機器人學與具身智能

張濤，男，工學博士。清華大學自動化系教授，博士生導師，自動化系黨委書記。分別於1993年、1995年、1999年在清華大學自動化系獲得工學學士、工學碩士和工學博士學位。2002年在日本國立佐賀大學獲得第二個工學博士學位。曾先後在美國麻省理工學院、德國慕尼黑工業大學、日本國立佐賀大學和日本國立信息學研究所學習和工作近8年。主要研究興趣為控制理論、人工智能、機器人學等。

 

目錄

 

第1章緒論

 

1.1機器人的定義

 

1.2機器人的發展歷程

 

1.2.1機器人的起源

 

1.2.2機器人的發展

 

1.3機器人的基本結構

 

1.4機器人的分類

 

1.5機器人的應用

 

1.6機器人學的研究內容

 

1.7機器人學的國內外研究現狀

 

第2章機器人運動學

 

2.1剛體位姿的描述

 

2.2點的映射

 

2.3齊次坐標和齊次變換

 

2.4其他姿態表示方法

 

2.5旋轉矩陣的導數

 

2.6連桿參數和關節變量

 

2.7連桿坐標系

 

2.8連桿坐標系變換和運動學方程

 

2.9多足步行機器人的運動學

 

第3章機器人動力學

 

3.1動力學分析基礎

 

3.1.1位置矢量的微分

 

3.1.2剛體的速度

 

3.1.3剛體的加速度

 

3.1.4質量分布

 

3.2機器人的靜力分析

 

3.2.1機器人連桿間的速度傳遞

 

3.2.2雅可比矩陣

 

3.2.3靜力傳遞

 

3.3機器人動力學方程

 

3.3.1牛頓歐拉動力學方程

 

3.3.2拉格朗日動力學方程

 

3.3.3示例

 

第4章機器人控制

 

4.1機器人控制系統概述

 

4.2運動控制

 

4.2.1具有速度輸入的多關節機器人運動控制

 

4.2.2具有力或力矩輸入的單關節運動控制

 

4.2.3多關節機器人的轉矩輸入控制

 

4.2.4任務空間控制

 

4.3力控制

 

4.4運動力混合控制

 

4.4.1自然約束和人為約束

 

4.4.2混合控制器

 

4.5阻抗控制

 

4.5.1阻抗控制算法

 

4.5.2導納控制算法

 

4.6其他主題

 

4.7習題

 

參考文獻

 

第5章典型機器人應用

 

5.1工業機器人

 

5.1.1搬運機器人

 

5.1.2焊接機器人

 

5.1.3裝配機器人

 

5.1.4激光加工機器人

 

5.2移動機器人

 

5.2.1移動機器人的發展歷程

 

5.2.2移動機器人的基本組成

 

5.2.3輪式移動機器人

 

5.2.4履帶式移動機器人

 

5.3擬人機器人

 

5.3.1擬人機器人的發展歷史

 

5.3.2擬人機器人的基本結構

 

5.3.3擬人機器人的主要功能

 

5.3.4擬人機器人的應用

 

5.4醫用機器人

 

5.4.1醫用機器人的特點

 

5.4.2醫用機器人的分類

 

5.4.3醫用外科機器人

 

5.4.4康復機器人

 

5.5水下機器人

 

5.5.1水下機器人的概念與分類

 

5.5.2水下機器人的研究現狀

 

5.5.3水下機器人的發展趨勢

 

5.5.4水下機器人的應用

 

第6章具身智能

 

6.1具身智能的定義

 

6.2具身智能的特點與發展現狀

 

6.2.1具身智能的特點

 

6.2.2具身智能的發展現狀

 

6.3具身智能的主要任務與關鍵技術

 

6.3.1多模態感知技術

 

6.3.2世界認知與理解技術

 

6.3.3智能自主決策技術

 

6.4具身智能的主要應用與挑戰

 

6.4.1具身智能的主要應用

 

6.4.2具身智能發展面臨的問題與挑戰

 

第7章總結與展望

 

7.1總結

 

7.2展望

 

參考文獻