先進機器人控製/中國科學院研究生院教材 [Advanced Robot Control] epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

　　《先進機器人控製/中國科學院研究生院教材》從控製角度，係統地介紹瞭機器人學的基礎知識和當前的發展狀況。全書共分為12章，由基礎篇、控製結構篇和先進控製篇構成。基礎篇著重介紹串聯關節機器人的運動學、運動規劃和動力學。其中，運動學部分從坐標變換入手，介紹瞭正嚮運動學方程的建立，逆嚮運動學的求解，以及機器人的微分運動等內容。控製結構篇著重介紹機器人的傳感技術、位置控製和力控製。針對機器人控製領域的研究動態和主要研究方嚮，先進控製篇介紹瞭傳感信息融閤、視覺控製、協調控製、移動機器人技術、智能控製方法等。全書以串聯關節機器人為主，同時兼顧瞭移動機器人的控製問題。《先進機器人控製/中國科學院研究生院教材》注重理論與應用的結閤，力求使讀者能夠盡快掌握機器人控製技術，瞭解機器人控製的主要研究方嚮。《先進機器人控製/中國科學院研究生院教材》可作為控製科學與工程、計算機等學科的研究生和高年級本科生教材，也可作為科研工作者和工程技術人員的參考書。

目錄

基礎篇
第1章 緒論
1.1 機器人的基本概念與發展曆程
1.2 機器人學的研究領域
1.3 機器人的特點與基本結構
1.4 機器人控製的基本方法
1.4.1 根據控製量分類
1.4.2 根據控製算法分類
1.5 本領域的重要學術期刊與會議簡介
參考文獻
習題
第2章 機器人運動學
2.1 位置與姿態的錶示
2.1.1 位置描述
2.1.2 姿態描述
2.1.3 位姿描述
2.2 坐標變換
2.2.1 坐標變換
2.2.2 齊次坐標變換
2.3 通用鏇轉變換
2.3.1 通用鏇轉變換
2.3.2 通用鏇轉變換的轉軸與轉角求取
2.4 連杆變換矩陣
2.4.1 關節與連杆
2.4.2 連杆坐標係
2.4.3 連杆變換矩陣
2.5 機器人正嚮運動學
2.5.1 PUMA 560機器人的正嚮運動學
2.5.2 MOTOMAN K10機器人的正嚮運動學
2.5.3 移動機器人的運動學與推算定位法
2.6 機器人逆嚮運動學
2.6.1 解析法
2.6.2 投影法與解析法相結閤
2.7 機器人的微分運動
2.7.1 微分變換
2.7.2 雅可比矩陣
2.7.3 雅可比矩陣的求取實例
本章小結
參考文獻
習題
第3章 機器人的運動規劃
3.1 工業機器人的運動
3.1.1 點到點運動
3.1.2 軌跡跟蹤運動
3.2 工業機器人的關節空間運動規劃
3.2.1 關節空間運動規劃
3.2.2 3次多項式插值
3.2.3 過路徑點的3次多項式插值
3.2.4 高階多項式插值
3.2.5 用拋物綫過渡的綫性插值
3.2.6 過路徑點的拋物綫過渡綫性插值
3.2.7 B樣條插值
3.3 工業機器人的笛卡兒空間運動規劃
3.3.1 位置規劃
3.3.2 姿態規劃
3.4 移動機器人路徑規劃
3.4.1 基於柵格的方法
3.4.2 基於行為的方法
本章小結
參考文獻
習題
第4章 機器人動力學分析
4.1 拉格朗日-歐拉法
4.1.1 機器人的連杆速度
4.1.2 機器人的動能
4.1.3 機器人的勢能
4.1.4 機器人的動力學方程
4.1.5 兩自由度機器人的動力學方程實例
4.2 牛頓-歐拉法
4.2.1 轉動坐標係和平移坐標係
4.2.2 杆件的運動學
4.2.3 機器人的遞歸動力學方程
4.2.4 兩自由度機器人的動力學方程實例
本章小結
參考文獻
習題

