第1章 基础知识 1
1.1 引言 1
1.2什么是机器人 1
1.3机器人的分类 2
1.4什么是机器人学 3
1.5机器人的发展历史 3
1.6机器人的优缺点 4
1.7机器人的组成部件 5
1.8机器人的自由度 7
1.9机器人关节 9
1.10机器人的坐标 9
1.11机器人的参考坐标系 11
1.12机器人的编程模式 12
1.13机器人的性能指标 13
1.14机器人的工作空间 14
1.15机器人语言 14
1.16机器人的应用 17
1.17其他机器人及应用 21
1.18机器人的社会问题 22
1.19小结 22
参考文献 23
习题 24
第2章 机器人位置运动学 26
2.1 引言 26
2.2机器人机构 26
2.3机器人运动学的矩阵表示 27
2.4齐次变换矩阵 34
2.5变换的表示 34
2.6变换矩阵的逆 43
2.7机器人的正逆运动学 48
2.8机器人正运动学方程的D-H表示法 60
2.9机器人的逆运动学解 68
2.10机器人的逆运动学编程 72
2.11机器人的退化和灵巧特性 73
2.12 D-H表示法的基本问题 74
2.13设计项目1：三自由度机器人 76
2.14小结 77
参考文献 78
习题 78
第3章 微分运动和速度 85
3.1 引言 85
3.2微分关系 85
3.3雅可比矩阵 86
3.4坐标系的微分运动 88
3.5微分变化的解释 92
3.6坐标系之间的微分变化 93
3.7机器人及机器人手坐标系的微分运动 95
3.8雅可比矩阵的计算 95
3.9如何建立雅可比矩阵和微分算子之间的关联 98
3.10雅可比矩阵求逆 99
3.11设计项目 103
3.12小结 103
参考文献 104
习题 104
第4章 动力学分析和力 107
4.1 引言 107
4.2拉格朗日力学的简单回顾 108
4.3有效转动惯量 114
4.4多自由度机器人的动力学方程 115
4.5机器人的静力分析 125
4.6坐标系间力和力矩的变换 127
4.7设计项目 129
4.8小结 129
参考文献 129
习题 130
第5章 轨迹规划 132
5.1 引言 132
5.2路径与轨迹 132
5.3关节空间描述与直角坐标空间描述 132
54轨迹规划的基本原理 134
5.5关节空间的轨迹规划 137
5.6直角坐标空间的轨迹规划 148
5.7连续轨迹记录 152
5.8设计项目 152
5.9小结 153
参考文献 153
习题 154
第6章 驱动器 155
6.1 引言 155
6.2驱动系统的性能 155
6.3驱动系统的比较 159
6.4液压驱动器 159
6.5气动装置 165
6.6电动机 165
6.7电机的微处理器控制 184
6.8磁致伸缩驱动器 187
6.9形状记忆金属 187
6.10减速器 188
6.11设计项目1 190
6.12设计项目2 191
6.13小结 192
参考文献 192
习题 193
第7章 传感器 194
7.1 引言 194
7.2传感器特性 194
7.3位置传感器 196
7.4速度传感器 203
7.5加速度传感器 204
7.6力和压力传感器 204
7力矩传感器 205
7.8微动开关 206
7.9可见光和红外传感器 206
7.10接触和触觉传感器 206
7.11接近觉传感器 208
7.12测距仪 210
7.13嗅觉传感器 212
7.14视觉系统 213
7.15语音识别装置 213
7.16语音合成器 213
7.17远程中心柔顺装置 214
7.18设计项目 216
7.19小结 217
参考文献 217
第8章 视觉系统图像处理和分析 218
8.1 引言 218
82图像处理与图像分析 218
8.3二维和三维图像 218
8.4什么是图像 219
8.5图像的获取 219
8.6数字图像 223
8.7频域和空域 223
8.8信号的傅里叶变换及其频谱 223
8.9图像的频谱：噪声和边缘 225
8.10空域操作：卷积掩模 226
8.11采样和量化 229
8.12采样理论 231
8.13图像处理技术 233
8.14图像直方图 234
8.15阈值 235
8.16连通性 235
8.17降噪 237
8.18边缘检测 241
8.19 Hough变换 244
8.20图像分割 246
8.21基于区域增长和区域分解的分割 247
8.22二值形态操作 248
8.23灰度形态操作 251
8.24图像分析 252
8.25基于特征的物体识别 252
8.26视觉系统中的深度测量 260
8.27特殊照明 262
8.28图像数据压缩 263
8.29实时图像处理 265
8.30启发式方法 265
8.31视觉系统的应用 265
8.32设计项目 266
8.33小结 267
参考文献 267
习题 268
第9章 模糊逻辑控制 271
9.1 引言 271
9.2模糊控制需要什么 272
9.3清晰值与模糊值 273
9.4模糊集合：隶属度与真值度 273
9.5模糊化 274
9.6模糊推理规则库 275
9.7清晰化 276
9.8模糊逻辑控制器的仿真 280
9.9模糊逻辑在机器人中的应用 281
9.10设计项目 285
9.11小结 285
参考文献 285
习题 286
附录A 287
A.1 矩阵代数及其符号表示方法的回顾 287
A.2由正弦、余弦或正切值来计算角度 291
习题 293