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目录1

序1

作者的话1

第一章　概述1

第一节　机器人技术的发展1

1.1.1　机器人的由来1

1.1.2 机器人的定义2

1.1.3 机器人技术的进展3

第二节 机器人的特点、结构与分类6

1.2.1 机器人的主要特点6

1.2.2 机器人系统的结构7

1.2.3 机器人的自由度8

1.2.4 机器人的分类9

第三节 机器人学与人工智能12

1.3.1 机器人学与人工智能的关系13

1.3.2 机器人学的主要研究课题13

2.1.2 平面13

1.3.3 智能机器人14

习题16

第二章 数学基础17

第一节 点与平面的表示17

2.1.1 点矢量17

第二节 齐次坐标变换19

2.2.1 齐次变换19

2.2.2 平移齐次变换19

2.2.3 旋转齐次变换21

2.2.4 坐标系的选择23

2.2.5 物体的变换与逆变换25

2.2.6 变换方程初步26

第三节 一般旋转变换27

2.3.1 一般旋转变换公式27

2.3.2 等效转角与转轴29

习题30

第三章 机械手运动学34

第一节 机械手运动方程的表示34

3.1.1 运动姿态与方向角34

3.1.2 运动位置和坐标36

3.1.3 T矩阵与A矩阵38

3.1.4 运动方程表示举例41

第二节 机械手运动方程的求解44

3.2.1 欧拉变换解45

3.2.2 滚、仰、偏变换解48

3.2.3 球面变换解49

3.2.4 运动方程求解举例50

第三节 机械手的微分运动与雅可55

比公式55

3.3.1 微分运动55

3.3.2 雅可比矩阵63

3.3.3 逆雅可比矩阵66

习题71

第四章 机器人动力学77

第一节 刚体动力学77

4.1.1 刚体的动能与位能78

4.1.2 动力学方程的两种求法79

第二节 机械手动力学方程84

4.2.1 速度的计算85

4.2.2 动能和位能的计算86

4.2.3 动力学方程的推导88

4.2.4 动力学方程的简化90

第三节 机械手动力学方程举例93

4.3.1 二连杆机械手动力学方程93

4.3.2 三连杆机械手的速度和加速度方程95

第四节 机器人的动态特性104

4.4.1 动态特性概述104

4.4.2 稳定性105

4.4.3 空间分辨度106

4.4.4 精度107

4.4.5 重复性108

第五节 机械手的稳态负荷110

4.5.1 静力和静力矩的表示110

4.5.2 不同坐标系间静力的变换111

4.5.3 关节力矩的确定113

4.5.4 负荷质量的确定114

习题115

第五章 机器人的传动与控制119

第一节 机器人的传动装置119

5.1.1 对机器人传动装置的要求119

5.1.2 液压传动装置120

5.1.3 气压传动装置124

5.1.4 电气传动装置127

5.1.5 变速机构130

第二节 机器人的基本控制原则131

5.2.1 基本控制原则131

5.2.2 伺服控制系统举例133

第三节 位置控制137

5.3.1 直流电动机传动系统数学模型138

5.3.2 单关节位置控制器141

5.3.3 多关节位置控制器147

第四节 阻力控制149

5.4.1 被动依从和主动依从149

5.4.2 主动阻力控制150

第五节 力和位置混合控制154

5.5.1 作业约束与力控制154

5.5.2 力和位置混合控制方案156

5.5.3 力和位置混合控制系统控制规律的综合157

第六节 机器人的最优控制162

5.6.1 机器人机械手的最优／PID控制系统163

5.6.2 具有非线性反馈的机械手最优动态控制167

第七节 机器人的自适应控制172

5.7.1 状态模型和主要结构172

5.7.2 模型参考自适应控制器的设计174

5.7.3 自校正自适应控制器的设计177

5.7.4 线性摄动自适应控制器179

习题181

第六章 机器人传感器184

第一节 机器人传感器的特点与分184

类184

6.1.1 机器人为什么需要感觉184

6.1.2 机器人传感器的特点与分类185

6.1.3 应用传感器时应考虑的问题187

第二节 内传感器189

