实现 124
6.10 学习控制 126
参考文献 127
第7章 力控制 130
7.1 背景 130
7.2 间接力控制 132
7.3 交互作业 137
7.4 力／运动混合控制 142
7.5 结论与扩展阅读 146
参考文献 147
第8章 机器人体系结构与程序设计 150
8.1 概述 150
8.2 发展历程 151
8.3 体系结构组件 155
8.4 案例研究——GRACE 160
8.5 机器人体系结构设计艺术 162
8.6 结论与扩展阅读 163
参考文献 163
第9章 机器人智能推理方法 167
9.1 知识表示与推理 167
9.2 机器人的知识表示问题 171
9.3 动作规划 173
9.4 机器人学习 177
9.5 结论与扩展阅读 178
参考文献 179
第2篇 机器人结构 184
第10章 性能评价与设计标准 184
10.1 机器人设计流程 184
10.2 工作空间标准 185
10.3 灵巧性指标 188
10.4 其他性能指标 191
参考文献 194
第11章 运动学冗余机械臂 196
11.1 概述 196
11.2 面向任务的运动学 198
11.3 微分逆运动学 200
11.4 冗余度求解的优化法 204
11.5 冗余度求解的任务增广法 205
11.6 二阶冗余度求解 207
11.7 循环性 208
11.8 超冗余机械臂 208
11.9 结论与扩展阅读 211
参考文献 212
第12章 并联机器人 215
12.1 定义 215
12.2 并联机构的型综合 216
12.3 运动学 217
12.4 速度和精度分析 218
12.5 奇异分析 219
12.6 工作空间分析 220
12.7 静力学分析和静平衡 221
12.8 动力学分析 222
12.9 设计 222
12.10 应用实例 223
12.11 结论与扩展阅读 223
参考文献 223
第13章 具有柔性元件的机器人 228
13.1 具有柔性关节的机器人 228
13.2 具有柔性连杆的机器人 244
参考文献 252
第14章 模型识别 255
14.1 概述 255
14.2 运动学标定 257
14.3 惯性参数估计 262
14.4 可辨识性和数值调整 265
14.5 结论与扩展阅读 270
参考文献 271
第15章 机器人手 273
15.1 基本概念 273
15.2 机器人手的设计 274
15.3 驱动与传感技术 278
15.4 机器人手的建模与控制 280
15.5 应用与发展趋势 283
15.6 结论与扩展阅读 284
参考文献 284
第16章 有腿机器人 286
16.1 历史概述 286
16.2 周期性行走的分析 288
16.3 采用正动力学的双足机器人控制 290
16.4 采用ZMP方法的双足机器人 294
16.5 多腿机器人 299
16.6 其他的有腿机器人 304
16.7 性能指标 305
16.8 结论与未来发展趋势 307
参考文献 307
第17章 轮式机器人 310
17.1 概述 310
17.2 轮式机器人的移动性 311
17.3 轮式移动机器人的状态空间模型 316
17.4 轮式机器人的结构特性 319
17.5 轮式机器人的结构 321
17.6 结论 325
参考文献 325
第18章 微型和纳米机器人 326
18.1 概述 326
18.2 规模 328
18.3 微米-纳米级上的驱动器 329
18.4 微米-纳米级上的传感器 330
18.5 制造 332
18.6 微装配 334
18.7 微型机器人技术 339
18.8 纳米机器人技术 342
18.9 结论 351
参考文献 352