服務(wù)機器人系統(tǒng)設(shè)計

第1 章　緒論　/ 1 

　1.1　機器人的定義、應(yīng)用與發(fā)展　/ 2 

　　　1.1.1　機器人的應(yīng)用　/ 2 

　　　1.1.2　機器人的發(fā)展　/ 4 

　1.2　服務(wù)機器人　/ 8 

　1.3　服務(wù)機器人的結(jié)構(gòu)與分類　/ 10 

　　　1.3.1　服務(wù)機器人的結(jié)構(gòu)　/ 10 

　　　1.3.2　服務(wù)機器人的分類　/ 12 

　1.4 　服務(wù)機器人控制的主要內(nèi)容　/ 18 

　參考文獻　/ 19 

第2 章　服務(wù)機器人的移動機構(gòu)　/ 20 

　2.1　移動機構(gòu)　/ 21 

　　　2.1.1　單輪移動機構(gòu)　/ 21 

　　　2.1.2　兩輪差動配合小萬向輪機構(gòu)　/ 22 

　　　2.1.3　全向輪式移動機構(gòu)　/ 23 

　　　2.1.4　履帶式移動機構(gòu)　/ 23 

　　　2.1.5　足式機構(gòu)　/ 24 

　2.2　設(shè)計舉例　/ 26 

　　　2.2.1　輪式移動服務(wù)機器人底盤　/ 26 

　　　2.2.2　雙足步行機器人　/ 29 

　　　2.2.3　履帶式機器人底盤　/ 31 

　參考文獻　/ 35 

第3 章　服務(wù)機器人的執(zhí)行單元　/ 36 

　3.1　服務(wù)機器人的機械臂　/ 37 

　　　3.1.1　四自由度機械臂　/ 39 

　　　3.1.2　六自由度機械臂　/ 42 

　3.2　機械手　/ 46 

　　　3.2.1　二指機械手　/ 46 

　　　3.2.2　三指機械手　/ 49 

　　　3.2.3　五指機械手　/ 52 

　3.3　其他執(zhí)行單元　/ 53 

　　　3.3.1　腕部　/ 53 

　　　3.3.2　其他機械手　/ 54 

　　　3.3.3　其他機械臂 　/ 55 

　參考文獻　/ 55 

第4 章　服務(wù)機器人的驅(qū)動與控制　/ 56 

　4.1　電機的選擇與分類　/ 57 

　4.2　電機的控制　/ 61 

　　　4.2.1　直流電機的基本特性　/ 61 

　　　4.2.2　轉(zhuǎn)速控制 　/ 61 

　　　4.2.3　轉(zhuǎn)向控制　/ 64 

　　　4.2.4　電機控制實例　/ 68 

　4.3　服務(wù)機器人的控制　/ 70 

　　　4.3.1　經(jīng)典PID 控制　/ 70 

　　　4.3.2　智能PID 整定概述　/ 74 

　參考文獻　/ 79 

第5 章　服務(wù)機器人的運動分析　/ 80 

　5.1　服務(wù)機器人的位置運動學(xué)　/ 81 

　　　5.1.1　位置方位描述　/ 81 

　　　5.1.2　位置信息與傳感器　/ 82 

　　　5.1.3　坐標變換　/ 86 

　　　5.1.4　齊次變換及運算　/ 92 

　5.2　服務(wù)機器人的微分運動與動力學(xué)分析　/ 94 

　　　5.2.1　底盤運動學(xué)分析——雙輪　/ 94 

　　　5.2.2　底盤運動學(xué)分析——全向輪　/ 96 

　5.3　服務(wù)機器人的正逆運動學(xué)問題　/ 104 

　　　5.3.1　剛體的描述　/ 105 

　　　5.3.2　正逆運動學(xué)問題 　/ 106 

　　　5.3.3　機械臂的正逆運動學(xué)　/ 107 

　參考文獻　/ 111 

第6 章　服務(wù)機器人的路徑規(guī)劃　/ 112 

　6.1　服務(wù)機器人的路徑規(guī)劃分類　/ 113 

　　　6.1.1　離線路徑規(guī)劃　/ 114 

　　　6.1.2　在線路徑規(guī)劃　/ 115 

　　　6.1.3　其他路徑規(guī)劃算法　/ 117 

　6.2　經(jīng)典路徑規(guī)劃方法　/ 118 

　　　6.2.1　人工勢場法　/ 118 

　　　6.2.2　A* 算法　/ 122 

　　　6.2.3　遺傳算法　/ 128 

　6.3　服務(wù)機器人路徑規(guī)劃優(yōu)化　/ 135 

　　　6.3.1　人工勢場法的改進　/ 135 

　　　6.3.2　A* 算法的改進　/ 137 

　　　6.3.3　遺傳算法的改進　/ 140 

　　　6.3.4　服務(wù)機器人路徑規(guī)劃技術(shù)發(fā)展　/ 142 

　參考文獻　/ 143 

第7 章　服務(wù)機器人的感知　/ 145 

　7.1　服務(wù)機器人的感知　/ 147 

　　　7.1.1　內(nèi)部感知單元　/ 148 

　　　7.1.2　外部感知單元　/ 151 

　　　7.1.3　特殊感知單元　/ 156 

　7.2　機器視覺　/ 158 

　　　7.2.1　機器視覺的組成　/ 159 

　　　7.2.2　機器視覺的工作原理　/ 161 

　　　7.2.3　機器視覺在服務(wù)機器人上的應(yīng)用　/ 168 

　參考文獻　/ 172 

第8 章　服務(wù)機器人的操作系統(tǒng)　/ 173 

　8.1　服務(wù)機器人的操作系統(tǒng)概述　/ 174 

　　　8.1.1　服務(wù)機器人操作系統(tǒng)的概述　/ 174 

　　　8.1.2　服務(wù)機器人操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)　/ 176 

　8.2　ROS 及其應(yīng)用　/ 178 

　　　8.2.1　ROS 的基本概念　/ 179 

　　　8.2.2　ROS 的應(yīng)用　/ 188 

　參考文獻　/ 194 

第9 章　發(fā)展與展望　/ 195 

　9.1　發(fā)展　/ 196 

　9.2　比賽促進技術(shù)提升　/ 198 

　9.3　未來展望　/ 205 

　參考文獻　/ 208 

索引　/ 209