機(jī)器人建模和控制

目錄Robot Modeling and Control譯者序前言第1章導(dǎo)論111機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型2111機(jī)器人的符號表示2112位形空間3113狀態(tài)空間3114工作空間312機(jī)器人作為一種機(jī)械裝置4121機(jī)器人機(jī)械臂的分類4122機(jī)器人系統(tǒng)5123精度和重復(fù)精度5124手腕和末端執(zhí)行器613常見的運(yùn)動學(xué)配置7131關(guān)節(jié)型機(jī)械臂(RRR)7132球坐標(biāo)機(jī)械臂(RRP)7133SCARA型機(jī)械臂(RRP)8134圓柱型機(jī)械臂(RPP)8135笛卡兒型機(jī)械臂(PPP)9136并聯(lián)機(jī)械臂914本書概要10習(xí)題14附注與參考15第2章剛性運(yùn)動和齊次變換1821位置的表示方法1822旋轉(zhuǎn)的表示方法19221平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)19222三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)2123旋轉(zhuǎn)變換22231相似變換2424旋轉(zhuǎn)的疊加25241相對于當(dāng)前坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)25242相對于固定坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)26243旋轉(zhuǎn)變換的疊加定律2625旋轉(zhuǎn)的參數(shù)化27251歐拉角27252滾動角、俯仰角和偏航角29253轉(zhuǎn)軸/角度表示2926剛性運(yùn)動3127齊次變換3228本章總結(jié)33習(xí)題34附注與參考37第3章正運(yùn)動學(xué)和逆運(yùn)動學(xué)3831運(yùn)動鏈3832DenavitHartenberg約定39321存在和唯一性問題40322坐標(biāo)系的配置42323實(shí)例4333逆運(yùn)動學(xué)49331一般的逆運(yùn)動學(xué)問題49332運(yùn)動解耦50333逆向位置：一種幾何方法51334關(guān)節(jié)型位形52335球坐標(biāo)型位形54336逆向姿態(tài)5534本章總結(jié)57習(xí)題58附注與參考60第4章速度運(yùn)動學(xué)——雅可比矩陣6141角速度：固定轉(zhuǎn)軸情形6142反對稱矩陣62421反對稱矩陣的性質(zhì)63422旋轉(zhuǎn)矩陣的導(dǎo)數(shù)6343角速度：一般情況6444角速度求和6545移動坐標(biāo)系上點(diǎn)的線速度6646雅可比矩陣的推導(dǎo)67461角速度67462線速度68463線速度和角速度雅可比矩陣的疊加6947工具速度7148分析雅可比矩陣7249奇點(diǎn)73491奇點(diǎn)解耦74492手腕奇點(diǎn)75493手臂奇點(diǎn)75410靜態(tài)力/力矩關(guān)系77411逆速度和加速度78412可操作性79413本章總結(jié)81習(xí)題82附注與參考84第5章路徑和軌跡規(guī)劃8551位形空間8552基于勢場的路徑規(guī)劃88521引力場88522斥力場90523將工作空間力映射到關(guān)節(jié)力矩91524梯度下降規(guī)劃9353逃離局部最小值9454概率路線圖方法95541位形空間內(nèi)的采樣96542連接位形對96543增強(qiáng)97544路徑光滑化9755軌跡規(guī)劃97551點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動的軌跡98552通過中間點(diǎn)確定的軌跡10356本章總結(jié)105習(xí)題106附注與參考106第6章獨(dú)立關(guān)節(jié)控制10861驅(qū)動器的動力學(xué)10962獨(dú)立關(guān)節(jié)模型11063設(shè)定點(diǎn)跟蹤111631比例微分補(bǔ)償控制器111632比例積分微分補(bǔ)償控制器113633飽和與柔性的影響11464前饋控制11