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第1章 机器人工程学1

1.1什么是机器人1

目录1

1.2机器人的种类2

1.3智能机器人4

1.3.1系统的构成4

1.3.2智能机器人的基本课题5

1.3.3智能机器人研究的发展6

1.4.1柔软性自动化7

1.4.2自动化及机器人的作用7

1.4自动化与机器人7

1.4.3工业用机器人技术9

1.4.4今后的机器人工程学10

参考文献11

第2章 机器人的机构学12

2.1坐标系与自由度12

2.2机器人的运动学和力学分析14

2.2.1坐标变换矩阵15

2.2.2机器人的位置姿势的解析15

2.2.3机器人的速度、加速度的解析17

2.2.4机器人的角速度、角加速度的解析19

2.2.5机器人的静力学解析20

2.2.6机器人的动力学解析22

2.2.7机器人的位置、姿势的综合27

2.3机器人的驱动传动机构32

2.3.1传动装置和减速器32

2.3.2运动传递机构33

2.3.3关节的机构34

2.4夹持机构36

2.5移动机构39

2.5.1车轮式移动机器人39

2.5.2脚式移动机器人40

2.5.4其他的移动机器人43

2.5.3履带式移动机器人43

参考文献44

第3章 机器人的控制46

3.1控制要素46

3.1.1驱动器46

3.1.2电动机驱动放大器47

3.1.3减速器47

3.1.4测量器48

3.2关节的伺服系统49

3.2.1伺服系统的方框图49

3.2.2速度控制系统49

3.2.3位置控制系统52

3.3.1轨道的生成53

3.3多自由度系统的控制算法53

3.3.2用软件伺服的系统补偿55

3.3.3坐标变换56

3.3.4工作坐标系上的轨道生成58

3.4工作坐标系伺服器60

3.4.1生成力矢量的方法60

3.4.2生成速度矢量的方法63

3.4.3生成加速度矢量的方法64

参考文献65

4.1工作的程序化66

4.2机器人语言的分类66

第4章 机器人和语言66

4.3指挥命令级语言67

4.4基础动作级语言69

4.4.1数据表示和它的示教70

4.4.2工作的程序化71

4.4.3程序例72

4.5构造动作级语言73

4.5.1工作环境描述及数据形式75

4.5.2动作语句76

4.5.3坐标系的结合76

4.5.4控制语句77

4.5.5并行动作描述及其同步77

4.5.7AL的程序例78

4.5.6宏功能78

4.6对象状态级语言79

4.7工作目标级语言80

4.8小结81

参考文献82

第5章 机器人的感觉83

5.1机器人的感觉功能和安装位置83

5.2视觉功能及其应用84

5.2.1图象处理的方法84

5.2.2二值图象处理86

5.2.3模式匹配法88

5.2.4窗内像素计数法90

5.2.5特征参数提取法91

5.3触觉功能及其应用92

5.3.1触觉种类和用途92

5.3.2靠接近觉的控制93

5.3.3靠力觉控制94

5.4智能机器人97

5.4.1智能机器人的基本功能97

5.4.2目的理解功能98

5.4.3环境理解功能99

5.4.4行动规划功能102

5.5自主型移动机器人103

5.5.1移动机器人和感觉103

5.5.3不带地图的移动机器人104

5.5.2地图规范的移动机器人104

参考文献106

第6章 人机接口技术108

6.1给机器人的指令方式108

6.1.1放演方式和机器人语言的指令方式109

6.1.2图形数据的指令方式109

6.1.3遥控技术的指令方式109

6.2机器人的工作环境示教系统111

6.2.1工作环境的理解111

6.2.2工作环境的示教112

6.2.3环境示教系统的实例112

6.3语音识别技术114

6.3.1语音识别的预备知识115

6.3.2语音分析和特征提取116

6.3.3语音单词的识别118

6.3.4连续单词识别和连续语音识别119

6.4自然语言系统119

6.4.1句法分析119

6.4.2含义理解122

6.5知识利用和问题解决122

6.5.1知识库系统122

6.5.2问题解决系统125

参考文献130

7.2.1概要131

7.2适用于点焊作业的机器入131

第7章 在生产中的机器人技术131

7.1工业用机器人的起源131

7.2.2为引入机器人的配套规划132

7.2.3点焊作业的配套设计132

7.3适用弧焊作业的机器人136

7.3.1概要136

7.3.2引入机器人的准备、作业的论证136

7.3.3适用于双轮机动车架的例子137

7.4适用于油漆作业的机器人142

7.4.1概要142

7.4.2油漆机器人的特点（示教）142

7.4.3油漆机器人的软件143

7.4.4油漆机器人的硬件144

7.4.5适用于油漆作业机器人的讨论举例145

7.5适用于机械加工作业的机器人147

7.5.1概要147

7.5.2引入机器人的目标147

7.5.3生产线的选择和引入机器人的基本设想147

7.5.4引入机器人应解决的事项148

7.5.5机器人生产线的实际情况149

7.5.6改善生产线以适应于生产量的激增150

7.6.2对象模型的选择及现状分析151

7.6.1概要151

7.6FMS和工业机器人151

7.6.3系统的基本组成153

7.6.4系统的软件154

7.7结束语155

参考文献155

第8章 核能领域中的机器人技术156

8.1适合用机器人的对象设施156

8.1.1核能发电设施156

8.1.2核物质处理设施158

8.2.1对控制系统的要求160

8.2远距离操作的控制技术160

8.1.3其它160

8.2.2用在核能方面的机器人的有代表性的控制技术161

8.3核能发电站用的机器人164

8.3.1实用化的核能发电站用的机器人164

8.3.2开发中的机器人167

参考文献170

第9章 援助人类用的机器人技术171

9.1运动机能的代行系统171

9.1.1人工手足171

9.1.2取代上肢的结构及其控制172

9.1.3取代下肢的控制176

9.2.1人工感觉器177

9.2感觉机能代行系统177

9.2.2人类、机械、环境模拟178

9.2.3用电刺激法传递信息180

9.3医疗福利机器人181

9.3.1机器人在医疗福利方面的应用181

9.3.2护理用机器人181

9.3.3导盲犬机器人182

9.4极限作业的机器人184

9.4.1第三代机器人184

9.4.2“极限作业机器人”大型规划与国际合作研究187

参考文献188

10.1工业机器人和智能机器人190

第10章 与机器人相关的技术动向190

10.2计算机系统技术191

10.2.1计算机系统的变迁191

10.2.2计算机的结构格式193

10.2.3计算机软件193

10.3设备技术195

10.3.1计算机用设备195

10.3.2感觉设备197

10.4人工智能的研究197

10.4.1图象理解198

10.4.2声音识别与自然语言的理解198

10.4.3专家系统199

10.4.4生物信息处理199