實(shí)用機(jī)器人設(shè)計(jì) 競賽機(jī)器人

Contents目錄譯者序前言關(guān)于作者第1章競賽機(jī)器人11概述12機(jī)器人競賽和工程教育13新加坡的機(jī)器人競賽131平衡桿機(jī)器人競步132爬壁機(jī)器人競賽133機(jī)器人聚類134類人機(jī)器人比賽135其他比賽及開放類別14世界范圍的機(jī)器人競賽15全書概覽參考文獻(xiàn)第2章機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)21機(jī)器人系統(tǒng)簡介211機(jī)器人的專用術(shù)語22坐標(biāo)變換和空間移動(dòng)物體的定位221復(fù)合旋轉(zhuǎn)222齊次變換矩陣223復(fù)合變換224物體的數(shù)學(xué)描述23移動(dòng)機(jī)器人的輪式驅(qū)動(dòng)方式231差動(dòng)驅(qū)動(dòng)232Ackermann操縱（類似汽車驅(qū)動(dòng)）233履帶驅(qū)動(dòng)234全向輪驅(qū)動(dòng)235里程計(jì)236實(shí)例研究：一個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的里程計(jì)24機(jī)械臂241前向運(yùn)動(dòng)學(xué)解決方案242逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)解決方案243實(shí)例研究：三連桿鉸接式機(jī)械臂參考文獻(xiàn)第3章傳感器31用于競賽機(jī)器人的傳感器311測量機(jī)器人速度312測量機(jī)器人朝向和傾角313測量距離314顏色檢測參考文獻(xiàn)第4章機(jī)器人視覺41概述42機(jī)器人攝像系統(tǒng)43圖像生成44數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)441顏色和顏色空間模型45基本圖像處理運(yùn)算451卷積452平滑濾波46特征提取算法461閾值法462邊緣檢測463顏色檢測47符號(hào)特征提取方法471霍夫變換472連通區(qū)域標(biāo)注48實(shí)例研究：著色球的跟蹤49小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章電機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基本原理51機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)52電力執(zhí)行機(jī)構(gòu)521發(fā)電和電驅(qū)動(dòng)的基本概念522直流電機(jī)523交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)53機(jī)器人驅(qū)動(dòng)的特殊要求531直流永磁電動(dòng)機(jī)532伺服電動(dòng)機(jī)533步進(jìn)電動(dòng)機(jī)534無刷直流電動(dòng)機(jī)54驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)541直流電動(dòng)機(jī)控制542步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器543無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器55小結(jié)參考文獻(xiàn)第6章移動(dòng)機(jī)器人電機(jī)功率選擇和減速箱傳動(dòng)比設(shè)計(jì)61移動(dòng)機(jī)器人減速箱傳動(dòng)比62驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率要求621電機(jī)慣性和摩擦力的作用63典型的電機(jī)特性參數(shù)64線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦力測量65減速箱傳動(dòng)比的初步研究66進(jìn)一步研究以傳動(dòng)比為函數(shù)的系統(tǒng)性能67步進(jìn)電機(jī)減速箱傳動(dòng)比設(shè)計(jì)68非地面移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)流程69小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章控制基礎(chǔ)71機(jī)器人控制理論72對(duì)象的類型721線性或非線性對(duì)象722時(shí)不變或時(shí)變對(duì)象73基于控制系統(tǒng)的分類731模擬或數(shù)字系統(tǒng)732開環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)74智