機(jī)器人工程基礎(chǔ)

前言第1章概述111機(jī)器人的定義和發(fā)展歷史1111機(jī)器人的定義1112機(jī)器人的發(fā)展歷史212機(jī)器人的分類4121工業(yè)機(jī)器人4122服務(wù)機(jī)器人8123特種機(jī)器人1013機(jī)器人的功能和構(gòu)成12131機(jī)器人的功能12132機(jī)器人的構(gòu)成12思考題16第2章機(jī)器人數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1721描述和變換17211位置和姿態(tài)的描述17212坐標(biāo)系映射18213平移旋轉(zhuǎn)變換2022線速度和角速度21221線速度22222角速度22223剛體的線速度和角速度2323剛體的加速度24231線加速度24232角加速度2524平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的力學(xué)方程25241慣性張量25242Newton方程和Euler方程26思考題27第3章機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)2931傳動(dòng)機(jī)構(gòu)29311齒輪傳動(dòng)29312絲杠30313帶傳動(dòng)31314連桿傳動(dòng)32315減速裝置3332機(jī)械臂的構(gòu)型35321連桿和關(guān)節(jié)35322關(guān)節(jié)的自由度38323機(jī)械臂的基本結(jié)構(gòu)4033機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)41331正運(yùn)動(dòng)學(xué)41332DH建模實(shí)例45333逆運(yùn)動(dòng)學(xué)48334工作空間5534動(dòng)力學(xué)56341 NewtonEuler遞推方法56342迭代形式與封閉形式的動(dòng)力學(xué)方程58343動(dòng)力學(xué)方程應(yīng)用舉例58思考題61第4章機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)——電動(dòng)機(jī)6241概述6242有刷直流電動(dòng)機(jī)63421有刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理64422有刷直流電動(dòng)機(jī)的控制方法6843步進(jìn)電動(dòng)機(jī)70431步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理71432步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方法7344永磁同步電動(dòng)機(jī)73441永磁同步電動(dòng)機(jī)的工作原理74442永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制方法7745舵機(jī)81451舵機(jī)的結(jié)構(gòu)82452舵機(jī)的工作原理82453舵機(jī)的選型84思考題84第5章機(jī)器人的傳感器和感知8651概述8652傳感器的分類8653內(nèi)部傳感器87531位置和角度測(cè)量87532線速度和角速度測(cè)量92533加速度和角加速度測(cè)量93534姿態(tài)測(cè)量96535坐標(biāo)位置傳感器9854外部傳感器100541視覺(jué)傳感器100542觸覺(jué)傳感器103543力覺(jué)傳感器106544接近覺(jué)傳感器108545距離傳感器110546聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)傳感器11355傳感器融合應(yīng)用示例115思考題118第6章機(jī)器人控制器11961控制器的功能11962控制器的結(jié)構(gòu)12163運(yùn)動(dòng)規(guī)劃123631關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃123632操作空間的軌跡規(guī)劃12664機(jī)器人編程127641機(jī)器人編程級(jí)別128642機(jī)器人語(yǔ)言的功能12965控制系統(tǒng)中的通信131651RS232131652USB132653Ethernet133654WiFi134655藍(lán)牙135656IrDA135657CAN136思考題137第7章機(jī)器人操作系統(tǒng)13871概述138711為什么使用機(jī)器人操作系統(tǒng)139712ROS的特點(diǎn)140713ROS的版本14172ROS入門142721計(jì)算圖143722ROS的文件系統(tǒng)146723ROS的開(kāi)源社區(qū)147724安裝ROS147725ROS的啟動(dòng)與命令工具150726ROS實(shí)踐15173進(jìn)一步理解ROS中的概念和機(jī)制156731節(jié)點(diǎn)156732話題157733服務(wù)160734動(dòng)作161735參數(shù)161736命名16374ROS的編程應(yīng)用164741構(gòu)建系統(tǒng)164742話題編程流程172743服務(wù)編程流程179744動(dòng)作編程流程182思考題186第8章機(jī)械臂應(yīng)用示例18781機(jī)械臂簡(jiǎn)介18882機(jī)械臂建模189821ROS中的機(jī)器人模型189822URDF文件編寫192823AUBO機(jī)械臂模型代碼解讀197824改進(jìn)URDF模型20283機(jī)械臂仿真204831RViz平臺(tái)204832Moveit!架構(gòu)205833RViz+Moveit!仿真過(guò)程20784機(jī)械臂運(yùn)行實(shí)驗(yàn)210841系統(tǒng)連接與搭建210842機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制211843視覺(jué)抓取實(shí)現(xiàn)212思考題214參考文獻(xiàn)215