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第1章 绪论1

1.1 研究背景及意义1

1.2 双臂服务机器人研究现状及分析2

1.2.1 日本双臂服务机器人3

1.2.2 韩国双臂服务机器人6

1.2.3 德国双臂服务机器人8

1.2.4 美国双臂服务机器人10

1.2.5 国内研究状况11

1.2.6 研究现状分析13

1.3 服务机器人双臂协调操作的研究14

1.3.1 双臂协调运动及控制14

1.3.2 双臂拟人运动规划16

1.3.3 机器人系统Petri网建模18

1.4 存在的问题19

1.5 本书研究内容与创新点20

1.5.1 研究内容20

1.5.2 创新点23

第2章 服务机器人双臂系统24

2.1 引言24

2.2 机器人整体结构25

2.3 双臂软、硬件系统27

2.3.1 双臂系统设计要求27

2.3.2 双臂系统硬件组成28

2.3.3 双臂系统软件架构33

2.4 机器人视觉系统34

2.5 本章小结36

第3章 双臂运动学算法及标定37

3.1 引言37

3.2 双臂结构参数建模39

3.2.1 三维空间位姿描述39

3.2.2 连杆坐标系与齐次变换40

3.2.3 旋转矩阵的欧拉角表示42

3.3 双臂正运动学44

3.4 双臂逆运动学47

3.5 运动学算法实现56

3.6 双臂运动学标定58

3.6.1 手臂误差分析模型58

3.6.2 手臂相对位置误差模型61

3.6.3 双臂标定过程64

3.7 本章小结69

第4章 双臂协调运动规划70

4.1 引言70

4.2 单臂运动轨迹规划71

4.2.1 关节空间轨迹规划71

4.2.2 任务空间位姿规划73

4.3 双臂协调运动学模型82

4.3.1 雅可比矩阵及广义速度82

4.3.2 双臂搬运刚体82

4.3.3 双臂持钳运动85

4.3.4 双臂操纵球铰物体87

4.3.5 双臂螺栓装配运动89

4.4 控制算法实现90

4.4.1 单臂轨迹规划实现90

4.4.2 双臂协调运动实现93

4.5 本章小结94

第5章 双臂拟人动作规划95

5.1 引言95

5.2 人体手臂运动机理96

5.2.1 手臂解剖结构及自由度96

5.2.2 人体手臂运动分析99

5.3 机器人手臂拟人运动规划102

5.3.1 手臂运动学约束102

5.3.2 手臂拟人姿态生成102

5.4 服务机器人双臂分析与拟人运动实现103

5.4.1 机器人手臂结构特性分析103

5.4.2 双臂姿态类人优化105

5.4.3 双臂拟人运动实现107

5.5 本章小结109

第6章 双臂协调操作Petri网建模111

6.1 引言111

6.2 Petri网理论基础112

6.2.1 Petri网基本概念112

6.2.2 Petri网图形标识113

6.2.3 Petri网基本性能114

6.2.4 Petri网分析方法115

6.3 手臂操作Petri网模型116

6.3.1 手臂操作任务分类116

6.3.2 单臂操作Petri网建模118

6.3.3 双臂协调操作Petri网建模119

6.3.4 双臂Petri网模型分析120

6.4 双臂协调操作控制结构设计122

6.5 本章小结123

第7章 双臂协调操作实验与分析124

7.1 引言124

7.2 实验总体方案介绍124

7.3 双臂协调操作运动及控制实验125

7.3.1 双臂运动学及协调操作实验125

7.3.2 双臂拟人动作实验129

7.3.3 Petri网控制双臂操作实验131

7.4 实验总结132

7.5 本章小结133

第8章 总结与展望134

8.1 总结134

8.2 展望135

参考文献137