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)的需求75一個(gè)典型的機(jī)器人控制系統(tǒng)76控制的發(fā)展趨勢(shì)77小結(jié)參考文獻(xiàn)第8章數(shù)學(xué)建模、傳遞函數(shù)、狀態(tài)方程和控制器回顧81概述82建模的重要性83傳遞函數(shù)模型831傳遞函數(shù)的不同形式84建模的步驟85控制系統(tǒng)中常用到的基本部件851電氣元件852機(jī)械部件86方框圖概念861方框圖化簡87一些系統(tǒng)示例88狀態(tài)方程881從微分方程建立狀態(tài)方程的基本概念882從對(duì)對(duì)象的認(rèn)知建立狀態(tài)方程883直接從傳遞函數(shù)建立狀態(tài)方程89用傳遞函數(shù)求時(shí)域解891質(zhì)量塊彈簧阻尼器閉環(huán)系統(tǒng)的解析解892質(zhì)量塊彈簧阻尼器閉環(huán)系統(tǒng)的模擬解893PID控制器的響應(yīng)810狀態(tài)方程的時(shí)域解8101用解析方法得到時(shí)域解811調(diào)節(jié)控制器和伺服控制器812小結(jié)參考文獻(xiàn)第9章數(shù)字控制基礎(chǔ)和控制器設(shè)計(jì)91概述92數(shù)字控制概覽921信號(hào)采樣器922數(shù)字控制器923零階保持器93數(shù)字系統(tǒng)中的信號(hào)表示931采樣過程932信號(hào)的Z變換94數(shù)字系統(tǒng)中的對(duì)象表示941ZOH的傳遞函數(shù)942包含ZOH的對(duì)象的Z變換943Tustin近似95閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)951應(yīng)用數(shù)字儀表的系統(tǒng)96離散時(shí)間系統(tǒng)的響應(yīng)及Z反變換961部分分式法962差分方程法963用MATLAB求時(shí)域解97典型控制器的軟件實(shí)現(xiàn)971積分計(jì)算972微分計(jì)算973數(shù)字控制器的實(shí)現(xiàn)98離散狀態(tài)空間系統(tǒng)981從離散傳遞函數(shù)建立離散狀態(tài)空間系統(tǒng)982從連續(xù)狀態(tài)空間模型建立離散狀態(tài)空間模型983離散狀態(tài)空間系統(tǒng)的時(shí)域解99離散狀態(tài)反饋控制器991狀態(tài)可控性的概念992狀態(tài)可觀測性的概念993采樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可控性和可觀測性的共同條件994用狀態(tài)反饋設(shè)計(jì)極點(diǎn)配置調(diào)節(jié)器995穩(wěn)態(tài)二次型最優(yōu)控制996簡易伺服控制器910典型的控制器硬件實(shí)現(xiàn)911小結(jié)參考文獻(xiàn)第10章平衡桿和爬壁機(jī)器人實(shí)例研究101概述102平衡桿機(jī)器人1021數(shù)學(xué)建模1022擺桿角控制的傳遞函數(shù)1023平衡桿機(jī)器人狀態(tài)模型1024從機(jī)器人和電機(jī)數(shù)據(jù)建立平衡桿機(jī)器人的狀態(tài)模型1025伺服輸入用作補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)配置控制器1026伺服輸入用作補(bǔ)償?shù)腖QC控制器1027應(yīng)用DSP處理器實(shí)現(xiàn)平衡桿機(jī)器人控制器設(shè)計(jì)10282自由度平衡桿機(jī)器人1029通過實(shí)驗(yàn)估計(jì)PBR的角摩擦系數(shù)b103爬壁機(jī)器人1031蹼式爬壁機(jī)器人1032使用動(dòng)態(tài)吸力的爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)104小結(jié)參考文獻(xiàn)第11章建圖、導(dǎo)航和路徑規(guī)劃111概述112感知1121從傳感器數(shù)據(jù)到知識(shí)模型1122地圖表達(dá)1123量度圖1124拓?fù)鋱D113導(dǎo)航1131墻沿跟蹤1132應(yīng)用矢量場直方圖方法避障114路徑規(guī)劃1141波前規(guī)劃器1142使用人工勢(shì)場法進(jìn)行路徑規(guī)劃1143使用拓?fù)鋱D進(jìn)行路徑規(guī)劃參考文獻(xiàn)第12章機(jī)器人自治、決策和學(xué)習(xí)121概述122機(jī)器人自治123決策1231經(jīng)典決策1232反應(yīng)式?jīng)Q策1233混合決策124機(jī)器人學(xué)習(xí)1241人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1242Q學(xué)習(xí)法125小結(jié)參考文獻(xiàn)