機器人建模和控制（原書第2版）

目　錄
Robot Modeling and Control,Second Edition



譯者序
前言
第1章　導論1
　1.1　機器人的數(shù)學模型3
　　1.1.1　機器人的符號表示3
　　1.1.2　位形空間4
　　1.1.3　狀態(tài)空間4
　　1.1.4　工作空間4
　1.2　作為機械裝置的機器人4
　　1.2.1　機器人機械臂的分類5
　　1.2.2　機器人系統(tǒng)6
　　1.2.3　精度和重復精度6
　　1.2.4　手腕和末端執(zhí)行器7
　1.3　常見的運動學配置8
　　1.3.1　關(guān)節(jié)型機械臂8
　　1.3.2　球坐標型機械臂9
　　1.3.3　SCARA型機械臂9
　　1.3.4　圓柱型機械臂10
　　1.3.5　笛卡兒型機械臂10
　　1.3.6　并聯(lián)機械臂11
　1.4　本書概要11
　　1.4.1　機械臂11
　　1.4.2　欠驅(qū)動和移動機器人16
　習題16
　附注與參考17
第一部分　機器人的幾何基礎(chǔ)
第2章　剛體運動20
　2.1　位置的表示20
　2.2　旋轉(zhuǎn)的表示21
　　2.2.1　平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)21
　　2.2.2　三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)23
　2.3　旋轉(zhuǎn)變換24
　2.4　旋轉(zhuǎn)的疊加27
　　2.4.1　相對于當前坐標系的
旋轉(zhuǎn)27
　　2.4.2　相對于固定坐標系的
旋轉(zhuǎn)28
　　2.4.3　旋轉(zhuǎn)變換的疊加規(guī)則29
　2.5　旋轉(zhuǎn)的參數(shù)化30
　　2.5.1　歐拉角30
　　2.5.2　滾動角、俯仰角和
偏航角32
　　2.5.3　轉(zhuǎn)軸/角度表示32
　　2.5.4　指數(shù)坐標34
　2.6　剛體運動的概念35
　　2.6.1　齊次變換36
　　2.6.2　一般剛體運動的指數(shù)
坐標37
　2.7　本章總結(jié)38
　習題39
　附注與參考42
第3章　正運動學43
　3.1　運動鏈43
　3.2　Denavit-Hartenberg約定45
　　3.2.1　存在及唯一性問題46
　　3.2.2　坐標系的配置47
　3.3　正運動學實例50
　　3.3.1　平面肘型機械臂50
　　3.3.2　三連桿圓柱型機器人51
　　3.3.3　球型手腕51
　　3.3.4　帶有球型手腕的圓柱型
機械臂52
　　3.3.5　斯坦福機械臂53
　　3.3.6　SCARA型機械臂54
　3.4　本章總結(jié)56
　習題56
　附注與參考57
第4章　速度運動學58
　4.1　角速度：固定轉(zhuǎn)軸情況58
　4.2　反對稱矩陣59
　　4.2.1　反對稱矩陣的性質(zhì)60
　　4.2.2　旋轉(zhuǎn)矩陣的導數(shù)60
　4.3　角速度：一般情況61
　4.4　角速度的疊加62
　4.5　移動坐標系中某點的線速度63
　4.6　雅可比矩陣的推導64
　　4.6.1　角速度64
　　4.6.2　線速度65
　　4.6.3　線速度和角速度雅可比
矩陣的疊加66
　4.7　工具速度69
　4.8　分析雅可比70
　4.9　奇點71
　　4.9.1　奇點的解耦72
　　4.9.2　手腕奇點73
　　4.9.3　手臂奇點73
　4.10　靜態(tài)力/力矩的關(guān)系75
　4.11　逆向速度和加速度76
　4.12　可操作性77
　4.13　本章總結(jié)79
　習題80
　附注與參考81
第5章　逆運動學82
　5.1　一般的逆運動學問題82
　5.2　運動解耦83
　5.3　逆位置求解：一種幾何
方法84
　　5.3.1　球坐標型位形85
　　5.3.2　關(guān)節(jié)型位形86
　5.4　逆姿態(tài)88
　5.5　逆運動學的數(shù)值方法91
　　5.5.1　逆雅可比法91
　　5.5.2　雅可比轉(zhuǎn)置法92
　5.6　本章總結(jié)93
　習題93
　附注與參考94
第二部分　運動學和運動規(guī)劃
第6章　動力學96
　6.1　歐拉拉格朗日方程96
　　6.1.1　動機96
　　6.1.2　完整約束和虛功98
　　6.1.3　達朗貝爾原理101
　6.2　動能和勢能102
　　6.2.1　慣性張量103
　　6.2.2　n連桿機器人的動能104
　　6.2.3　n連桿機器人的勢能104
　6.3　運動方程105
　6.4　一些常見位形106
　　6.4.1　雙連桿直角坐標機械臂106
　　6.4.2　平面肘型機械臂107
　　6.4.3　帶有遠程驅(qū)動連桿的平面
肘型機械臂109
　　6.4.4　五桿機構(gòu)110
　6.5　機器人動力學方程的性質(zhì)112