實用機器人設(shè)計 競賽機器人

Contents目錄譯者序前言關(guān)于作者第1章競賽機器人11概述12機器人競賽和工程教育13新加坡的機器人競賽131平衡桿機器人競步132爬壁機器人競賽133機器人聚類134類人機器人比賽135其他比賽及開放類別14世界范圍的機器人競賽15全書概覽參考文獻第2章機器人技術(shù)基礎(chǔ)21機器人系統(tǒng)簡介211機器人的專用術(shù)語22坐標(biāo)變換和空間移動物體的定位221復(fù)合旋轉(zhuǎn)222齊次變換矩陣223復(fù)合變換224物體的數(shù)學(xué)描述23移動機器人的輪式驅(qū)動方式231差動驅(qū)動232Ackermann操縱（類似汽車驅(qū)動）233履帶驅(qū)動234全向輪驅(qū)動235里程計236實例研究：一個差動驅(qū)動機器人的里程計24機械臂241前向運動學(xué)解決方案242逆向運動學(xué)解決方案243實例研究：三連桿鉸接式機械臂參考文獻第3章傳感器31用于競賽機器人的傳感器311測量機器人速度312測量機器人朝向和傾角313測量距離314顏色檢測參考文獻第4章機器人視覺41概述42機器人攝像系統(tǒng)43圖像生成44數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)441顏色和顏色空間模型45基本圖像處理運算451卷積452平滑濾波46特征提取算法461閾值法462邊緣檢測463顏色檢測47符號特征提取方法471霍夫變換472連通區(qū)域標(biāo)注48實例研究：著色球的跟蹤49小結(jié)參考文獻第5章電機和驅(qū)動系統(tǒng)基本原理51機器人執(zhí)行機構(gòu)52電力執(zhí)行機構(gòu)521發(fā)電和電驅(qū)動的基本概念522直流電機523交流電動機驅(qū)動53機器人驅(qū)動的特殊要求531直流永磁電動機532伺服電動機533步進電動機534無刷直流電動機54驅(qū)動系統(tǒng)541直流電動機控制542步進電動機驅(qū)動器543無刷直流電動機驅(qū)動器55小結(jié)參考文獻第6章移動機器人電機功率選擇和減速箱傳動比設(shè)計61移動機器人減速箱傳動比62驅(qū)動電機的功率要求621電機慣性和摩擦力的作用63典型的電機特性參數(shù)64線性運動系統(tǒng)的摩擦力測量65減速箱傳動比的初步研究66進一步研究以傳動比為函數(shù)的系統(tǒng)性能67步進電機減速箱傳動比設(shè)計68非地面移動機器人的設(shè)計流程69小結(jié)參考文獻第7章控制基礎(chǔ)71機器人控制理論72對象的類型721線性或非線性對象722時不變或時變對象73基于控制系統(tǒng)的分類731模擬或數(shù)字系統(tǒng)732開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)74智能機器人結(jié)構(gòu)的需求75一個典型的機器人控制系統(tǒng)76控制的發(fā)展趨勢77小結(jié)參考文獻第8章數(shù)學(xué)建模、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程和控制器回顧81概述82建模的重要性83傳遞函數(shù)模型831傳遞函數(shù)的不同形式84建模的步驟85控制系統(tǒng)中常用到的基本部件851電氣元件852機械部件86方框圖概念861方框圖化簡87一些系統(tǒng)示例88狀態(tài)方程881從微分方程建立狀態(tài)方程的基本概念882從對對象的認知建立狀態(tài)方程883直接從傳遞函數(shù)建立狀態(tài)方程89用傳遞函數(shù)求時域解891質(zhì)量塊彈簧阻尼器閉環(huán)系統(tǒng)的解析解892質(zhì)量塊彈簧阻尼器閉環(huán)系統(tǒng)的模擬解893PID控制器的響應(yīng)810狀態(tài)方程的時域解8101用解析方法得到時域解811調(diào)節(jié)控制器和伺服控制器812小結(jié)參考文獻第9章數(shù)字控制基礎(chǔ)和控制器設(shè)計91概述92數(shù)字控制概覽921信號采樣器922數(shù)字控制器923零階保持器93數(shù)字系統(tǒng)中的信號表示931采樣過程932信號的Z變換94數(shù)字系統(tǒng)中的對象表示941ZOH的傳遞函數(shù)942包含ZOH的對象的Z變換943Tustin近似95閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)951應(yīng)用數(shù)字儀表的系統(tǒng)96離散時間系統(tǒng)的響應(yīng)及Z反變換961部分分式法962差分方程法963用MATLAB求時域解97典型控制器的軟件實現(xiàn)971積分計算972微分計算973數(shù)字控制器的實現(xiàn)98離散狀態(tài)空間系統(tǒng)981從離散傳遞函數(shù)建立離散狀態(tài)空間系統(tǒng)982從連續(xù)狀態(tài)空間模型建立離散狀態(tài)空間模型983離散狀態(tài)空間系統(tǒng)的時域解99離散狀態(tài)反饋控制器991狀態(tài)可控性的概念992狀態(tài)可觀測性的概念993采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可控性和可觀測性的共同條件994用狀態(tài)反饋設(shè)計極點配置調(diào)節(jié)器995穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制996簡易伺服控制器910典型的控制器硬件實現(xiàn)911小結(jié)參考文獻第10章平衡桿和爬壁機器人實例研究101概述102平衡桿機器人1021數(shù)學(xué)建模1022擺桿角控制的傳遞函數(shù)1023平衡桿機器人狀態(tài)模型1024從機器人和電機數(shù)據(jù)建立平衡桿機器人的狀態(tài)模型1025伺服輸入用作補償?shù)臉O點配置控制器1026伺服輸入用作補償?shù)腖QC控制器1027應(yīng)用DSP處理器實現(xiàn)平衡桿機器人控制器設(shè)計10282自由度平衡桿機器人1029通過實驗估計PBR的角摩擦系數(shù)b103爬壁機器人1031蹼式爬壁機器人1032使用動態(tài)吸力的爬壁機器人設(shè)計104小結(jié)參考文獻第11章建圖、導(dǎo)航和路徑規(guī)劃111概述112感知1121從傳感器數(shù)據(jù)到知識模型1122地圖表達1123量度圖1124拓撲圖113導(dǎo)航1131墻沿跟蹤1132應(yīng)用矢量場直方圖方法避障114路徑規(guī)劃1141波前規(guī)劃器1142使用人工勢場法進行路徑規(guī)劃1143使用拓撲圖進行路徑規(guī)劃參考文獻第12章機器人自治、決策和學(xué)習(xí)121概述122機器人自治123決策1231經(jīng)典決策1232反應(yīng)式?jīng)Q策1233混合決策124機器人學(xué)習(xí)1241人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1242Q學(xué)習(xí)法125小結(jié)參考文獻