控製結構篇
第5章 機器人傳感器
5.1 位置傳感器
5.1.1 電阻式電位器
5.1.2 編碼器
5.1.3 綫性可變差接變壓器
5.1.4 基於磁效應的位移傳感器
5.1.5 微動開關
5.2 速度與加速度傳感器
5.2.1 測速發電機
5.2.2 基於編碼器的速度測量
5.2.3 基於多普勒效應的測速係統
5.2.4 加速度傳感器
5.3 陀螺
5.3.1 機械陀螺
5.3.2 壓電陀螺
5.3.3 光學陀螺
5.3.4 微機械電子陀螺
5.4 力和力矩傳感器
5.4.1 通過電機電流檢測力
5.4.2 力敏電阻
5.4.3 壓電式力傳感器
5.4.4 應變片
5.4.5 三維力和力矩傳感器
5.5 接近傳感器
5.6 地磁場傳感器
5.6.1 機械式方嚮磁羅盤
5.6.2 磁通門式羅盤
5.6.3 霍爾效應式羅盤
5.6.4 磁阻式羅盤
5.7 距離傳感器
5.7.1 渡越時間測量距離方法
5.7.2 三角測量方法
5.7.3 基於結構光的距離測量方法
5.8 視覺傳感器
5.8.1 光導管攝像機
5.8.2 數碼攝像機
5.9 接觸和觸覺傳感器
5.9.1 接觸傳感器
5.9.2 壓阻式觸覺傳感器
5.9.3 電容式觸覺傳感器
本章小結
參考文獻
習題
第6章 機器人的位置控製
6.1 工業機器人的關節空間位置控製
6.1.1 單關節位置控製
6.1.2 多關節位置控製
6.1.3 關節位置控製實例
6.2 工業機器人的笛卡兒空間位置控製
6.2.1 笛卡兒空間位置控製器
6.2.2 控製係統軟件
6.2.3 笛卡兒位置控製實驗結果
6.3 基於網絡的機器人實時位置控製
6.3.1 多層次結構的實時控製係統框架
6.3.2 單機實時控製係統硬件構成
6.3.3 控製係統軟件
6.3.4 實驗結果
6.4 機器人的位置控製實例
6.4.1 掩模傳輸係統簡介
6.4.2 掩模傳輸機器人的結構
6.4.3 掩模傳輸機器人的控製係統
6.4.4 傳輸與對準控製
6.4.5 實驗與結果
6.5 移動機器人的位置控製
6.5.1 基於行為的移動機器人位置控製
6.5.2 基於行為的位置控製性能
6.5.3 實驗與結果
本章小結
參考文獻
習題
第7章 機器人的力控製
7.1 剛度與柔順
7.1.1 機器人的剛度
7.1.2 機器人的柔順
7.2 工業機器人的笛卡兒空間靜力與關節空間靜力的轉換
7.2.1 不同坐標係間的靜力變換
7.2.2 笛卡兒空間與關節空間的靜力變換
7.2.3 主動剛性控製
7.3 阻抗控製主動柔順
7.3.1 力反饋型阻抗控製
7.3.2 位置型阻抗控製
7.3.3 柔順型阻抗控製
7.4 力和位置混閤控製
7.4.1 R-C力和位置混閤控製
7.4.2 改進的R-C力和位置混閤控製
本章小結
參考文獻
習題
……

先進控製篇

精彩書摘

　　6.4.3 掩模傳輸機器人的控製係統
　　1.掩模傳輸控製係統硬件結構
　　掩模傳輸控製係統的結構。係統由上位機、可編程控製器、伺服電機驅動器、步進電機驅動器、伺服電機、步進電機、光柵尺、四象限傳感器等組成。上位機可用於編程和監控等。主機為可編程控製器，主機上選配有網絡通信模塊（ETN模塊）、模擬量輸入模塊（A/D模塊）、伺服電機控製模塊（MC模塊），以及步進電機模塊（NC模塊）等，可以實現上位機和主機之間的高速通信，模擬量信號的輸入以及實現伺服電機和步進電機的控製。從四象限傳感器來的電壓值信號，通過A/D模塊采人，由主機CPU內運行的程序生成各軸的控製信號，通過MC模塊和NC模塊實現各軸的運動。MC模塊控製機械手沿X、Y、Z軸的平移運動，均采用伺服電機驅動。其中，X、Y兩軸的位置反饋由光柵尺輸入MC模塊，速度反饋由電機上的鏇轉編碼器輸入伺服驅動器；Z軸的速度反饋由電機上的鏇轉編碼器輸入伺服驅動器，位置反饋由伺服驅動器上分齣的電機鏇轉編碼器信號輸入MC模塊。NC模塊控製機械手沿Z軸的鏇轉運動，Z軸的鏇轉運動由步進電機驅動，沒有位置反饋。
　　PLC控製係統的信號流框圖，其中，運動控製器（1）為伺服電機運動控製器，運動控製器（2）為步進電機運動控製器。上位機通過以太網和以太網通信單元，與控製係統進行通信。由於在通信過程中，以太網通信單元作為服務器在使用，因而能夠實現多機對該掩模傳輸控製係統的遠程管理和操作。此外，PLC的總綫具有很好的擴展性能，它能夠根據係統的需要，增加一些特殊功能模塊，擴展該係統的功能。因此，該控製係統是一個開放式的控製係統。
　　2.掩模傳輸係統軟件結構
　　根據掩模傳輸係統的工藝要求，將掩模傳輸係統的軟件分為7個模塊，分彆為通信模塊、初始化模塊、掩模版存在檢測模塊、參數檢測模塊、上版模塊、卸版模塊、結束處理模塊。掩模傳輸係統軟件結構。
　　（1）與上位機的通信軟件模塊 根據係統選用的以太網通信模塊的要求，PLC與上位機的通信，可以采用UDP和TCP兩種通信方式，其中TCP的通信方式較為穩定。根據模塊通信格式的要求，可以采用C-Code或者Fins格式。
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