第1章 概述 1
1.1背景 1
1.2操作臂的力学与控制 3
1.3符号 10
参考文献 10
习题 11
编程练习 12
MATLAB练习 12
第2章 空间描述和变换 13
2.1引言 13
2.2描述：位置、姿态与位姿 13
2.3映射：从一个坐标系到另一坐标系的变换 15
2.4算子：平移、旋转和变换 20
2.5总结和说明 23
2.6变换的计算 23
2.7变换方程 25
2.8其他姿态描述 27
2.9自由矢量的变换 35
2.10计算问题 36
参考文献 37
习题 38
编程练习 42
MATLAB练习 43
第3章 操作臂运动学 44
3.1引言 44
3.2连杆的描述 44
3.3连杆连接的描述 46
3.4连杆坐标系的定义 47
3.5操作臂运动学 52
3.6驱动器空间、关节空间和笛卡儿空间 54
3.7实例：两种工业机器人的运动学问题 54
3.8坐标系的标准命名 61
3.9工具的位置 63
3.10计算问题 63
参考文献 64
习题 64
编程练习 69
MATLAB练习 70
第4章 操作臂逆运动学 71
4.1引言 71
4.2解的存在性 71
4.3当n＜6时操作臂子空间的描述 74
4.4代数解法和几何解法 75
4.5简化成多项式的代数解法 78
4.6三轴相交的Pieper解法 79
4.7操作臂逆运动学实例 81
4.8标准坐标系 87
4.9操作臂求解 88
4.10重复精度和精度 88
4.11计算问题 89
参考文献 89
习题 90
编程练习 93
MATLAB练习 94
第5章 雅可比：速度和静力 95
5.1引言 95
5.2时变位置和姿态的符号表示 95
5.3刚体的线速度和角速度 97
5.4对角速度的进一步研究 98
5.5机器人连杆的运动 101
5.6连杆之间的速度“传递” 101
5.7雅可比 105
5.8奇异性 106
5.9操作臂的静力 108
5.10力域中的雅可比 110
5.11速度和静力的笛卡儿变换 111
参考文献 112
习题 112
编程练习 115
MATLAB练习 115
第6章 操作臂动力学 117
6.1引言 117
6.2刚体的加速度 117
6.3质量分布 118
6.4牛顿方程和欧拉方程 121
6.5牛顿-欧拉递推动力学方程 122
6.6迭代形式与封闭形式 125
6.7封闭形式的动力学方程应用举例 125
6.8操作臂动力学方程的结构 128
6.9操作臂动力学的拉格朗日方程 129
6.10笛卡儿空间中的操作臂动力学 132
6.11考虑非刚体影响 134
6.12动力学仿真 134
6.13计算问题 135
参考文献 137
习题 138
编程练习 141
MATLAB练习 142
第7章 轨迹生成 144
7.1引言 144
7.2关于路径描述和路径生成的综述 144
7.3关节空间的规划方法 145
7.4笛卡儿空间规划方法 155
7.5笛卡儿路径的几何问题 157
7.6路径的实时生成 158
7.7使用机器人编程语言描述路径 160
7.8使用动力学模型的路径规划 160
7.9无碰撞路径规划 160
参考文献 161
习题 162
编程练习 163
MATLAB练习 164
第8章 操作臂的机构设计 165
8.1引言 165
8.2基于任务需求的设计 165
8.3运动学构型 167
8.4工作空间属性的定量方法 172
8.5冗余结构与闭链结构 174
8.6驱动方案 175
8.7刚度与变形 177
8.8位置检测 180
8.9光学编码器 181
8.10力传感 183
参考文献 185
习题 186
编程练习 190
MATLAB练习 190
第9章 操作臂的线性控制 192
9.1引言 192
9.2反馈与闭环控制 192
9.3二阶线性系统 193
9.4二阶系统的控制 198
9.5控制规律的分解 199
9.6轨迹跟踪控制 200
9.7抑制干扰 201
9.8连续控制与离散时间控制 202
9.9单关节的建模和控制 203
9.10工业机器人控制器的结构 207
参考文献 208
习题 208
编程练习 210
MATLAB练习 210
第10章 操作臂的非线性控制 212
10.1引言 212
10.2非线性系统和时变系统 212
10.3多输入多输出控制系统 214
10.4操作臂的控制问题 215
10.5实际问题 216
10.6当前工业机器人控制系统 219
10.7李雅普诺夫稳定性分析 221
10.8基于笛卡儿坐标的控制系统 223
10.9自适应控制 227
参考文献 232
习题 234
编程练习 236
第11章 操作臂的力控制 237
11.1引言 237
11.2工业机器人在装配作业中的应用 237
11.3部分约束任务中的控制坐标系 237
11.4力/位混合控制问题 241
11.5质量-弹簧系统的力控制 242
11.6力/位混合控制方法 244
11.7当前工业机器人控制方法 247
参考文献 249
习题 249
编程练习 251
第12章 机器人编程语言及编程系统 253
12.1引言 253
12.2可编程机器人的三个发展水平 253
12.3应用实例 255
12.4机器人编程语言的必要条件 256
12.5机器人编程语言的特殊问题 259
参考文献 261
习题 261
编程练习 262
第13章 离线编程系统 263
13.1引言 263
13.2离线编程系统的要点 264
13.3 PILOT仿真器 268
13.4离线编程系统的自动子 274
任务 274
参考文献 275
习题 276
编程练习 276
附录A 三角恒等式 277
附录B 24种转角排列设定法 278
附录C 逆运动学公式 280
部分习题答案 281
索引 287