先进机器人控制/中国科学院研究生院教材 [Advanced Robot Control] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《先进机器人控制/中国科学院研究生院教材》从控制角度，系统地介绍了机器人学的基础知识和当前的发展状况。全书共分为12章，由基础篇、控制结构篇和先进控制篇构成。基础篇着重介绍串联关节机器人的运动学、运动规划和动力学。其中，运动学部分从坐标变换入手，介绍了正向运动学方程的建立，逆向运动学的求解，以及机器人的微分运动等内容。控制结构篇着重介绍机器人的传感技术、位置控制和力控制。针对机器人控制领域的研究动态和主要研究方向，先进控制篇介绍了传感信息融合、视觉控制、协调控制、移动机器人技术、智能控制方法等。全书以串联关节机器人为主，同时兼顾了移动机器人的控制问题。《先进机器人控制/中国科学院研究生院教材》注重理论与应用的结合，力求使读者能够尽快掌握机器人控制技术，了解机器人控制的主要研究方向。《先进机器人控制/中国科学院研究生院教材》可作为控制科学与工程、计算机等学科的研究生和高年级本科生教材，也可作为科研工作者和工程技术人员的参考书。

目录

基础篇
第1章 绪论
1.1 机器人的基本概念与发展历程
1.2 机器人学的研究领域
1.3 机器人的特点与基本结构
1.4 机器人控制的基本方法
1.4.1 根据控制量分类
1.4.2 根据控制算法分类
1.5 本领域的重要学术期刊与会议简介
参考文献
习题
第2章 机器人运动学
2.1 位置与姿态的表示
2.1.1 位置描述
2.1.2 姿态描述
2.1.3 位姿描述
2.2 坐标变换
2.2.1 坐标变换
2.2.2 齐次坐标变换
2.3 通用旋转变换
2.3.1 通用旋转变换
2.3.2 通用旋转变换的转轴与转角求取
2.4 连杆变换矩阵
2.4.1 关节与连杆
2.4.2 连杆坐标系
2.4.3 连杆变换矩阵
2.5 机器人正向运动学
2.5.1 PUMA 560机器人的正向运动学
2.5.2 MOTOMAN K10机器人的正向运动学
2.5.3 移动机器人的运动学与推算定位法
2.6 机器人逆向运动学
2.6.1 解析法
2.6.2 投影法与解析法相结合
2.7 机器人的微分运动
2.7.1 微分变换
2.7.2 雅可比矩阵
2.7.3 雅可比矩阵的求取实例
本章小结
参考文献
习题
第3章 机器人的运动规划
3.1 工业机器人的运动
3.1.1 点到点运动
3.1.2 轨迹跟踪运动
3.2 工业机器人的关节空间运动规划
3.2.1 关节空间运动规划
3.2.2 3次多项式插值
3.2.3 过路径点的3次多项式插值
3.2.4 高阶多项式插值
3.2.5 用抛物线过渡的线性插值
3.2.6 过路径点的抛物线过渡线性插值
3.2.7 B样条插值
3.3 工业机器人的笛卡儿空间运动规划
3.3.1 位置规划
3.3.2 姿态规划
3.4 移动机器人路径规划
3.4.1 基于栅格的方法
3.4.2 基于行为的方法
本章小结
参考文献
习题
第4章 机器人动力学分析
4.1 拉格朗日-欧拉法
4.1.1 机器人的连杆速度
4.1.2 机器人的动能
4.1.3 机器人的势能
4.1.4 机器人的动力学方程
4.1.5 两自由度机器人的动力学方程实例
4.2 牛顿-欧拉法
4.2.1 转动坐标系和平移坐标系
4.2.2 杆件的运动学
4.2.3 机器人的递归动力学方程
4.2.4 两自由度机器人的动力学方程实例
本章小结
参考文献
习题

