内容简介

1.机器人建模和控制

基于Spong和Vidyasagar所著的十分成功的经典教材《RobotDynamicsandControl》（Wiley，1989），本书对机器人领域做了彻底更新且十分完备的介绍。本书所介绍的基础和内容不仅易读，并且在数学推导上十分严谨。

2.机器人操作ROS原理与应用

本书主要分析ROS的核心功能实现原理，探讨基于ROS的智能机器人软件优化开发方法与实现技术。本书主要分为四部分：智能机器人发展现状和ROS基本框架;ROS核心功能包集实现原理及源码分析;基于ROS的服务、工业智能机器人开发;ROS优化及智能机器人软件展望。

3.发展型机器人：由人类婴儿启发的机器人

本书跨越心理学、机器人学、计算机科学和神经医学等众多领域，全面且地论述了发展型机器人学的理论基础和研究动态。全书共9章，首先介绍基本原则和主要实验平台，随后结合儿童发展心理学理论，通过实验详细探讨了内在动机、运动技能和早期语言等机器人行为及认知功能的建模和实现，后展望了未来的研究方向。本书旨在为跨学科的发展型机器人研究者提供帮助，也可作为等院校机器人相关研究方向的教学用书。

4.机器人与数字人：基于MATLAB的建模与控制

本书提供了一系列多元且实用的工具，可用于复杂机器人的建模和控制，以及数字人的建模和运动生成。书中首先介绍机器人运动学的数学原理和控制设计，然后将机器人算法和建模过程向更维度、更大规模和更复杂的研究领域——数字人建模——推进。全书包含大量MATLAB代码和可视化图形示例，读者可跟随讲解内容在MATLAB中创建3D机器人模型和数字人模型，并通过实时动画操作模型。本书适合机器人相关工程类的年级本科生和研究生学习，同时也可作为机器人和数字人研发者及工程师的参考指南。

5.机器人实施: 制造业中的机器人、自动化和集成 

本书主要研究工业机器人，首先讲解机器人和周边设备的总体技术问题，继而讨论机器人应用项目的管理和实施，为工业机器人的实际应用提供指导。主要内容包括：机器人和自动化技术的发展史；机器人类型和使用机器人的好处；重要的机器人周边设备；机器人的典型应用领域；如何设计机器人应用方案；如何制作机器人项目的用户需求说明书；如何对机器人应用进行经济性评价；如何成功实施机器人应用项目；后总结了机器人实施流程，讨论了自动化战略并提出了未来展望。本书适合等院校机械、自动化、电子和计算机等的年级本科生阅读，也适合正在研究工业机器人的教师和研究生作为参考书目，还值得正在从事工业机器人产品研发的工程师和企业管理人员借鉴。

图书目录

1.机器人建模和控制

Robot Modeling and Control

译者序

前言

第1章导论1

11机器人的数学模型2

111机器人的符号表示2

112位形空间3

113状态空间3

114工作空间3

12机器人作为一种机械装置4

121机器人机械臂的分类4

122机器人5

123精度和重复精度5

124手腕和末端执行器6

13常见的运动学配置7

131关节型机械臂(RRR)7

132球坐标机械臂(RRP)7

133SCARA型机械臂(RRP)8

134圆柱型机械臂(RPP)8

135笛卡儿型机械臂(PPP)9

136并联机械臂9

14本书概要10

习题14

附注与参考15

第2章刚性运动和齐次变换18

21位置的表示方法18

22旋转的表示方法19

221平面内的旋转19

222三维空间内的旋转21

23旋转变换22

231相似变换24

24旋转的叠加25

241相对于当前坐标系的旋转25

242相对于固定坐标系的旋转26

243旋转变换的叠加定律26

25旋转的参数化27

251欧拉角27

252滚动角、俯仰角和偏航角29

253转轴/角度表示29

26刚性运动31

27齐次变换32

28本章总结33

习题34

附注与参考37

第3章正运动学和逆运动学38

31运动链38

32DenavitHartenberg约定39

321存在和性问题40

322坐标系的配置42

323实例43

33逆运动学49

331一般的逆运动学问题49

332运动解耦50

333逆向位置：一种几何方法51

334关节型位形52

335球坐标型位形54

336逆向姿态55

34本章总结57

习题58

附注与参考60

第4章速度运动学——雅可比矩阵61

41角速度：固定转轴情形61

42反对称矩阵62

421反对称矩阵的性质63

422旋转矩阵的导数63

43角速度：一般情况64

44角速度求和65

45移动坐标系上点的线速度66

46雅可比矩阵的推导67

461角速度67

462线速度68

463线速度和角速度雅可比矩阵的叠加69

47工具速度71

48分析雅可比矩阵72

49奇点73

491奇点解耦74

492手腕奇点75

493手臂奇点75

410静态力/力矩关系77

411逆速度和加速度78

412可操作性79

413本章总结81

习题82

附注与参考84

第5章路径和轨迹规划85

51位形空间85

52基于势场的路径规划88

521引力场88

522斥力场90

523将工作空间力映射到关节力矩91

524梯度下降规划93

53逃离局部小值94

54概率路线图方法95

541位形空间内的采样96

542连接位形对96

543增强97

544路径光滑化97

55轨迹规划97

551点到点运动的轨迹98

552通过中间点确定的轨迹103

56本章总结105

习题106

附注与参考106

第6章独立关节控制108

61驱动器的动力学109

62独立关节模型110

63设定点跟踪111

631比例微分补偿控制器111

632比例积分微分补偿控制器113

633饱和与柔性的影响114

64前馈控制115

65传动的动力学116

66状态空间设计119

661状态反馈控制120

662观测器121

67本章总结123

习题124

附注与参考126

第7章动力学127

71欧拉拉格朗日方程127

711动机127

712完整约束和虚功129

713达朗贝尔原理131

72动能和势能133

721惯性张量133

722n连杆机器人的动能134

723n连杆机器人的势能135

73运动方程135

74一些常见位形136

75机器人动力学方程的性质142

751反对称性和无源性143

752惯性矩阵的界限144

753参数的线性化144

76牛顿欧拉方法145

761重温平面肘型机械臂149

77本章总结151

习题153

附注与参考154

第8章多变量控制155

81重温PD控制155

811关节柔性的影响157

82逆动力学158

821关节空间内的逆动力学158

822任务空间内的逆动力学160

83鲁棒和自适应运动控制161

831鲁棒逆运动学161

832自适应逆运动学164

84基于无源性的运动控制165

841基于无源性的鲁棒控制166

842基于无源性的自适应控制167

85本章总结168

习题171

……