機器人控制技術

前言
第1章緒論1
1.1機器人概述1
1.1.1機器人的起源1
1.1.2機器人的定義與特點2
1.1.3機器人技術的發(fā)展3
1.2機器人分類6
1.3機器人的主要技術參數(shù)9
第2章機器人運動學分析13
2.1位姿描述與坐標變換13
2.1.1位置和姿態(tài)的表示13
2.1.2坐標變換15
2.1.3齊次坐標變換16
2.1.4通用旋轉變換18
2.2姿態(tài)的歐拉角描述20
2.3連桿描述與DH參數(shù)22
2.4典型機械臂結構及正運動學25
2.4.1RRR平面三連桿25
2.4.2RRR擬人臂26
2.4.3RRR球形腕26
2.4.4RRP球形臂28
2.5逆運動學問題30
2.5.1平面三連桿的求解30
2.5.2擬人臂的求解31
2.5.3球形腕的求解32
2.5.4球形臂的求解33
2.6典型6R工業(yè)機器人運動學實例34
2.6.1工業(yè)機器人 DH建模37
2.6.2工業(yè)機器人正運動學分析38
2.6.3工業(yè)機器人逆運動學分析40
習題44
第3章機器人坐標系標定48
3.1機器人坐標系標定概述48
3.2機器人工具坐標系的標定48
3.2.1機器人坐標系的定義48
3.2.2工具坐標系的標定50
3.2.3工件坐標系的標定52
3.3標定實例55
習題58
第4章機器人操作臂軌跡規(guī)劃59
4.1機器人軌跡規(guī)劃基本概念59
4.2關節(jié)空間路徑規(guī)劃62
4.2.1多項式路徑規(guī)劃62
4.2.2拋物線擬合線性插值路徑規(guī)劃64
4.3笛卡兒空間路徑規(guī)劃67
4.3.1軌跡規(guī)劃的基本描述67
4.3.2空間直線位置插值68
4.3.3空間圓弧位置插值68
4.3.4升降速控制69
4.3.5姿態(tài)插值69
習題71
第5章機器人動力學72
5.1雅可比矩陣與速度變換72
5.1.1雅可比矩陣72
5.1.2兩關節(jié)機器人雅可比矩陣73
5.1.3六關節(jié)機器人雅可比矩陣74
5.1.4奇異性74
5.2靜力學分析與力雅可比矩陣75
5.2.1靜力學分析75
5.2.2力雅可比矩陣77
5.3機器人動力學建模79
5.3.1拉格朗日方程79
5.3.2兩關節(jié)機器人動力學建模80
5.3.3桁架機器人動力學83
5.4關節(jié)空間和操作空間動力學85
5.5一般關節(jié)空間動力學86
習題87
第6章機器人關節(jié)驅動與線性控制89
6.1機器人控制概述89
6.1.1機器人控制方式89
6.1.2機器人位置控制90
6.1.3二階線性系統(tǒng)91
6.2機器人傳感器92
6.2.1機器人傳感器分類92
6.2.2常見的內(nèi)部傳感器93
6.2.3機器人外部傳感器94
6.3關節(jié)驅動與位置控制95
6.3.1直流電動機模型95
6.3.2單關節(jié)建模96
6.3.3單關節(jié)位置比例控制97
6.3.4交流伺服電動機與驅動99
6.4工業(yè)機器人控制系統(tǒng)舉例102
6.4.1工業(yè)機器人控制系統(tǒng)102
6.4.2PUMA560機器人工作原理103
習題104
第7章機器人非線性控制105
7.1非線性控制基礎105
7.2李雅普諾夫穩(wěn)定性理論107
7.2.1穩(wěn)定性基本概念108
7.2.2李雅普諾夫直接法108
7.3PD位置控制113
7.4操作臂的非線性跟蹤控制117
7.4.1前饋PD控制117
7.4.2計算力矩控制120
習題122
第8章機器人的力控制123
8.1質量彈簧系統(tǒng)力控制123
8.2約束運動125
8.3力/位置混合控制127
8.4阻抗控制130
8.5力控實例132
8.5.1力/位置混合控制實例132
8.5.2阻抗控制實例132
習題134
第9章機器人視覺136
9.1機器人視覺概述136
9.1.1視覺系統(tǒng)137
9.1.2視覺傳感器138
9.2視覺算法與圖像處理139
9.2.1數(shù)據(jù)結構139
9.2.2灰度值變換139
9.2.3圖像平滑140
9.2.4傅里葉變換142
9.2.5幾何變換143
9.2.6圖像分割146
9.2.7特征提取146
9.2.8形態(tài)學148
9.2.9邊緣提取150
9.33D視覺技術153
9.3.1攝像機模型和參數(shù)153
9.3.2攝像機標定154
9.3.3雙目立體視覺155
9.3.4光片技術156
9.3.5結構光技術157
9.3.6焦距深度技術158
9.3.7飛行時間技術159
9.4機器人視覺實例160
9.4.1軟硬件平臺161
9.4.2系統(tǒng)配置162
9.4.3眼手標定162
9.4.4工件的二維圖像處理163
9.4.5參考系坐標轉換163
習題164
參考文獻166