機器人學——機構、運動學、動力學及運動規劃（第2版）

戰強：現任北京航空航天大學機器人研究所教授、博士生導師。1 995年和1 999年分別在哈爾濱工業大學機械工程系和機器人研究所獲學士學位和博士學位，1999-2001年在北京航空航天大學機器人研究所做博士後研究工作。曾在意大利卡西諾大學、法國裏爾中央理工學院、英國克蘭菲爾德大學開展國際合作研究。主要研究方向包括仿生靈巧手、特種機器人、精密測控系統，先後主持國家863項目、總裝備部探索研究重點項目、國家科技支撐計劃子課題、國家自然科學基金項目等10余項。已發表論文100余篇，獲國家發明專利10余項，參編著作3部，其中英文著作2部。曾獲中航工業科學技術三等獎、中國發明展覽會銀獎、中國機械工程學會年度優秀論文獎、宇航學會年度優秀論文獎、北航優秀教學成果二等獎等獎項。現擔任北京航空航天大學“機器入學”研究生精品課負責人，兼任《哈爾濱工業大學學報》編委、《北京航空航天大學學報》編委、《哈爾濱工程大學學報》編委、《Frontiers of Humanoid Robotics》審稿編輯、民革北京市委科技專委會委員。

目錄

第1章緒論

 

1.1機器人的定義

 

1.2機器人的發展簡介

 

1.2.1古代關於機器人的記載

 

1.2.2近代機器人的發展

 

1.2.3現代機器人的發展

 

1.2.4國內機器人的發展

 

1.3機器人的專業術語

 

1.4機器人的分類

 

1.5機器人的主要研究方向

 

1.6小結

 

習題

 

參考文獻

 

第2章機器人機構

 

2.1機構的基礎知識

 

2.2機器人基本機構類型

 

2.2.1串聯機器人機構

 

2.2.2並聯機器人機構

 

2.2.3其他機器人機構

 

2.3機器人機構簡圖畫法

 

2.3.1典型機器人機構的圖形符號

 

2.3.2其他機器人機構的簡圖畫法

 

2.4典型機器人機構介紹

 

2.4.1典型串聯機器人機構介紹

 

2.4.2典型並聯機器人機構介紹

 

2.4.3典型混聯機器人機構介紹

 

2.5小結

 

習題

 

參考文獻

 

第3章機器人位姿的數學描述與坐標變換

 

3.1引言

 

3.2機器人位姿的數學描述

 

3.3點的坐標變換

 

3.3.1坐標系平移(姿態相同)

 

3.3.2坐標系旋轉(原點相同)

 

3.3.3坐標變換綜合(平移+旋轉)

 

3.4齊次坐標與齊次變換

 

3.4.1齊次坐標

 

3.4.2齊次變換

 

3.5繞過原點的單位矢量旋轉的變換通式

 

3.5.1旋轉矩陣通式

 

3.5.2等效轉軸與等效轉角

 

3.6繞不過原點的單位矢量旋轉的變換通式

 

3.7機器人姿態的其他表示方法

 

3.7.1RPY角

 

3.7.2歐拉角

 

3.7.3四元數

 

3.8小結

 

習題

 

參考文獻

 

附錄繞固定坐標系的多個坐標軸轉動的旋轉矩陣計算

 

第4章機器人運動學

 

4.1引言

 

4.2運動學建模方法

 

4.2.1三角幾何建模方法

 

4.2.2DH建模方法

 

4.3運動學逆解方法

 

4.3.1逆運動學的數值解方法

 

4.3.2逆運動學的解析解方法

 

4.3.3機器人運動學逆解的特性分析

 

4.3.4逆運動學的雅可比方法

 

4.4小結

 

習題

 

參考文獻

 

附錄例8的Paul反變換法MATLAB程序

 

第5章機器人靜力學

 

5.1引言

 

5.2機械臂連桿受力與關節平衡驅動力

 

5.2.1機械臂連桿受力計算

 

5.2.2關節平衡驅動力計算

 

5.3靜力平衡方程與靜力映射分析

 

5.3.1靜力平衡方程

 

5.3.2靜力映射分析

 

5.4靜力學的逆問題

 

5.5坐標變換

 

5.5.1力的坐標變換

 

5.5.2力矩的坐標變換

 

5.5.3力與力矩的坐標變換

 

5.6小結

 

習題

 

參考文獻

 

第6章機器人動力學

 

6.1引言

 

6.2Lagrange動力學方法

 

6.2.1Lagrange動力學建模

 

6.2.2Lagrange動力學方程分析

 

6.3NewtonEuler動力學方法

 

6.3.1慣性張量

 

6.3.2Newton方程與Euler方程

 

6.3.3遞推的NewtonEuler動力學方法

 

6.4Kane動力學方法

 

6.4.1Kane方法介紹

 

6.4.2Kane動力學方法應用舉例

 

6.5小結

 

習題

 

參考文獻

 

第7章機器人的運動規劃

 

7.1引言

 

7.2機器人的路徑規劃

 

7.2.1全局路徑規劃

 

7.2.2局部路徑規劃

 

7.3機器人的軌跡規劃

 

7.3.1關節空間的軌跡規劃

 

7.3.2操作空間的軌跡規劃

 

7.4小結

 

習題

 

參考文獻