工業機器人控制 數學模型,軟件架構及電子設計

工業機器人控制 數學模型,軟件架構及電子設計

相關主題

商品描述

本書從自動化工程師視角，系統講解工業機器人控制系統的構建方法，涵蓋核心理論與實用技巧。書中先深入解析運動學、軌跡規劃及運動控制原理，再指導讀者動手驅動電動機與機器人移動的電路板。理論分後，本書通過編程控制固件的實踐環節，幫助讀者將知識落地，詳細闡釋人機界面、運動指令解釋器及伺服電動機核心控制回路等軟件組件。別介紹機器人常用的無刷同步電動機換向算法與伺服環路控制技術。此外，本書還介紹了機器人校準、調試方法，以及數字孿生模型設計，便於在模擬環境中測試監控工作單元。本書在硬件方面介紹了電動機與編碼器的選型使用、伺服及運動控制器構建、PCB設計，分析不同電子元件及應用電路的劣。

作者簡介

法布裏奇奧·弗裏傑尼（Fabrizio Frigeni） 一位兼具多元文化背景的工程師、業余愛好者、教師和企業家。他來自意大利，擁有米蘭理工大學電氣工程學士學位、美國伊利諾伊大學芝加哥分校激光物理學碩士學位、德國德累斯頓工業大學微電子學博士學位。他在自動化、機器人技術、計算機視覺和機器學習領域積累了豐富經驗，曾在奧地利、巴西、印度和中國工作多年，參與多個項目。自2009年起，他定居上海，起初負責管理當地的工程團隊，隨後創立了自己的公司，致力於教學、咨詢以及為自動化機器和機器人設計控制系統。

目錄大綱

譯者序

技術審校者簡介

前言

第1章?工業機器人1

1.1?機器人相關術語1

1.2?機器人類型3

1.3?機器人控制系統的架構5

1.4?數字孿生6

1.5?小結7

第1篇?機器人幾何結構

第2章?幾何框架10

2.1?參考坐標系10

2.2?坐標系作11

2.3?坐標系平移11

2.4?坐標系旋轉12

2.5?旋轉矩陣的屬性14

2.6?旋轉組合：歐拉角15

2.7?旋轉矩陣的分解15

2.8?列向量16

2.9?表達旋轉17

2.10?平移和旋轉組合18

2.11?實際案例19

2.12?逆變換20

2.13?小結21

第3章?正向運動學22

3.1?機械結構23

3.2?逐步求解25

3.3?組合變換矩陣28

3.4?數值計算實例29

3.5?零坐標系31

3.6?工具坐標系33

3.7?機械耦合34

3.8?小結35

第4章?逆向運動學36

4.1?閉式推導37

4.2?非線性問題37

4.3?非解38

4.4?奇點39

4.5?IK步驟1：解耦41

4.6?IK步驟2：求解下臂分42

4.7?IK步驟3：求解腕44

4.8?數值測試47

4.9?零坐標系49

4.10?工具坐標系50

4.11?機械耦合50

4.12?小結51

第2篇?機器人運動

第5章?路徑規劃55

5.1?PTP運動56

5.2?路徑運動57

5.3?四元數58

5.4?SLERP60

5.5?直線路徑值62

5.6?圓形路徑值63

5.7?樣條曲線值65

5.8?De Casteljau算法68

5.9?圓滑過渡69

5.10?過渡71

5.11?路徑長度72

5.12?外路徑修正74

5.13?小結74

第6章?工作空間監控75

6.1?線性化76

6.2?區78

6.3?禁止區78

6.4?線框模型80

6.5?方向監控81

6.6?自碰撞82

6.7?膠囊形禁止區83

6.8?屬區85

6.9?碰撞檢測86

6.10?小結89

第7章?軌跡生成器90

7.1?S曲線軌跡91

7.2?正弦軌跡96

7.3?Bezier軌跡97

7.4?時間運動99

7.5?微分運動學101

7.6?路徑速度單位103

7.7?實踐中的運動104

7.8?時域濾波器106

7.9?外路徑修正108

7.10?小結109

第8章?靜力學與動力學110

8.1?靜力學110

8.2?奇點112

8.3?動力學115

8.4?動力學模型116

8.5?拉格朗日方法118

8.6?牛頓-歐拉方法119

8.7?參數辨識120

8.8?轉矩前饋121

8.9?軌跡化123

8.10?手動示教124

8.11?電動機技術參數125

8.12?小結126

第3篇?機器人軟件

第9章?固件129

9.1?人機界面129

9.2?解釋器132

9.3?主控制器139

9.4?內核接口143

9.5?伺服驅動器145

9.6?電子換向148

9.7?小結156

第10章?校準157

10.1?機器人機體校準157

10.2?工具校準159

10.3?工作單元校準164

10.4?小結166

第11章?調試167

11.1?167

11.2?整定170

11.3?小結176

第12章?177

12.1?Unity3D177

12.2?構建場景178

12.3?導入CAD模型179

12.4?腳本編程180

12.5?通信功能182

12.6?用戶界面184

12.7?機器學習184

12.8?小結188

第13章?機器視覺189

13.1?智能相機190

13.2?視覺功能192

13.3?深度學習196

13.4?卷積網絡200

13.5?小結203

第4篇?機器人硬件

第14章?電動機208

14.1?直流電動機210

14.2?步進電動機210

14.3?無刷電動機211

14.4?直線電動機213

14.5?電動機選型215

14.6?小結219

第15章?編碼器220

15.1?霍爾式傳感器222

15.2?正交編碼器223

15.3?SSI225

15.4?Tamagawa接口226

15.5?小結228

第16章?伺服驅動器229

16.1?電源開關231

16.2?柵驅動器234

16.3?電流檢測237

16.4?小結241

第17章?電源管理242

17.1?直流總線電壓242

17.2?護功能246

17.3?電壓轉換器249

17.4?小結250

第18章?主控制器251

18.1?微控制器251

18.2?輸入/輸出模塊252

18.3?現場總線255

18.4?集成解決方案256

18.5?顯示器257

18.6?小結259

第19章?硬件制造260

19.1?PCB設計260

19.2?機械設計265

19.3?小結267

附錄?運動學模型268

類似商品