6.2.1 位移（位置）传感器189

6.2.2 速度和加速度传感器193

6.2.3 力觉传感器195

第三节 外传感器198

6.3.1 机器人对环境的自适应能力198

6.3.2 触觉传感器的技术要求与研究方向200

6.3.3 典型触觉传感器202

6.3.4 应力传感器208

6.3.5 接近度传感器210

6.3.6 其它外传感器212

6.4.2 传感器导引弧焊机器人系统214

6.4.1 应用光电传感器进行机器人零件装箱作业214

第四节 应用举例214

6.4.3 十六通道光反射式多传感器触觉系统215

习题217

第七章 机器人视觉技术219

第一节 图象的理解与分析219

7.1.1 视觉信息的表达方法220

7.1.2 边缘距离的计算221

7.1.3 表面方向的计算224

第二节 物体形状的分析与识别227

7.2.1 复杂形状物体的表示227

7.2.2 三维物体的形状描述230

7.2.3 物体形状识别方法231

7.3.1 机器人眼234

第三节 机器人视觉装置234

7.3.2 视频信号数字变换器236

7.3.3 固态视觉装置237

第四节 机器人视觉系统举例240

7.4.1 EYECOMⅡ机器人视觉系统240

7.4.2 机器人三维视觉系统242

习题246

第八章 机器人的程序编制250

第一节 机器人的编程语言250

8.1.1 机器人的程序编制层级250

8.1.2 对机器人编程语言的要求252

8.1.3 机器人编程技术254

8.2.1 基本程序功能256

第二节 基本程序功能与数据结构256

8.2.2 数据结构258

第三节 由函数定义运动的程序编264

制264

8.3.1 机械手运动过程264

8.3.2 时变函数定义的运动265

8.3.3 末端执行装置的并入267

第四节 微机控制机器人的程序编268

制268

8.4.1 机械手指挥器268

8.4.2 模式选择程序269

8.4.3 用BASIC语言编写的机器人程序271

习题280

编程280

第五节 机器人的离线编程和自动280

第九章 机器人规划283

第一节 人工智能与机器人规划283

9.1.1 人工智能与问题求解283

9.1.2 归约在问题求解中的应用284

9.1.3 逻辑在问题求解中的应用286

9.1.4 高层机器人规划287

第二节 积木世界的机器人规划289

9.2.1 积木世界机器人问题290

9.2.2 产生式系统及其规则290

9.2.3 用F规则求规划序列291

9.3.1 夏凯机器人及STRIPS系统的组成293

第三节 STRIPS规划系统293

9.3.2 STRIPS系统规划过程294

9.3.3 含有多重解答的规划296

第四节 具有学习能力的规划系统299

9.4.1 问题的提出300

9.4.2 PULP-I系统的结构与操作300

方式300

9.4.3 PULP-I的世界模型和规划301

结果301

第五节 分层规划302

9.5.1 长度优先搜索302

9.5.2 NOAH规划系统303

划305

9.6.1 专家系统简介305

第六节 基于专家系统的机器人规305

9.6.2 机器人规划专家系统308

9.6.3 ROPES机器人规划系统310

习题316

第十章 机器人的应用318

第一节 应用工业机器人必须考虑318

的因素318

10.1.1 任务估计318

10.1.2 应用机器人的三大要素319

10.1.3 使用机器人的经验准则321

10.1.4 采用机器人的步骤324

第二节 机器人的应用范围325

10.2.1 用于产业部门的机器人325

第三节 工业机器人应用举例327

10.2.2 用于探索的机器人327

10.2.3 服务用机器人327

10.3.1 材料搬运机器人328

10.3.2 焊接机器人329

10.3.3 喷漆机器人331

10.3.4 装配机器人333

第四节 机器人的未来应用336

10.4.1 机器人技术的发展趋向336

10.4.2 机器人的未来应用339

10.4.3 应用机器人引起的社会问题341

习题342

参考文献343

英汉机器人名词术语对照表353

CONTENTS373