機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)
定 價：29.8 元
叢書名：普通高等教育人工智能與機(jī)器人工程專業(yè)系列教材
- 作者：張奔
- 出版時間：2023/7/1
- ISBN：9787111727705
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP24
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書共7章。第1章介紹了機(jī)器人和機(jī)構(gòu)學(xué)的概念和研究范圍、機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型等。第2章介紹了工業(yè)機(jī)器人的分類及常見結(jié)構(gòu)。第3章介紹了三維空間剛體運(yùn)動、反對稱矩陣、李群與李代數(shù)和旋量等與機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)相關(guān)的數(shù)學(xué)概念。第4章討論了工業(yè)機(jī)器人正、逆運(yùn)動學(xué)分析的方法。第5章討論了工業(yè)機(jī)器人的速度關(guān)系。第6章闡述了牛頓歐拉迭代法和拉格朗日法建立機(jī)器人動力學(xué)方程的兩種常見方法。第7章介紹了移動機(jī)器人常見的分類方法、運(yùn)動學(xué)模型及約束建立的方法。
本書可作為普通高校機(jī)器人工程、自動化、智能制造等專業(yè)的教材，也可作為從事機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)研究與設(shè)計的工程技術(shù)人員和科研人員的參考書。
本書配有電子課件，歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com注冊后下載，或發(fā)郵件至jinacmp@163.com索取。
機(jī)器人技術(shù)是一門多學(xué)科跨領(lǐng)域的學(xué)科，其涉及計算機(jī)、機(jī)械、自動控制、人工智能等相關(guān)領(lǐng)域，是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。近年來，隨著國內(nèi)外技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的諸多領(lǐng)域和行業(yè)，大量機(jī)器人進(jìn)入了工業(yè)生產(chǎn)和日常生活環(huán)境。因此，為了滿足社會發(fā)展的需求，越來越多的高校開設(shè)了與機(jī)器人相關(guān)的課程和專業(yè)，培養(yǎng)專門的機(jī)器人相關(guān)人才。
機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)是機(jī)器人工程專業(yè)的核心課程，它對包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和動力學(xué)等相關(guān)機(jī)構(gòu)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究，是整個機(jī)器人專業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)。本書圍繞與機(jī)器人相關(guān)的機(jī)構(gòu)學(xué)知識進(jìn)行介紹，第1章介紹了機(jī)器人和機(jī)構(gòu)學(xué)的概念和研究范圍，然后介紹了機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，最后給出了機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究內(nèi)容與分類。第2章圍繞工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行闡述，首先介紹了機(jī)器人系統(tǒng)的組成，工業(yè)機(jī)器人的分類及各種類型的工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，然后介紹了工業(yè)機(jī)器人中常用的專用減速器，最后圍繞工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身、臂部和腕部設(shè)計分別進(jìn)行了闡述。第3章介紹了機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)中用到的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，分別介紹了三維空間剛體運(yùn)動、反對稱矩陣、李群與李代數(shù)和旋量等數(shù)學(xué)概念。第4章介紹了工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析的方法，首先討論了連桿坐標(biāo)系的建立、連桿DH參數(shù)、變換方程和運(yùn)動學(xué)方程，然后在此基礎(chǔ)上給出了工業(yè)機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)分析的方法，最后圍繞工業(yè)機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)分析這一問題展開了討論。第5章在討論了角速度相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，利用兩種不同的方法引出了速度雅可比矩陣，然后介紹了奇異性問題，接著討論了力雅可比矩陣，最后給出了逆速度和加速度、可操作性的速度運(yùn)動學(xué)相關(guān)概念。第6章在對剛體動力學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行介紹以后，利用牛頓歐拉迭代法建立了機(jī)器人的動力學(xué)方程，而后又利用拉格朗日法建立了機(jī)器人的動力學(xué)方程。第7章針對移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)進(jìn)行研究，首先給出了移動機(jī)器人的分類方法，然后討論了移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型及約束建立的方法，在此基礎(chǔ)上對移動機(jī)器人的機(jī)動性進(jìn)行了研究，最后針對飛行機(jī)器人這一特殊移動機(jī)器人進(jìn)行了研究。