565傳動系統(tǒng)的動力學(xué)11666狀態(tài)空間設(shè)計(jì)119661狀態(tài)反饋控制120662觀測器12167本章總結(jié)123習(xí)題124附注與參考126第7章動力學(xué)12771歐拉拉格朗日方程127711動機(jī)127712完整約束和虛功129713達(dá)朗貝爾原理13172動能和勢能133721慣性張量133722n連桿機(jī)器人的動能134723n連桿機(jī)器人的勢能13573運(yùn)動方程13574一些常見位形13675機(jī)器人動力學(xué)方程的性質(zhì)142751反對稱性和無源性143752慣性矩陣的界限144753參數(shù)的線性化14476牛頓歐拉方法145761重溫平面肘型機(jī)械臂14977本章總結(jié)151習(xí)題153附注與參考154第8章多變量控制15581重溫PD控制155811關(guān)節(jié)柔性的影響15782逆動力學(xué)158821關(guān)節(jié)空間內(nèi)的逆動力學(xué)158822任務(wù)空間內(nèi)的逆動力學(xué)16083魯棒和自適應(yīng)運(yùn)動控制161831魯棒逆運(yùn)動學(xué)161832自適應(yīng)逆運(yùn)動學(xué)16484基于無源性的運(yùn)動控制165841基于無源性的魯棒控制166842基于無源性的自適應(yīng)控制16785本章總結(jié)168習(xí)題171附注與參考171第9章力控制17391坐標(biāo)系和約束173911對偶基174912自然約束和人工約束17592網(wǎng)絡(luò)模型和阻抗176921阻抗操作符177922阻抗操作符的分類177923戴維南和諾頓等效17793任務(wù)空間內(nèi)的動力學(xué)和控制178931任務(wù)空間內(nèi)的動力學(xué)178932阻抗控制178933混合阻抗控制17994本章總結(jié)181習(xí)題182附注與參考182第10章幾何非線性控制183101背景介紹1831011流形、向量場和分布1831012弗羅貝尼烏斯定理186102反饋線性化187103單輸入系統(tǒng)188104n連桿機(jī)器人的反饋線性化193105非完整系統(tǒng)1951051對合和完整性1961052無磧控制系統(tǒng)1961053非完整系統(tǒng)實(shí)例197106周氏定理199107無磧系統(tǒng)的控制200108本章總結(jié)201習(xí)題202附注與參考203第11章計(jì)算機(jī)視覺204111成像幾何2041111相機(jī)坐標(biāo)系2041112透視投影2051113成像平面和傳感器陣列205112相機(jī)標(biāo)定2061121相機(jī)的外部參數(shù)2061122相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)2061123確定相機(jī)參數(shù)207113閾值分割2081131簡略的統(tǒng)計(jì)回顧2091132自動選擇閾值210114連通區(qū)域213115位置和方向2141151圖像矩2151152物體的質(zhì)心和中心矩2151153物體的方向215116本章總結(jié)217習(xí)題217附注與參考219第12章基于視覺的控制220121設(shè)計(jì)要點(diǎn)2201211相機(jī)位形2201212基于圖像的方法與基于位置的方法221122相機(jī)運(yùn)動和交互作用矩陣221123點(diǎn)特征的交互作用矩陣2221231固定點(diǎn)相對于移動相機(jī)的速度2231232構(gòu)建交互作用矩陣2241233點(diǎn)間交互作用矩陣的性質(zhì)2251234多點(diǎn)的交互作用矩陣226124基于圖像的控制律2261241計(jì)算相機(jī)運(yùn)動2271242比例控制方案2271243基于圖像的視覺伺服系統(tǒng)的表現(xiàn)228125末端執(zhí)行器和相機(jī)的運(yùn)動230126劃分方法231127運(yùn)動感知233128本章總結(jié)234習(xí)題235附注與參考236附錄A三角函數(shù)237附錄B線性代數(shù)238附錄C動態(tài)系統(tǒng)243附錄D李雅普諾夫穩(wěn)定性245參考文獻(xiàn)250索引259