包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版 机械电子电气工程电子工程自动控制 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 机器人学
• 运动学
• 动力学
• 控制技术
• 机械电子
• 电气工程
• 自动控制
• 应用机器人学
• 工程技术
• 原书2版

店铺： 兰兴达图书专营店

出版社： 机械工业

ISBN：9787111577881

商品编码：26215335702

图书作者：[澳大利亚]雷扎N. 贾扎尔(RezaN.Jazar)

市场价：198.00

ISBN号：9787111577881

版次：1-1

出版日期：2018-01

页数：586

字数：919

出版社：机械工业出版社

    本书由澳大利亚墨尔本*家理工大学的RezaN.Jazar所著，是原书的2版。全书分为运动学、动力学和控制技术3个部分，共15章，主要内容包括：概述、旋转*动学、定向运动学、运动运动学、正向运动学、逆向运动学、角速度、速度运动学、运动学中的数值法、加速度运动学、运动动力学、机器人动力学、路径规划、时间优控制、控制技术。本书可作为机械电子工程、电气工程、电子工程、自动控制等专业的高年级本科生、工程硕士生或博士生以及理工科大学教师的教学参考书，也可供从事机器人和自动化设备或生产线等应用开发工作的研发人员或相关工程技术人员学习和参考。 

译者序

原书2版前言

原书*1版前言

*1章 概述 1

1.1 发展历史 1

1.2 机器人元器件 2

1.2.1 连杆 2

1.2.2 关节 3

1.2.3 机械手 4

1.2.4 机械手腕 4

1.2.5 末端执行器 4

1.2.6 驱动器 5

1.2.7 传感器 5

1.2.8 控制器 5

1.3 机器人的分类 5

1.3.1 几何结构 5

1.3.2 工作空间 7

1.3.3 驱动 8

1.3.4 控制 9

1.3.5 应用 9

1.4 机器人运动学、动力学、控制概述 9

1.4.1 三元组 10

1.4.2 单位矢量 11

1.4.3 参考坐标系和坐标系统 11

1.4.4 矢量函数 13

1.5 机器人动力学问题 14

1.6 主题预览 14

1.7 机器人———多学科交叉的机器 15

1.8 本章小结 15

习题 16

Ⅰ部分 机器人运动学

2章 旋*运动学 21

2.1 绕全局直角坐标轴旋转 21

2.2 绕全局直角坐标轴连续旋转 27

2.3 全局翻滚角、俯仰角、偏航角 30

2.4 绕局部直角坐标轴旋转 31

2.5 绕局部直角坐标轴连续旋转 34

2.6 欧拉角 35

2.7 局部翻滚角、俯仰角、偏航角 43

2.8 局部轴对全局轴旋转 44

2.9 一般变换 46

2.10 主动变换和被动变换 51

2.11 本章小结 53

习题 54

3章 定向运动学 62

3.1 轴角旋转 62

3.2 欧拉参数 70

3.3 欧拉参数的确定 75

3.4 四元数 77

3.5 自旋张量与旋转张量 80

3.6 表述旋转过程中的问题 82

3.6.1 旋转矩阵 83

3.6.2 角轴 84

3.6.3 欧拉角 84

3.6.4 四元数 85

3.6.5 欧拉参数 87

3.7 旋转的合成与分解 88

3.8 本章小结 92

习题 93

4章 运动的运动学 100

4.1 刚体运动 100

4.2 齐次变换 103

4.3 逆齐次变换 109

4.4 复合齐次逆变换 114

4.5 螺旋坐标 121

4.6 逆螺旋运动 134

4.7 复合螺旋变换 136

4.8 普吕克(Plücker)坐标 139

4.9 线几何和面几何 144

4.9.1 矢量矩 144

4.9.2 角度和距离 145

4.9.3 平面和线 145

4.10 螺旋坐标和普吕克坐标 148

4.11 本章小结 149

习题 150

5章 正向运动学 158

5.1 D-H注释 158

5.2 相邻两坐标系间的变换 164

5.3 机器人正向位置运动学 177

5.4 球形手腕 186

5.5 组装运动学 194

5.6 螺旋坐标变换 203

5.7 非D-H法 207

5.8 本章小结 212

习题 212

6章 逆向运动学 222

6.1 解耦技术 222

6.2 逆变换技术 234

6.3 迭代技术 246

6.4 逆向运动技术比较 249

6.4.1 解的存在性和weiyi性 249

6.4.2 逆向运动技术 250

6.5 奇异配置 250

6.6 本章小结 252

习题 252

7章 角速度 260

7.1 角速度矢量及其矩阵 260

7.2 时间导数和坐标系 269

7.3 刚体速度 276

7.4 速度变换矩阵 280

7.5 齐次变换矩阵的导数 286

7.6 本章小结 292

习题 292

8章 速度运动学 298

8.1 刚性连杆速度 298

8.2 正向速度运动学 302

8.3 雅可比生成矢量 310

8.4 逆向速度运动学 320

8.5 本章小结 326

习题 326

9章 运动学中的数值法 333

9.1 线性代数方程 333

9.2 矩阵求逆 343

9.3 非线性代数方程 348

9.4 连杆变换矩阵中的雅可比矩阵 353

9.5 本章小结 360

