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第1章 生活中的各种机器人 1

1.1工业机器人 1

1.1.1工业机器人的用处 2

1.1.2工业机器人的特点 4

1.1.3工业机器人的类别 5

1.1.4工业机器人的发展状况 7

1.2农业机器人 7

1.2.1农业机器人的用处 7

1.2.2农业机器人的特点 7

1.2.3农业机器人的类别 8

1.2.4农业机器人的发展状况 8

1.3军事机器人 10

1.3.1军事机器人的用处 10

1.3.2军事机器人的特点 13

1.3.3军事机器人的类别 13

1.3.4军事机器人的发展状况 15

1.4服务机器人 16

1.4.1服务机器人的用处 16

1.4.2服务机器人的特点 17

1.4.3服务机器人的类别 18

1.4.4服务机器人的发展状况 21

1.5网络机器人 21

第2章 机器人基础知识 22

2.1机器人的特点 22

2.1.1机器人的共同特征 22

2.1.2机器人与机器的区别 23

2.2机器人的定义 24

2.3机器人的发展历史及其现状 26

2.3.1机器人的起源 26

2.3.2国外机器人发展历史及其现状 28

2.3.3我国机器人发展历史及其现状 31

2.4机器人的分类 34

2.4.1按机器人出现时间及特点分类 34

2.4.2按机器人用途分类 35

2.4.3按机器人控制分类 35

2.5机器人技术的主要内容 35

2.5.1机器人结构设计技术 35

2.5.2机器人传感器技术 36

2.5.3机器人运动学及动力学 37

2.5.4机器人自动控制技术 38

第3章 机器人的物理结构 39

3.1机器人运动的机械组成部分 39

3.2机器人运动的动力与驱动系统 40

3.2.1机器人的动力来源 40

3.2.2电机驱动 42

3.2.3液压驱动 51

3.2.4 气动驱动 54

3.3机器人的感知系统 55

3.3.1机器人感知系统的作用及意义 55

3.3.2机器人传感器性能指标 55

3.3.3机器人传感器种类 57

3.3.4机器人常用传感器介绍 57

3.4机器人的执行系统 62

3.4.1机器人的移动方式 63

3.4.2抓取机构 66

3.5机器人的决策控制系统 67

3.5.1机器人决策控制系统的作用及特点 67

3.5.2机器人决策控制系统的组成 67

3.5.3机器人决策控制系统常用控制器 68

3.6智能避障灭火小车机器人实例 69

3.6.1智能避障灭火小车机器人工作原理 69

3.6.2各部分结构说明 70

第4章 机器人的运动基础 75

4.1运动的表达 75

4.1.1运动的物理表达方式 75

4.1.2笛卡儿直角坐标系 77

4.1.3运动的坐标系表达 77

4.2机器人坐标系建立 81

4.2.1机器人三种常用坐标系 81

4.2.2D-H坐标系建立法 82

4.3机器人运动的坐标系表达 84

4.3.1空间位置的坐标系表达 84

4.3.2平动、转动和复合运动的坐标系表达 85

4.4机器人的运动学基础知识 88

4.4.1机器人的正运动学 88

4.4.2机器人的逆运动学 89

4.5机器人动力学基础知识 91

4.5.1几个常用物理量 91

4.5.2机器人动力分析基本方法 93

4.6机器人动力分析实例 94

4.6.1小车——直线顺摆系统 94

4.6.2牛顿-欧拉法分析小车——直线顺摆系统 94

4.6.3拉格朗日法分析小车——直线顺摆系统 96

第5章 机器人的自动控制基础 99

5.1机器人自动控制的作用及意义 99

5.2自动控制基础知识简介 101

5.2.1自动控制定义和发展历史 101

5.2.2自动控制技术常用术语 104

5.2.3自动控制的图形表达 106

5.2.4自动控制分类 107

5.2.5自动控制系统基本要求 109

5.2.6自动控制系统的基本构成及数学表达 109

5.2.7自动控制系统典型外作用 110

5.3机器人自动控制内容 112

5.3.1机器人的运动控制 112

5.3.2机器人的力/力矩控制 116

5.4机器人自动控制的方法 117

5.4.1线性控制法 117

5.4.2非线性控制法 120

5.4.3智能控制法 121

5.5机器人自动控制实例 123

5.5.1倒立摆系统简介 124

5.5.2倒立摆系统与机器人的联系 125

5.5.3倒立摆系统的自动控制 126

5.6仿人机器人稳定控制 132

5.6.1仿人机器人的特殊性 132

5.6.2仿人机器人行走稳定控制常用方法 133

第6章 机器人常用设计软件 137

6.1建模设计常用软件 137

6.1.1 AutoCAD软件 138

6.1.2Pro/E软件 138

6.1.3 CAT1A软件 139

6.1.4 SolidWork软件 140

6.2动力分析常用软件 141

6.2.1 ADAMS软件 141

6.2.2ANSYS软件 142

6.2.3 WorkBench软件 143

6.3控制系统设计常用软件 144

6.4上位机编程常用软件 144

6.4.1 LabView软件 144

6.4.2VB软件 145

6.4.3VC软件 147

6.5电路仿真和底层编程常用软件 148

6.5.1 Proteus软件 148

6.5.2 KeilC51软件 149

6.5.3 ADS软件 150

6.6软件设计机器人实例 151

6.6.1 Pro/E设计智能避障灭火小车机器人物理结构实例 152

6.6.2 MATLAB/Simu link设计直线一级倒立摆自动控制系统实例 154

第7章 机器人发展展望 157

7.1机器人硬件发展展望 157

7.1.1机器人材料技术发展 157

7.1.2机器人传感器技术发展 160

7.1.3机器人结构形态发展 162

7.1.4机器人控制器发展 165

7.2机器人智能发展展望 167

7.3机器人与生物结合 169

7.3.1生物机器人 169

7.3.2机器“人” 172

附录 177

附录1智能避障灭火小车机器人总体电路图 177

附录2智能避障灭火小车机器人避障运动程序 178

附录3倒立摆物理模型参数 184

附录4Q矩阵和R矩阵取值及Embedded MATLAB Function模块内部程序 186

附录5相关网址 187

参考文献 190