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1.1 机器人及其发展 1

1.1.1 机器人的由来 1

第1章 概论 1

1.1.2 机器人的发展 2

1.2 机器人定义与基本组成 5

1.2.1 机器人与机器人学定义 5

1.2.2 机器人基本组成 6

1.3 机器人技术参数 7

1.3.1 机器人自由度与机动度 7

1.3.2 机器人额定速度与额定负载 8

1.3.3 机器人工作空间 8

1.4 机器人的分类 9

1.4.1 按机器人的几何结构分类 9

1.3.4 机器人分辨率、位姿准确度和位姿重复性 9

1.4.2 按机器人的控制方式分类 10

1.4.3 按机器人的智能程度分类 11

1.4.4 按机器人的移动方式分类 12

1.5 本章小结 12

习题 12

第2章 坐标系及其变换 13

2.1 机器人坐标系 13

2.1.1 参考坐标系 13

2.1.2 关节坐标系 13

2.2 机器人位姿表述 14

2.2.1 直角坐标表示 14

2.2.2 欧拉角表示 16

2.3 坐标变换 17

2.3.1 直角坐标及其变换 17

2.3.2 齐次坐标及其变换 19

2.4 本章小结 28

习题 28

第3章 机器人运动学 31

3.1 概述 31

3.2 机器人运动学方程 32

3.2.1 A矩阵 32

3.2.2 T矩阵 36

3.2.3 运动学方程 39

3.3 机器人运动学方程求解 41

3.3.1 运动学方程求解方法 41

3.3.2 运动学方程求解实例 45

3.4 雅可比矩阵 47

3.4.1 微分运动和微分变换 47

3.4.2 雅可比矩阵及其应用 53

3.4.3 机器人奇异点 57

3.5本章小结 58

习题 58

第4章 机器人动力学 62

4.1 牛顿-欧拉方程 62

4.1.1 连杆的速度与加速度分析 62

4.1.2 牛顿-欧拉动力学方程 66

4.2 拉格朗日方程 75

4.2.1 拉格朗日函数 75

4.2.2 系统的动力学方程 78

4.3 本章小结 89

习题 89

第5章 机器人控制 92

5.1 概述 92

5.2 机器人位置控制 94

5.2.1 单关节位置控制 95

5.2.2 多关节位置控制 102

5.3 机器人的力控制 103

5.3.1 力控制基本概念 104

5.3.2 力和位置混合控制 107

5.4 机器人变结构控制 109

5.4.1 变结构控制的基本原理 110

5.4.2 机器人的滑模变结构控制器 111

5.5 机器人自适应控制 114

5.5.1 模型参考自适应控制 115

5.5.2 自校正自适应控制 117

5.6 本章小结 119

习题 119

6.1.1 三次多项式路径规划 121

第6章 机器人路径规划 121

6.1 关节空间路径规划 121

6.1.2 含途经点的三次多项式路径规划 123

6.1.3 直线与抛物线路径规划 124

6.1.4 含途经点的直线与抛物线路径规划 125

6.2 直角坐标空间路径规划 128

6.3 移动机器人路径规划 129

6.3.1 拓扑法 130

6.3.2 几何法 130

6.3.3 势场法 132

6.4 遗传算法简介 133

6.4.1 遗传算法概要 133

6.4.2 遗传算法的运算过程 135

6.4.3 手工模拟计算示例 136

6.4.4 遗传算法的特点 138

6.5 基于遗传算法的移动机器人路径规划 139

6.5.1 离散空间中移动机器人路径规划 139

6.5.2 连续空间中移动机器人路径规划 143

6.6 本章小结 146

习题 146

第7章 机器人系统及典型应用 148

7.1 机器人外围设备 148

7.2 焊接机器人 149

7.2.1 焊接机器人系统组成 149

7.2.2 点焊机器人 151

7.2.3 弧焊机器人 155

7.3 喷涂机器人 159

7.4 装配机器人 163

7.4.1 机器人装配单元 164

7.4.2 机器人装配线 165

7.5 本章小结 171

习题 171

第8章 机器人未来发展 172

8.1 智能机器人 172

8.1.1 智能机器人现状 172

8.1.2 智能机器人关键技术 173

8.1.3 进化机器人 174

8.2 微机器人 175

8.2.1 微机器人的组成与应用 175

8.2.2 微机器人关键技术及发展前景 176

8.3 机器人发展趋势 177

8.4 本章小结 180

习题 180

参考文献 181