习题 360

Ⅱ部分 机器人动力学

Ⅲ部分 机器人控制

深入探索机械运动的奥秘：现代工程的基石 《包邮 应用机器人学：运动学、动力学与控制技术（原书第二版）》 是一部涵盖了机器人学核心理论与实践的权威著作。本书深入浅出地剖析了机器人系统设计与分析的关键要素，为工程师、研究人员以及对机器人技术充满热情的学习者提供了宝贵的知识体系。本书第二版在原有基础上进行了 extensive 的更新与完善，尤其在运动学、动力学以及先进控制策略方面，融入了最新的研究成果与工程实践经验，使其成为理解和构建复杂机器人系统的必不可少的手册。 核心内容精要： 本书的核心内容围绕着机器人系统运动的三个关键维度展开：运动学（Kinematics）、动力学（Dynamics） 和 控制技术（Control Technology）。 第一部分：机器人运动学——理解机器人的几何运动 在这一部分，本书详细阐述了机器人运动学的基本原理。运动学研究的是机器人构件之间的几何关系，以及这些关系如何随时间变化，而不考虑引起运动的力。这包括： 机器人结构与连杆描述： 详细介绍了机器人手臂的组成，如连杆（links）和关节（joints）。通过齐次变换（Homogeneous Transformations）等数学工具，精确地描述了各连杆之间的相对位置和姿态。这是理解机器人运动的基础。 正向运动学（Forward Kinematics）： 讲解了如何根据关节变量（如角度或位移）来计算机器人末端执行器（end-effector）在空间中的位置和姿态。这使得我们能够知道机器人“在哪里”以及“如何摆放”。 逆向运动学（Inverse Kinematics）： 这是运动学中最具挑战性的部分之一。本书深入探讨了如何根据期望的末端执行器位置和姿态，来求解所需的关节变量。这对于让机器人执行特定任务至关重要，例如抓取一个物体或在特定位置完成焊接。本书提供了多种求解方法，并分析了它们的优缺点。 雅可比矩阵（Jacobian Matrix）： 详细阐述了雅可比矩阵在机器人运动学中的作用。它连接了关节速度和末端执行器速度，对于分析机器人的速度和奇异性（singularities）至关重要。理解雅可比矩阵能够帮助我们预测机器人在某些姿态下可能出现的运动限制或不稳定现象。 工作空间（Workspace）： 介绍了机器人的工作空间，即末端执行器可以到达的所有可能位置和姿态的集合。分析工作空间对于机器人任务规划和性能评估至关重要。 第二部分：机器人动力学——理解机器人的运动与力 当运动学解决了“如何移动”的问题后，动力学则深入探究“为什么会移动”以及“移动的代价”。动力学研究的是与机器人运动相关的力、力矩以及能量。 牛顿-欧拉方法（Newton-Euler Method）： 本书详细介绍了如何使用牛顿-欧拉方法来建立机器人的动力学方程。这种方法通过逐个构件分析每个连杆受到的力和力矩，最终推导出整个机器人的动力学模型。 拉格朗日方法（Lagrangian Method）： 提供了另一种建立动力学模型的强大工具——拉格朗日方法。这种方法基于能量守恒原理，利用动能和势能来推导动力学方程，通常能够得到更简洁和系统化的模型。 惯性矩阵（Inertia Matrix）： 解释了惯性矩阵在机器人动力学中的核心作用。它描述了机器人的惯性特性，即机器人抵抗速度变化的趋势，并且是动力学方程中的一个关键项。 科里奥利力和离心力（Coriolis and Centrifugal Forces）： 详细分析了这些在机器人运动过程中产生的非线性力，它们对机器人的运动产生显著影响，尤其是在高速运动时。 重力效应（Gravity Effects）： 阐述了重力如何影响机器人的运动，以及如何在动力学模型中进行补偿。 动力学模型的应用： 讨论了动力学模型在轨迹规划、仿真以及模型预测控制等方面的应用。准确的动力学模型是实现高性能机器人控制的前提。 第三部分：机器人控制技术——实现机器人的精确与智能运动 在掌握了运动学和动力学的基础上，本书将重点转向如何设计和实现有效的控制策略，以使机器人能够精确、稳定且高效地完成任务。 PID控制（Proportional-Integral-Derivative Control）： 作为一种基础且广泛应用的控制算法，本书深入讲解了PID控制器的原理、参数整定方法以及在机器人控制中的应用。 反馈控制（Feedback Control）： 阐述了反馈控制的基本思想，即利用传感器的测量信息来调整控制输出，以纠正偏差并达到期望的目标。 模型依赖控制（Model-Based Control）： 详细介绍了利用机器人动力学模型来设计更先进的控制策略。这包括： 逆动力学控制（Inverse Dynamics Control）： 利用已知的关节轨迹和模型，计算所需的关节力矩，以精确地实现期望的运动。 前馈控制（Feedforward Control）： 在反馈控制的基础上，加入基于模型预测的补偿项，以提高系统的响应速度和精度。 轨迹跟踪控制（Trajectory Tracking Control）： 讲解了如何设计控制器，使机器人的末端执行器能够精确地跟随预定义的运动轨迹。 先进控制方法： 引入了更复杂的控制技术，例如： 自适应控制（Adaptive Control）： 用于处理机器人模型参数不确定或变化的场景。 鲁棒控制（Robust Control）： 设计能够容忍一定程度模型不确定性和外部干扰的控制器。 滑模控制（Sliding Mode Control）： 一种能够处理非线性系统和外部扰动的强有力方法。 