机器人引论第2版_张涛_9787111551775

全面介绍机器人的基本概念、主要技术及其应用。内容包括机器人基础知识，机器人运动学、机器人动力学和机器人控制，典型机器人，工业机器人、移动机器人、拟人机器人、仿生机器人、医用机器人、空间机器人、多机器人系统以及未来机器人等。

前言本书是在第1版的基础上修订而成的。《机器人引论》第1版自2010年出版以来，受到了广大读者的关注，并于2012年进行了第二次印刷。机器人是当前科技领域发展的重要方向之一，受到科技界和企业界的广泛重视。特别是近五年来，互联网、大数据和以深度学习为代表的人工智能技术等推动机器人技术有了进一步发展，人们已经开始预测，机器人或许将成为下一代工业革命的引领者。机器换人等现象的不断涌现，表明机器人将推动现有产业升级换代，甚至产生新业态。在这几年的机器人技术的发展过程中，人工智能技术发挥的作用最大，机器人智能控制也自然是机器人技术中发展最快的技术之一。目前，机器人领域最成功、影响最大的产品多来自家用机器人和空中机器人（无人机），如iRobot扫地机器人、Google无人车、大疆无人机等。这些产品有的已广泛进入人们的生活，有的将在近几年内市场化。因此，面对上述变化，有必要将这些内容加入到本书中，使读者对机器人有更全面的了解，对当前机器人发展有更清晰的认识。目前，许多高等院校已在或即将在本科阶段设立机器人专业，为此要开设许多与机器人技术相关的课程,因此，本书的修订将会有助于推动机器人领域的教学和人才培养。通过对本书的学习，学生不仅可以对机器人的基础知识有一定的了解，同时还可以接触到机器人领域的最新成果，扩展对机器人技术了解的范围。本书兼顾了对机器人技术教学的基础性和先进性，学生不需要学习有关机器人教学的前期课程。相对于第1版，本书主要对以下几点内容进行了修订： 1）将第1版第4章机器人控制中智能控制部分作为本书第5章，详细介绍了机器人智能控制，包括：机器人智能控制的基本特点、主要方法和主要应用。 2）本书增加了家用机器人作为第11章，其中主要介绍了家用机器人的定义与发展历程、特点与发展趋势、关键技术与研究课题及其主要应用。 3）本书增加了空中机器人作为第12章，其中主要介绍了空中机器人（无人机）的有关知识，包括其发展历程、分类、应用以及研究热点。全书分为2部分，共15章。第1部分介绍机器人基础知识，包括5章，分别是绪论、机器人运动学、机器人动力学、机器人控制和机器人智能控制；第2部分介绍典型机器人，包括10章，分别是工业机器人、移动机器人、拟人机器人、仿生机器人、医用机器人、家用机器人、空中机器人、空间机器人、多机器人系统和未来机器人。张涛教授编写了第1、4、5、7、9、11~15章，陈学东教授和罗欣博士编写了第2、3章，杨丽博士编写了第6、8、10章。这里要特别感谢梁荣健、王铎和牟方厉三位研究生的大力帮助。本书配有电子课件，可供读者学习或教师教学使用。由于机器人技术发展很快，尽管作者尽力在本书中包含了许多新的内容，但仍然会遗漏许多新的思想、方法和不断涌现的系统。由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者批评指正。作者

