機器人學是一門高度交叉的前沿學科，引起了機械學、生物學、人類學、計算機科學、控制科學與工程、電子工程學、人工智能、社會學等不同專業背景學者的廣泛興趣，學者們對其進行了深入研究。本書共分12章，系統地介紹了機器人的基本組成、工作原理和應用實例，內容涉及機器人技術的發展簡史、工業機器人的運動學和動力學、機器人控制技術、用于機器人的各種傳感器、機器人軌跡規劃、移動機器人的定位與導航，以及機器人在工業領域和服務領域的應用。
本書既可作為高等院校控制、檢測、電工、機電一體化、計算機應用及其他相關專業高年級本科生和研究生的教材，也可以作為廣大從事控制或檢測，以及正在學習機器人的工程師和技術人員的工具書或者培訓教材。
1、從教學角度出發，涵蓋知識面廣，包含工業機器人和移動機器人
2、通過具體機器人實例進行知識的講解，讀者更易于理解
基礎知識篇
第1章 緒論 1
1．1 機器人的基本概念與發展歷程 1
1．1．1 機器人的基本概念 1
1．1．2 機器人的發展歷程 2
1．2 機器人的分類 4
1．3 機器人的系統組成及技術參數 5
1．3．1 機器人系統的基本組成 5
1．3．2 機器人的技術參數 6
習題 8
第2章 機器人的運動機構與執行機構 9
2．1 常見運動機構 9
2．1．1 直線運動機構 9
2．1．2 旋轉運動機構 11
2．1．3 減速運動機構 13
2．2 工業機器人常見運動形式 16
2．3 移動機器人常見的移動機構 18
2．4 機器人執行機構 23
2．4．1 液壓驅動 23
2．4．2 氣壓驅動 25
2．4．3 電氣驅動 26
習題 28
第3章 機器人的感知系統 29
3．1 傳感器概述 29
3．1．1 機器人對傳感器的要求 29
3．1．2 常用傳感器的特性 30
3．1．3 機器人傳感器的分類 32
3．2 常用內部傳感器 33
3．2．1 位置傳感器 33
3．2．2 速度傳感器 36
3．2．3 加速度傳感器 38
3．2．4 傾斜角傳感器 39
3．2．5 力覺傳感器 40
3．3 常用外部傳感器 42
3．3．1 視覺傳感器 42
3．3．2 觸覺傳感器 45
3．3．3 接近度傳感器 48
3．4 焊接機器人傳感器系統 52
3．4．1 電弧傳感系統 52
3．4．2 超聲傳感跟蹤系統 54
3．4．3 視覺傳感跟蹤系統 56
3．5 裝配機器人傳感器系統 58
3．5．1 位姿傳感器 58
3．5．2 柔性腕力傳感器 61
3．5．3 工件識別傳感器 62
3．5．4 裝配機器人視覺傳感技術 64
3．5．5 多傳感器信息融合裝配機器人 65
習題 66
第4章 機器人的控制系統 67
4．1 機器人控制系統及其功能 67
4．2 PUMA560機器人控制系統的硬件組成 68
4．3 機器人控制器的軟件組成 69
4．4 常用編程語言 71
4．5 幾種典型的機器人控制系統舉例 74
4．5．1 PUMA562機器人控制系統 74
4．5．2 FANAC機器人控制系統 81
習題 82
工業機器人篇
第5章 機器人的運動學 83
5．1 機器人位置與姿態的描述 83
5．2 坐標變換 86
5．3 齊次坐標變換 87
5．4 機器人正向運動學 91
5．4．1 正向運動方程的變換矩陣 91
5．4．2 正向運動方程的求解 94
5．5 機器人逆向運動學 99
5．5．1 逆向運動學問題的多解性與可解性 99
5．5．2 逆向運動方程的求解 99
5．6 機器人的雅可比矩陣 108
5．6．1 微分運動 108
5．6．2 雅可比矩陣 111
習題 116
第6章 機器人的動力學 117
6．1 剛體動力學 117
6．2 機器人動力學建模 120
6．2．1 n自由度機器人操作臂動力學方程 120
6．2．2 機器人操作臂動力學方程系數的簡化 123
6．2．3 考慮非剛體效應的動力學模型 124
6．3 動力學仿真 125
習題 125
第7章 工業機器人的常用控制方法 126
7．1 工業機器人控制的特點及分類 126
7．1．1 工業機器人控制的特點 126
7．1．2 工業機器人控制的分類 127
7．2 機器人的位置控制 127
7．2．1 基于直流伺服電動機的單關節控制 127
7．2．2 基于交流伺服電動機的單關節控制 130
7．2．3 操作臂的多關節控制 132
7．3 機器人的力控制 132
7．3．1 質量-彈簧系統的力控制 133
7．3．2 力/位混合控制 134
7．4 機器人的現代控制技術 136
7．4．1 機器人的自適應控制 136
7．4．2 機器人的滑模變結構控制 141
7．5 機器人的智能控制技術 144
7．5．1 機器人的學習控制 144
7．5．2 機器人的模糊控制 146
習題 148
第8章 工業機器人的軌跡規劃 149
8．1 機器人軌跡規劃 149
8．1．1 關節空間描述與直角坐標空間描述 149
8．1．2 軌跡規劃的基本原理 150
8．2 關節空間的軌跡規劃 152
8．3 直角坐標空間的軌跡規劃 158
習題 160
移動機器人篇
第9章 移動機器人概述 161
9．1 移動機器人的體系結構 161
9．1．1 分層遞階式體系結構 161
9．1．2 反應式體系結構 162
9．1．3 混合式體系結構 163
9．2 移動機器人的運動學模型 163
習題 165
第10章 移動機器人的定位與導航 166
10．1 移動機器人的定位 166
10．2 環境地圖的表示 167
10．3 移動機器人的路徑規劃 169
10．4 移動機器人的導航 172
10．4．1 移動機器人的導航方式 172
10．4．2 基于多傳感器信息融合的移動機器人導航 173
10．4．3 基于混合方法的移動機器人導航 173
10．4．4 導航技術的應用 173
習題 174
應用篇
第11章 工業機器人應用實例 175
11．1 工業機器人的應用范圍 175
11．2 機器人的總體設計 175
11．2．1 系統分析 175
11．2．2 技術設計 177
11．3 焊接機器人 178
11．3．1 弧焊機器人 178
11．3．2 點焊機器人 181
11．4 噴漆機器人 183
11．4．1 液壓噴漆機器人 184
11．4．2 電動噴漆機器人 185
第12章 移動機器人應用實例 187
12．1 概述 187
12．2 自動導引車的導引方式 188
12．3 自主循跡機器人 190
12．3．1 攝像頭工作原理 190
12．3．2 邊緣檢測算法 191
12．3．3 雙峰邊緣跟蹤算法 191
12．3．4 路徑識別 191
12．3．5 控制方法 192
附錄 有關術語英漢對照 193
參考文獻 203
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