零动力学控制（Zero Dynamics Control）： 一种用于实现内禀稳定性的高级控制技术。 力控制（Force Control）： 探讨了如何让机器人与其环境进行交互，精确地控制施加的力。这对于装配、打磨等任务至关重要。 位置-力混合控制（Hybrid Position-Force Control）： 结合了位置控制和力控制的优点，允许机器人在某些自由度上精确控制位置，而在另一些自由度上精确控制力。 机器人控制的挑战与未来方向： 讨论了当前机器人控制领域面临的挑战，例如高自由度机器人控制、协同控制、人机协作中的安全控制等，并展望了未来的发展趋势。 本书的特点与价值： 系统性与全面性： 本书提供了一个完整且连贯的机器人学学习路径，从基础的运动学到复杂的控制理论，覆盖了核心知识点。 理论与实践的结合： 书中不仅提供了严谨的数学推导和理论分析，还辅以大量的工程实例和应用场景，帮助读者将理论知识应用于实际问题。 原书第二版的优势： 相较于第一版，第二版加入了许多最新的研究成果和技术进展，例如对先进控制算法的更深入探讨，以及对多机器人系统和人机协作等新兴领域的初步介绍。 清晰的逻辑结构： 各章节之间逻辑清晰，层层递进，使得读者能够循序渐进地掌握复杂的概念。 丰富的插图与图表： 大量的插图、图表和示意图直观地解释了抽象的数学概念和机器人结构，大大提高了学习效率。 适合的读者群体： 本书非常适合机械工程、电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事机器人研发、设计、制造和应用领域的工程师、研究人员。 总而言之，《包邮 应用机器人学：运动学、动力学与控制技术（原书第二版）》不仅仅是一本教材，更是一份通往现代机器人技术核心领域的详尽指南。它为理解和掌握机器人系统的设计、分析和控制奠定了坚实的基础，是任何渴望深入了解并驾驭这个日新月异的工程领域的专业人士的必备读物。通过本书的学习，读者将能够深刻理解机器人如何感知世界、如何规划行动、如何执行任务，并最终能够设计出更加智能、高效和安全的机器人系统。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够系统性地讲解机器人动力学和控制技术的书籍，终于找到了这本《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》。这本书的动力学部分，让我对机器人的受力分析、惯性、摩擦力等物理概念有了更深刻的理解。它不仅仅是简单地给出公式，而是详细地分析了牛顿-欧拉法和拉格朗日法这两种主要的动力学建模方法，并用清晰的步骤演示了如何推导出机器人的动力学方程。最让我惊喜的是，在讲解控制技术时，这本书并没有局限于单一的控制算法，而是从PID控制到更高级的自适应控制和鲁棒控制，都进行了详尽的介绍，并且结合了具体的机器人控制实例，比如如何实现精准的轨迹跟踪和力控。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“应用”部分，让我看到了理论知识的巨大潜力。书中不仅讲解了机器人学的基本原理，还结合了许多实际的应用案例，比如工业自动化、医疗机器人等。这让我更加深刻地理解了机器人技术在现实世界中的重要性，以及如何将所学的理论知识转化为解决实际问题的工具。我特别喜欢书中对不同类型机器人的运动学和动力学分析，这让我能够根据具体应用场景，选择最适合的机器人类型和控制策略。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本指导我深入探索机器人世界的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》的结构非常合理，让我能够循序渐进地学习。从运动学到动力学，再到控制技术，层层递进，每个部分都为后续的学习打下了坚实的基础。我特别喜欢书中在讲解复杂的公式和理论时，总是配以大量的图示和清晰的文字说明，这极大地降低了理解的难度。我感觉自己就像是在和一位经验丰富的导师一起学习，他不仅告诉我“是什么”，更告诉我“为什么”以及“如何做”。书中关于机器人本体动力学和驱动器动力学的分析，让我对机器人系统的整体建模有了更全面的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“动力学”章节对我来说是一次彻底的“启蒙”。我之前对机器人如何受力、如何产生运动一直感到模糊，而这本书则非常系统地阐述了这个问题。它从刚体动力学的基本原理出发，逐步引导读者理解惯性力、科里奥利力等概念，并通过具体的例子，例如一个机械臂在运动过程中产生的力矩，来解释这些理论是如何在实际中应用的。书中对于动力学模型的建立，提供了两种主流方法——牛顿-欧拉法和拉格朗日法，并且详细对比了它们的优缺点，这让我能够根据不同的应用场景选择最合适的建模方式。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对自动控制领域充满兴趣的学生，这本《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》提供了一个非常扎实的理论基础。它的运动学部分，清晰地解释了齐次变换、雅可比矩阵等关键概念，让我能够理解机器人的关节变量如何映射到笛卡尔坐标系中的位置和姿态。我特别欣赏书中对不同类型的机器人（例如串联机器人、并联机器人）的运动学分析，这让我能够更全面地了解机器人的几何结构如何影响其运动能力。而且，书中还提供了很多示例，引导我一步步地进行计算和推导，极大地加深了我对抽象概念的理解。