序前言第1部分机器人基础第1章绪论11机器人简介111机器人的由来112机器人的定义113机器人学的研究领域12机器人的发展历史13机器人的基本结构14机器人的分类15机器人的应用16机器人学的研究内容17机器人学的国内外研究现状第2章机器人运动学21刚体位姿的描述211位置的描述位置矢量212方位的描述旋转矩阵213坐标系的描述214机器人操作臂手爪位姿的描述22点的映射221坐标平移222坐标旋转223一般映射23齐次坐标和齐次变换24变换矩阵241平移算子242旋转算子243变换算子的一般形式244变换矩阵的运算25旋转矩阵的导数26连杆参数和关节变量261连杆描述262连杆连接的描述27连杆坐标系271中间连杆i的坐标系i272首端连杆和末端连杆273用连杆坐标系规定连杆参数274连杆坐标系建立的步骤28连杆变换和运动学方程281相邻两连杆坐标系之间的变换矩阵282运动学方程的建立29多足步行机器人的运动学291引言292多足步行机器人机构特征293站立腿的运动学计算294摆动腿的运动学计算295多足步行机器人的运动学计算296多足步行机器人的速度和加速度计算第3章机器人动力学31动力学分析基础311机器人的坐标系312工具的定位313惯性张量和惯性矩阵314连杆运动的传递315牛顿欧拉动力学方程316拉格朗日方程32机器人的静力分析321等效关节力和力雅可比322连杆的静力学分析33机器人动力学方程331牛顿欧拉递推动力学方程332关节空间与操作空间动力学333拉格朗日方程的应用334多足步行机器人的动力学模型第4章机器人控制41机器人运动控制411机器人的伺服电动机412机器人的运动控制器42机器人移动轨迹控制421路径与轨迹422关节坐标系与直角坐标系423轨迹规划424轨迹控制43机器人力控制431机器人的力与力控制种类432阻尼力控制433相互力控制44机器人行为控制441机器人行为种类442机器人行为控制方式第5章机器人智能控制51智能控制的基本特点511智能控制概述512智能控制系统的典型结构52智能控制的主要方法521专家控制522模糊控制523神经网络控制524混沌控制525依靠优化方法的智能优化控制53智能控制的主要应用531机器人的专家控制532机器人的模糊控制533机器人的神经网络控制534机器人的优化方法控制535机器人智能控制技术的融合〖1〗机器人引论目录〖2〗第2部分典型机器人第6章工业机器人61工业机器人的发展历史611工业机器人发展概况612中国工业机器人研制情况62工业机器人的基本组成621执行机构622驱动系统623控制系统624传感系统63工业机器人的典型机构631SCARA机构632平行杆型机构633多关节机构64工业机器人的种类及应用641焊接机器人642搬运机器人643喷漆机器人644装配机器人第7章移动机器人71移动机器人的发展72移动机器人的基本组成721驱动系统722控制系统723传感系统73轮式移动机器人731车轮形式732车轮的配置和转向机构733三轮移动机器人运动分析734轮式排爆机器人74履带式移动机器人741车体结构742越障原理743履带排爆机器人75步行移动机器人751步行机器人的特点及发展过程752步行机器人的腿结构753两足步行机器人的动力学模型第8章拟人机器人81拟人机器人的发展811拟人机器人的发展历史812中国拟人机器人发展概况82拟人机器人的基本结构821拟人机器人的头部822拟人机器人的四肢823拟人机器人的躯体83拟人机器人的主要功能831拟人机器人的拟人行为832拟人机器人的人机交互84拟人机器人的行为控制841步行模式生成器842拟人机器人的双足步行843全身运动模式的生成85拟人机器人的应用第9章仿生机器人91仿生机器人的特点92仿生机器人的研究概述921研究现状922仿生机器人的关键技术问题923仿生机器人的发展趋势93仿生机器鱼931鱼类推进理论932仿生机器鱼的设计933仿生机器鱼的运动控制934仿生机器鱼控制系统的硬件设计94四足仿生机器人941四足仿生机器人的总体设计方案942四足仿生机器人的结构设计943四足仿生机器人的控制系统设计第10章医用机器人101医用机器人的特点102医用机器人的分类1021医用外科机器人1022康复机器人1023医学教育机器人103医用机器人的控制104医用机器人的应用1041医用外科机器人的应用1042康复机器人的应用1043医用机器人的应用实例1044医用机器人的研究趋势第11章家用机器人111家用机器人的定义与发展历程1111家用机器人的定义与分类1112家用机器人的发展历程1113全球家用机器人总体研发现状与市场112家用机器人的特点与发展趋势1121家用机器人的特点1122家用机器人的发展趋势113家用机器人关键技术与研究课题1131室内自主导航技术1132家用机器人的控制1133家用机器人的社会课题114家用机器人的应用1141家居智能方向1142家庭教育娱乐方向1143家庭安全健康方向第12章空中机器人121无人机的发展历程122无人机的分类1221按无人机应用领域分类1222按无人机机翼布局样式分类1223按无人机的控制方式分类1224按无人机的性能指标分类123无人机的应用1231无人机在军事领域的应用1232无人机在民用领域的应用124当前无人机领域的研究热点第13章空间机器人131空间机器人的定义和发展历程1311空间机器人的定义1312空间机器人的发展历程132空间机器人的特点和分类1321空间机器人的特点1322空间机器人的分类133空间机器人通信技术1331空间机器人的深空通信1332空间机器人深空通信的接收技术天线组阵134空间机器人的应用1341探测空间机器人1342空间机器人航天器第14章多机器人系统141多机器人系统概述142多机器人系统的体系结构1421分层式结构1422基于行为的混合分层式结构1423任务级协作式结构1424并行处理混合式结构143多机器人系统的协调控制1431协调控制策略1432协调控制平台1433协调控制中的学习144网络机器人1441网络机器人的组成与特点1442网络机器人的控制1443网络机器人的应用145多机器人系统的应用1451机器人足球1452多移动机器人协作围捕1453多机器人协作装配第15章未来机器人151机器人的发展趋势152未来机器人的发展与应用前景153未来机器人与人类社会参考文献

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