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第1章 生活中的各种机器人1

1.1工业机器人1

1.1.1工业机器人的用处2

1.1.2工业机器人的特点4

1.1.3工业机器人的类别5

1.1.4工业机器人的发展状况7

1.2农业机器人7

1.2.1农业机器人的用处7

1.2.2农业机器人的特点7

1.2.3农业机器人的类别8

1.2.4农业机器人的发展状况8

1.3军事机器人10

1.3.1军事机器人的用处10

1.3.2军事机器人的特点13

1.3.3军事机器人的类别13

1.3.4军事机器人的发展状况15

1.4服务机器人16

1.4.1服务机器人的用处16

1.4.2服务机器人的特点17

1.4.3服务机器人的类别18

1.4.4服务机器人的发展状况21

1.5网络机器人21

第2章 机器人基础知识22

2.1机器人的特点22

2.1.1机器人的共同特征22

2.1.2机器人与机器的区别23

2.2机器人的定义24

2.3机器人的发展历史及其现状26

2.3.1机器人的起源26

2.3.2国外机器人发展历史及其现状28

2.3.3我国机器人发展历史及其现状31

2.4机器人的分类34

2.4.1按机器人出现时间及特点分类34

2.4.2按机器人用途分类35

2.4.3按机器人控制分类35

2.5机器人技术的主要内容35

2.5.1机器人结构设计技术35

2.5.2机器人传感器技术36

2.5.3机器人运动学及动力学37

2.5.4机器人自动控制技术38

第3章 机器人的物理结构39

3.1机器人运动的机械组成部分39

3.2机器人运动的动力与驱动系统40

3.2.1机器人的动力来源40

3.2.2电机驱动42

3.2.3液压驱动51

3.2.4 气动驱动54

3.3机器人的感知系统55

3.3.1机器人感知系统的作用及意义55

3.3.2机器人传感器性能指标55

3.3.3机器人传感器种类57

3.3.4机器人常用传感器介绍57

3.4机器人的执行系统62

3.4.1机器人的移动方式63

3.4.2抓取机构66

3.5机器人的决策控制系统67

3.5.1机器人决策控制系统的作用及特点67

3.5.2机器人决策控制系统的组成67

3.5.3机器人决策控制系统常用控制器68

3.6智能避障灭火小车机器人实例69

3.6.1智能避障灭火小车机器人工作原理69

3.6.2各部分结构说明70

第4章 机器人的运动基础75

4.1运动的表达75

4.1.1运动的物理表达方式75

4.1.2笛卡儿直角坐标系77

4.1.3运动的坐标系表达77

4.2机器人坐标系建立81

4.2.1机器人三种常用坐标系81

4.2.2D-H坐标系建立法82

4.3机器人运动的坐标系表达84

4.3.1空间位置的坐标系表达84

4.3.2平动、转动和复合运动的坐标系表达85

4.4机器人的运动学基础知识88

4.4.1机器人的正运动学88

4.4.2机器人的逆运动学89

4.5机器人动力学基础知识91

4.5.1几个常用物理量91

4.5.2机器人动力分析基本方法93

4.6机器人动力分析实例94

4.6.1小车——直线顺摆系统94

4.6.2牛顿-欧拉法分析小车——直线顺摆系统94

4.6.3拉格朗日法分析小车——直线顺摆系统96

第5章 机器人的自动控制基础99

5.1机器人自动控制的作用及意义99

5.2自动控制基础知识简介101

5.2.1自动控制定义和发展历史101

5.2.2自动控制技术常用术语104

5.2.3自动控制的图形表达106

5.2.4自动控制分类107

5.2.5自动控制系统基本要求109

5.2.6自动控制系统的基本构成及数学表达109

5.2.7自动控制系统典型外作用110

5.3机器人自动控制内容112

5.3.1机器人的运动控制112

5.3.2机器人的力/力矩控制116

5.4机器人自动控制的方法117

5.4.1线性控制法117

5.4.2非线性控制法120

5.4.3智能控制法121

5.5机器人自动控制实例123

5.5.1倒立摆系统简介124

5.5.2倒立摆系统与机器人的联系125

5.5.3倒立摆系统的自动控制126

5.6仿人机器人稳定控制132

5.6.1仿人机器人的特殊性132

5.6.2仿人机器人行走稳定控制常用方法133

第6章 机器人常用设计软件137

6.1建模设计常用软件137

6.1.1 AutoCAD软件138

6.1.2Pro/E软件138

6.1.3 CAT1A软件139

6.1.4 SolidWork软件140

6.2动力分析常用软件141

6.2.1 ADAMS软件141

6.2.2ANSYS软件142

6.2.3 WorkBench软件143

6.3控制系统设计常用软件144

6.4上位机编程常用软件144

6.4.1 LabView软件144

6.4.2VB软件145

6.4.3VC软件147

6.5电路仿真和底层编程常用软件148

6.5.1 Proteus软件148

6.5.2 KeilC51软件149

6.5.3 ADS软件150

6.6软件设计机器人实例151

6.6.1 Pro/E设计智能避障灭火小车机器人物理结构实例152

6.6.2 MATLAB/Simu link设计直线一级倒立摆自动控制系统实例154

第7章 机器人发展展望157

7.1机器人硬件发展展望157

7.1.1机器人材料技术发展157

7.1.2机器人传感器技术发展160

7.1.3机器人结构形态发展162

7.1.4机器人控制器发展165

7.2机器人智能发展展望167

7.3机器人与生物结合169

7.3.1生物机器人169

7.3.2机器“人”172

附录177

附录1智能避障灭火小车机器人总体电路图177

附录2智能避障灭火小车机器人避障运动程序178

附录3倒立摆物理模型参数184

附录4Q矩阵和R矩阵取值及Embedded MATLAB Function模块内部程序186

附录5相关网址187

参考文献190