機(jī)器人控制技術(shù)

前言
第1章緒論1
1.1機(jī)器人概述1
1.1.1機(jī)器人的起源1
1.1.2機(jī)器人的定義與特點(diǎn)2
1.1.3機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3
1.2機(jī)器人分類6
1.3機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)9
第2章機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析13
2.1位姿描述與坐標(biāo)變換13
2.1.1位置和姿態(tài)的表示13
2.1.2坐標(biāo)變換15
2.1.3齊次坐標(biāo)變換16
2.1.4通用旋轉(zhuǎn)變換18
2.2姿態(tài)的歐拉角描述20
2.3連桿描述與DH參數(shù)22
2.4典型機(jī)械臂結(jié)構(gòu)及正運(yùn)動學(xué)25
2.4.1RRR平面三連桿25
2.4.2RRR擬人臂26
2.4.3RRR球形腕26
2.4.4RRP球形臂28
2.5逆運(yùn)動學(xué)問題30
2.5.1平面三連桿的求解30
2.5.2擬人臂的求解31
2.5.3球形腕的求解32
2.5.4球形臂的求解33
2.6典型6R工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)實例34
2.6.1工業(yè)機(jī)器人 DH建模37
2.6.2工業(yè)機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)分析38
2.6.3工業(yè)機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)分析40
習(xí)題44
第3章機(jī)器人坐標(biāo)系標(biāo)定48
3.1機(jī)器人坐標(biāo)系標(biāo)定概述48
3.2機(jī)器人工具坐標(biāo)系的標(biāo)定48
3.2.1機(jī)器人坐標(biāo)系的定義48
3.2.2工具坐標(biāo)系的標(biāo)定50
3.2.3工件坐標(biāo)系的標(biāo)定52
3.3標(biāo)定實例55
習(xí)題58
第4章機(jī)器人操作臂軌跡規(guī)劃59
4.1機(jī)器人軌跡規(guī)劃基本概念59
4.2關(guān)節(jié)空間路徑規(guī)劃62
4.2.1多項式路徑規(guī)劃62
4.2.2拋物線擬合線性插值路徑規(guī)劃64
4.3笛卡兒空間路徑規(guī)劃67
4.3.1軌跡規(guī)劃的基本描述67
4.3.2空間直線位置插值68
4.3.3空間圓弧位置插值68
4.3.4升降速控制69
4.3.5姿態(tài)插值69
習(xí)題71
第5章機(jī)器人動力學(xué)72
5.1雅可比矩陣與速度變換72
5.1.1雅可比矩陣72
5.1.2兩關(guān)節(jié)機(jī)器人雅可比矩陣73
5.1.3六關(guān)節(jié)機(jī)器人雅可比矩陣74
5.1.4奇異性74
5.2靜力學(xué)分析與力雅可比矩陣75
5.2.1靜力學(xué)分析75
5.2.2力雅可比矩陣77
5.3機(jī)器人動力學(xué)建模79
5.3.1拉格朗日方程79
5.3.2兩關(guān)節(jié)機(jī)器人動力學(xué)建模80
5.3.3桁架機(jī)器人動力學(xué)83
5.4關(guān)節(jié)空間和操作空間動力學(xué)85
5.5一般關(guān)節(jié)空間動力學(xué)86
習(xí)題87
第6章機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動與線性控制89
6.1機(jī)器人控制概述89
6.1.1機(jī)器人控制方式89
6.1.2機(jī)器人位置控制90
6.1.3二階線性系統(tǒng)91
6.2機(jī)器人傳感器92
6.2.1機(jī)器人傳感器分類92
6.2.2常見的內(nèi)部傳感器93
6.2.3機(jī)器人外部傳感器94
6.3關(guān)節(jié)驅(qū)動與位置控制95
6.3.1直流電動機(jī)模型95
6.3.2單關(guān)節(jié)建模96
6.3.3單關(guān)節(jié)位置比例控制97
6.3.4交流伺服電動機(jī)與驅(qū)動99
6.4工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)舉例102
6.4.1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)102
6.4.2PUMA560機(jī)器人工作原理103
習(xí)題104
第7章機(jī)器人非線性控制105
7.1非線性控制基礎(chǔ)105
7.2李雅普諾夫穩(wěn)定性理論107
7.2.1穩(wěn)定性基本概念108
7.2.2李雅普諾夫直接法108
7.3PD位置控制113
7.4操作臂的非線性跟蹤控制117
7.4.1前饋PD控制117
7.4.2計算力矩控制120
習(xí)題122
第8章機(jī)器人的力控制123
8.1質(zhì)量彈簧系統(tǒng)力控制123
8.2約束運(yùn)動125
8.3力/位置混合控制127
8.4阻抗控制130
8.5力控實例132
8.5.1力/位置混合控制實例132
8.5.2阻抗控制實例132
習(xí)題134
第9章機(jī)器人視覺136
9.1機(jī)器人視覺概述136
9.1.1視覺系統(tǒng)137
9.1.2視覺傳感器138
9.2視覺算法與圖像處理139
9.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)139
9.2.2灰度值變換139
9.2.3圖像平滑140
9.2.4傅里葉變換142
9.2.5幾何變換143
9.2.6圖像分割146
9.2.7特征提取146
9.2.8形態(tài)學(xué)148
9.2.9邊緣提取150
9.33D視覺技術(shù)153
9.3.1攝像機(jī)模型和參數(shù)153
9.3.2攝像機(jī)標(biāo)定154
9.3.3雙目立體視覺155
9.3.4光片技術(shù)156
9.3.5結(jié)構(gòu)光技術(shù)157
9.3.6焦距深度技術(shù)158
9.3.7飛行時間技術(shù)159
9.4機(jī)器人視覺實例160
9.4.1軟硬件平臺161
9.4.2系統(tǒng)配置162
9.4.3眼手標(biāo)定162
9.4.4工件的二維圖像處理163
9.4.5參考系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換163
習(xí)題164
參考文獻(xiàn)166