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第1章 基础知识1

1.1 引言1

1.2什么是机器人1

1.3机器人的分类2

1.4什么是机器人学3

1.5机器人的发展历史3

1.6机器人的优缺点4

1.7机器人的组成部件5

1.8机器人的自由度7

1.9机器人关节9

1.10机器人的坐标9

1.11机器人的参考坐标系11

1.12机器人的编程模式12

1.13机器人的性能指标13

1.14机器人的工作空间14

1.15机器人语言14

1.16机器人的应用17

1.17其他机器人及应用21

1.18机器人的社会问题22

1.19小结22

参考文献23

习题24

第2章 机器人位置运动学26

2.1 引言26

2.2机器人机构26

2.3机器人运动学的矩阵表示27

2.4齐次变换矩阵34

2.5变换的表示34

2.6变换矩阵的逆43

2.7机器人的正逆运动学48

2.8机器人正运动学方程的D-H表示法60

2.9机器人的逆运动学解68

2.10机器人的逆运动学编程72

2.11机器人的退化和灵巧特性73

2.12 D-H表示法的基本问题74

2.13设计项目1：三自由度机器人76

2.14小结77

参考文献78

习题78

第3章 微分运动和速度85

3.1 引言85

3.2微分关系85

3.3雅可比矩阵86

3.4坐标系的微分运动88

3.5微分变化的解释92

3.6坐标系之间的微分变化93

3.7机器人及机器人手坐标系的微分运动95

3.8雅可比矩阵的计算95

3.9如何建立雅可比矩阵和微分算子之间的关联98

3.10雅可比矩阵求逆99

3.11设计项目103

3.12小结103

参考文献104

习题104

第4章 动力学分析和力107

4.1 引言107

4.2拉格朗日力学的简单回顾108

4.3有效转动惯量114

4.4多自由度机器人的动力学方程115

4.5机器人的静力分析125

4.6坐标系间力和力矩的变换127

4.7设计项目129

4.8小结129

参考文献129

习题130

第5章 轨迹规划132

5.1 引言132

5.2路径与轨迹132

5.3关节空间描述与直角坐标空间描述132

54轨迹规划的基本原理134

5.5关节空间的轨迹规划137

5.6直角坐标空间的轨迹规划148

5.7连续轨迹记录152

5.8设计项目152

5.9小结153

参考文献153

习题154

第6章 驱动器155

6.1 引言155

6.2驱动系统的性能155

6.3驱动系统的比较159

6.4液压驱动器159

6.5气动装置165

6.6电动机165

6.7电机的微处理器控制184

6.8磁致伸缩驱动器187

6.9形状记忆金属187

6.10减速器188

6.11设计项目1190

6.12设计项目2191

6.13小结192

参考文献192

习题193

第7章 传感器194

7.1 引言194

7.2传感器特性194

7.3位置传感器196

7.4速度传感器203

7.5加速度传感器204

7.6力和压力传感器204

7力矩传感器205

7.8微动开关206

7.9可见光和红外传感器206

7.10接触和触觉传感器206

7.11接近觉传感器208

7.12测距仪210

7.13嗅觉传感器212

7.14视觉系统213

7.15语音识别装置213

7.16语音合成器213

7.17远程中心柔顺装置214

7.18设计项目216

7.19小结217

参考文献217

第8章 视觉系统图像处理和分析218

8.1 引言218

82图像处理与图像分析218

8.3二维和三维图像218

8.4什么是图像219

8.5图像的获取219

8.6数字图像223

8.7频域和空域223

8.8信号的傅里叶变换及其频谱223

8.9图像的频谱：噪声和边缘225

8.10空域操作：卷积掩模226

8.11采样和量化229

8.12采样理论231

8.13图像处理技术233

8.14图像直方图234

8.15阈值235

8.16连通性235

8.17降噪237

8.18边缘检测241

8.19 Hough变换244

8.20图像分割246

8.21基于区域增长和区域分解的分割247

8.22二值形态操作248

8.23灰度形态操作251

8.24图像分析252

8.25基于特征的物体识别252

8.26视觉系统中的深度测量260

8.27特殊照明262

8.28图像数据压缩263

8.29实时图像处理265

8.30启发式方法265

8.31视觉系统的应用265

8.32设计项目266

8.33小结267

参考文献267

习题268

第9章 模糊逻辑控制271

9.1 引言271

9.2模糊控制需要什么272

9.3清晰值与模糊值273

9.4模糊集合：隶属度与真值度273

9.5模糊化274

9.6模糊推理规则库275

9.7清晰化276

9.8模糊逻辑控制器的仿真280

9.9模糊逻辑在机器人中的应用281

9.10设计项目285

9.11小结285

参考文献285

习题286

附录A287

A.1 矩阵代数及其符号表示方法的回顾287

A.2由正弦、余弦或正切值来计算角度291

习题293