本書定位為機(jī)器人工程專業(yè)的本科基礎(chǔ)課教材或機(jī)械類、自動化類等相關(guān)專業(yè)研究生教材，也可作為科研人員的參考書。
本書在編寫過程中，參考了有關(guān)機(jī)器人方面的論著、教材以及其他資料，再次一并對相關(guān)作者致以衷心的感謝。
由于作者水平有限，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。
作者前言
第1章緒論1
1.1機(jī)器人概述1
1.1.1機(jī)器人定義及發(fā)展1
1.1.2機(jī)器人分類6
1.2機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型8
1.2.1機(jī)器人的符號表示8
1.2.2位形空間8
1.2.3狀態(tài)空間9
1.2.4工作空間9
1.3機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)概述9
1.4機(jī)構(gòu)學(xué)基本概念10
1.5機(jī)器人機(jī)構(gòu)的研究內(nèi)容與分類13
習(xí)題114
第2章機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計15
2.1機(jī)器人系統(tǒng)組成15
2.2機(jī)器人的總體機(jī)構(gòu)設(shè)計15
2.2.1關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人16
2.2.2球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人16
2.2.3SCARA型工業(yè)機(jī)器人17
2.2.4圓柱型工業(yè)機(jī)器人17
2.2.5笛卡兒型工業(yè)機(jī)器人17
2.2.6并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人18
2.3工業(yè)機(jī)器人減速器19
2.4工業(yè)機(jī)器人機(jī)身機(jī)構(gòu)設(shè)計21
2.5工業(yè)機(jī)器人臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計22
2.6工業(yè)機(jī)器人腕部機(jī)構(gòu)設(shè)計23
習(xí)題225
第3章機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)26
3.1三維空間剛體運(yùn)動26
3.1.1剛體的位姿描述26
3.1.2坐標(biāo)變換28
3.1.3齊次坐標(biāo)和齊次變換29
3.1.4旋轉(zhuǎn)向量30
3.1.5歐拉角30
3.1.6四元數(shù)31
3.2反對稱矩陣31
3.2.1反對稱矩陣定義31
3.2.2反對稱矩陣性質(zhì)32
3.2.3旋轉(zhuǎn)矩陣的導(dǎo)數(shù)32
3.3李群與李代數(shù)33
3.3.1李群的定義33
3.3.2李代數(shù)的定義33
3.3.3指數(shù)與對數(shù)映射34
3.3.4剛體運(yùn)動的指數(shù)坐標(biāo)35
3.3.5剛體速度的運(yùn)動旋量表達(dá)38
3.4旋量42
3.4.1速度瞬心42
3.4.2旋量及其含義42
3.4.3力旋量46
習(xí)題347
第4章工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析49
4.1工業(yè)機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)分析49
4.1.1連桿坐標(biāo)系的建立49
4.1.2連桿DH參數(shù)50
4.1.3變換方程54
4.1.4運(yùn)動學(xué)方程55
4.2工業(yè)機(jī)器人逆運(yùn)動學(xué)分析60
4.2.1逆運(yùn)動學(xué)問題的一般表達(dá)60
4.2.2逆運(yùn)動學(xué)解耦61
4.2.3逆向位置63
4.2.4逆向姿態(tài)66
習(xí)題466
第5章速度運(yùn)動學(xué)68
5.1角速度68
5.1.1繞固定轉(zhuǎn)軸的角速度68
5.1.2角速度的一般情況69
5.1.3角速度求和70
5.2移動坐標(biāo)系上的線速度71
5.3速度雅可比矩陣（矢量積）71
5.3.1角速度72
5.3.2線速度73
5.3.3線速度和角速度雅可比矩陣
疊加74
5.3.4分析雅可比矩陣77
5.4速度雅可比矩陣（位姿方程求導(dǎo)）78
5.5奇異性79
5.5.1奇點(diǎn)解耦80
5.5.2手腕奇點(diǎn)81
5.5.3手臂奇點(diǎn)81
5.6力雅可比矩陣83
5.7逆速度和加速度84
5.8可操作性85
習(xí)題587
第6章工業(yè)機(jī)器人動力學(xué)分析89
6.1剛體動力學(xué)基礎(chǔ)89
6.1.1質(zhì)量分布89
6.1.2剛體的動能和位能90
6.2牛頓歐拉迭代動力學(xué)方程91
6.2.1牛頓方程和歐拉方程91
6.2.2牛頓歐拉方程建立動力學(xué)模型91
6.3拉格朗日方程97
習(xí)題699
第7章移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)分析100
7.1移動機(jī)器人分類100
7.1.1運(yùn)動100
7.1.2腿式移動機(jī)器人101
7.1.3輪式移動機(jī)器人103
7.1.4飛行移動機(jī)器人107
7.2移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)模型及約束108
7.2.1移動機(jī)器人位置描述109
7.2.2前向運(yùn)動學(xué)模型110
7.2.3輪子運(yùn)動學(xué)約束111
7.2.4移動機(jī)器人運(yùn)動學(xué)約束115
7.3移動機(jī)器人機(jī)動性116
7.3.1移動性116
7.3.2可操縱度119
7.3.3機(jī)動性119
7.4飛行機(jī)器人120
習(xí)題7123
參考文獻(xiàn)124
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