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第1章 绪论1

1.1机器人概述1

1.1.1机器人的产生与发展1

1.1.2机器人的定义2

1.2机器人的应用3

1.2.1民用机器人3

1.2.2军用机器人7

1.3机器人的分类9

1.4机器人的参考坐标系12

1.5机器人的技术参数13

1.6机器人学技术15

1.7参考文献17

第2章 机器人系统及设计方法18

2.1机器人系统的组成18

2.1.1机器人机构18

2.1.2机器人驱动器20

2.1.3机器人传感器27

2.1.4机器人视觉31

2.1.5机器人控制36

2.2机器人系统的设计方法39

2.2.1机器人系统设计的基本原则39

2.2.2机器人系统设计的阶段39

2.2.3机器人系统设计中问题的解决方法41

2.3参考文献42

第3章 机器人运动学43

3.1机器人位姿描述43

3.2齐次变换及运算46

3.2.1直角坐标变换46

3.2.2齐次坐标变换51

3.3串联机器人的运动学方程58

3.3.1机器人运动学方程及D-H表示法58

3.3.2机器人运动学方程的解72

3.4机器人微分运动及速度76

3.4.1机器人的微分变换及微分运动77

3.4.2机器人的雅可比矩阵84

3.5习题86

3.6参考文献88

第4章 机器人动力学89

4.1引言89

4.2牛顿—欧拉方程法89

4.2.1惯量张量89

4.2.2牛顿—欧拉方程91

4.2.3作用力和力矩93

4.2.4应用牛顿—欧拉方程法建立机器人机构动力学方程94

4.3拉格朗日方程法96

4.3.1拉格朗日方程96

4.3.2速度分析97

4.3.3动能98

4.3.4位能100

4.3.5动力学方程100

4.3.6应用拉格朗日方程法建立机器人机构动力学方程102

4.4凯恩方程法104

4.4.1广义速率、偏速度和偏角速度105

4.4.2凯恩方程107

4.4.3广义主动力108

4.4.4广义惯性力109

4.4.5应用凯恩方法建立机器人机构的动力学方程109

4.5习题114

4.6参考文献115

第5章 机器人的轨迹规划116

5.1概述116

5.1.1轨迹规划的任务116

5.1.2在两类空间的轨迹规划116

5.2在关节空间的轨迹规划118

5.2.1以三次多项式规划118

5.2.2以五次多项式规划120

5.2.3带抛物线过渡的线性规划121

5.2.4过中间点的轨迹规划124

5.3在直角坐标空间的轨迹规划128

5.4习题128

5.5参考文献129

第6章 并联机器人130

6.1并联机器人发展历史及特点130

6.1.1并联机构130

6.1.2并联机器人130

6.1.3组成并联机构的运动副132

6.1.4机器人机构的结构类型135

6.2并联机器人机构位置分析136

6.2.1位置反解136

6.2.2位置正解137

6.2.3并联机构的工程案例140

6.3并联机构的性能分析142

6.3.1机构运动分析142

6.3.2机构受力分析144

6.3.3机构的特殊形位分析147

6.3.4工作空间分析148

6.4参考文献152

第7章 轮式机器人154

7.1非完整系统154

7.2轮式移动机构154

7.2.1轮式移动机构的设计155

7.2.2轮式移动机构的选择标准156

7.2.3几种移动机构实例159

7.3轮式机器人的运动学和动力学162

7.3.1机器人的坐标系162

7.3.2机器人的运动学模型163

7.3.3机器人的动力学模型164

7.4轮式机器人的运动规划及其控制166

7.5参考文献168

第8章 多机器人系统169

8.1多机器人系统简介169

8.2一些典型的多机器人系统170

8.3多机器人系统的特点及主要研究内容170

8.3.1多机器人系统特点170

8.3.2多机器人系统主要研究内容171

8.4网络化机器人174

8.4.1研究意义174

8.4.2网络化机器人的体系结构及设计方法176

8.4.3网络化机器人研究内容和关键技术178

8.4.4网络化机器人的应用182

8.4.5网络化机器人面临的挑战185

8.5参考文献186

术语英汉对照表188

索引201