控制结构篇
第5章 机器人传感器
5.1 位置传感器
5.1.1 电阻式电位器
5.1.2 编码器
5.1.3 线性可变差接变压器
5.1.4 基于磁效应的位移传感器
5.1.5 微动开关
5.2 速度与加速度传感器
5.2.1 测速发电机
5.2.2 基于编码器的速度测量
5.2.3 基于多普勒效应的测速系统
5.2.4 加速度传感器
5.3 陀螺
5.3.1 机械陀螺
5.3.2 压电陀螺
5.3.3 光学陀螺
5.3.4 微机械电子陀螺
5.4 力和力矩传感器
5.4.1 通过电机电流检测力
5.4.2 力敏电阻
5.4.3 压电式力传感器
5.4.4 应变片
5.4.5 三维力和力矩传感器
5.5 接近传感器
5.6 地磁场传感器
5.6.1 机械式方向磁罗盘
5.6.2 磁通门式罗盘
5.6.3 霍尔效应式罗盘
5.6.4 磁阻式罗盘
5.7 距离传感器
5.7.1 渡越时间测量距离方法
5.7.2 三角测量方法
5.7.3 基于结构光的距离测量方法
5.8 视觉传感器
5.8.1 光导管摄像机
5.8.2 数码摄像机
5.9 接触和触觉传感器
5.9.1 接触传感器
5.9.2 压阻式触觉传感器
5.9.3 电容式触觉传感器
本章小结
参考文献
习题
第6章 机器人的位置控制
6.1 工业机器人的关节空间位置控制
6.1.1 单关节位置控制
6.1.2 多关节位置控制
6.1.3 关节位置控制实例
6.2 工业机器人的笛卡儿空间位置控制
6.2.1 笛卡儿空间位置控制器
6.2.2 控制系统软件
6.2.3 笛卡儿位置控制实验结果
6.3 基于网络的机器人实时位置控制
6.3.1 多层次结构的实时控制系统框架
6.3.2 单机实时控制系统硬件构成
6.3.3 控制系统软件
6.3.4 实验结果
6.4 机器人的位置控制实例
6.4.1 掩模传输系统简介
6.4.2 掩模传输机器人的结构
6.4.3 掩模传输机器人的控制系统
6.4.4 传输与对准控制
6.4.5 实验与结果
6.5 移动机器人的位置控制
6.5.1 基于行为的移动机器人位置控制
6.5.2 基于行为的位置控制性能
6.5.3 实验与结果
本章小结
参考文献
习题
第7章 机器人的力控制
7.1 刚度与柔顺
7.1.1 机器人的刚度
7.1.2 机器人的柔顺
7.2 工业机器人的笛卡儿空间静力与关节空间静力的转换
7.2.1 不同坐标系间的静力变换
7.2.2 笛卡儿空间与关节空间的静力变换
7.2.3 主动刚性控制
7.3 阻抗控制主动柔顺
7.3.1 力反馈型阻抗控制
7.3.2 位置型阻抗控制
7.3.3 柔顺型阻抗控制
7.4 力和位置混合控制
7.4.1 R-C力和位置混合控制
7.4.2 改进的R-C力和位置混合控制
本章小结
参考文献
习题
……

先进控制篇

精彩书摘

　　6.4.3 掩模传输机器人的控制系统
　　1.掩模传输控制系统硬件结构
　　掩模传输控制系统的结构。系统由上位机、可编程控制器、伺服电机驱动器、步进电机驱动器、伺服电机、步进电机、光栅尺、四象限传感器等组成。上位机可用于编程和监控等。主机为可编程控制器，主机上选配有网络通信模块（ETN模块）、模拟量输入模块（A/D模块）、伺服电机控制模块（MC模块），以及步进电机模块（NC模块）等，可以实现上位机和主机之间的高速通信，模拟量信号的输入以及实现伺服电机和步进电机的控制。从四象限传感器来的电压值信号，通过A/D模块采人，由主机CPU内运行的程序生成各轴的控制信号，通过MC模块和NC模块实现各轴的运动。MC模块控制机械手沿X、Y、Z轴的平移运动，均采用伺服电机驱动。其中，X、Y两轴的位置反馈由光栅尺输入MC模块，速度反馈由电机上的旋转编码器输入伺服驱动器；Z轴的速度反馈由电机上的旋转编码器输入伺服驱动器，位置反馈由伺服驱动器上分出的电机旋转编码器信号输入MC模块。NC模块控制机械手沿Z轴的旋转运动，Z轴的旋转运动由步进电机驱动，没有位置反馈。
　　PLC控制系统的信号流框图，其中，运动控制器（1）为伺服电机运动控制器，运动控制器（2）为步进电机运动控制器。上位机通过以太网和以太网通信单元，与控制系统进行通信。由于在通信过程中，以太网通信单元作为服务器在使用，因而能够实现多机对该掩模传输控制系统的远程管理和操作。此外，PLC的总线具有很好的扩展性能，它能够根据系统的需要，增加一些特殊功能模块，扩展该系统的功能。因此，该控制系统是一个开放式的控制系统。
　　2.掩模传输系统软件结构
　　根据掩模传输系统的工艺要求，将掩模传输系统的软件分为7个模块，分别为通信模块、初始化模块、掩模版存在检测模块、参数检测模块、上版模块、卸版模块、结束处理模块。掩模传输系统软件结构。
　　（1）与上位机的通信软件模块 根据系统选用的以太网通信模块的要求，PLC与上位机的通信，可以采用UDP和TCP两种通信方式，其中TCP的通信方式较为稳定。根据模块通信格式的要求，可以采用C-Code或者Fins格式。
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