评分☆☆☆☆☆

我最近在深入研究电子工程和自动控制方面的内容，而这本书《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》提供了一个非常棒的学习平台。我一直对机器人是如何精准地执行复杂任务感到好奇，这本书详细地解释了其中的奥秘。它从运动学的角度，让我理解了机器人手臂的每一个关节是如何协调工作的，以及如何计算出末端执行器的精确位置。更重要的是，它还深入到了动力学的层面，让我明白在机器人运动过程中，惯性、重力和摩擦力等因素是如何影响其运动轨迹的。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚入手一本非常有趣的关于机器人学基础理论的书，虽然书名听起来有些技术性，但它的内容绝对能让你对机器人世界的运作方式有一个全新的认识。这本书巧妙地将数学原理与实际应用相结合，从最基本的运动学开始，深入浅出地讲解了机器人如何移动、如何规划路径，以及在复杂环境中如何保持稳定。我特别喜欢它在讲解运动学概念时，不仅仅停留在理论层面，还通过大量的图示和实例，让我能够直观地理解正运动学和逆运动学的原理。举个例子，书中对于一个多关节机械臂的运动学分析，我感觉像是亲手操作一样，能够清晰地看到每个关节的旋转如何影响末端执行器的位置和姿态。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能够帮助我掌握机器人运动学和动力学之间联系的书籍，而这本《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》恰好满足了我的需求。运动学部分为我打下了坚实的基础，让我理解了机器人的几何学和运动学描述。而动力学部分则进一步深入，让我理解了力、力和力矩如何影响机器人的运动。书中将这两个领域巧妙地结合起来，通过分析机器人的受力和运动方程，来解释机器人的动态行为。我特别喜欢它对惯性、阻尼和重力等因素在机器人动力学中的作用的细致分析，这对于我理解如何控制机器人的运动至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“控制技术”部分，是我最感兴趣的板块之一。它从基础的PID控制讲起，逐步深入到更复杂的控制方法，例如自适应控制和鲁棒控制。我尤其欣赏书中对这些控制方法是如何应用于机器人系统中的详细阐述。比如，在讲解轨迹跟踪控制时，书中通过一个具体的机器人手臂运动的例子，演示了如何设计一个控制器来确保机器人能够精确地按照预定的路径运动。书中还考虑了实际应用中可能遇到的各种扰动和不确定性，并给出了相应的应对策略，这对于我理解如何构建稳定可靠的机器人控制系统非常有启发。

评分☆☆☆☆☆

这本《包邮 应用机器人学 运动学 动力学与控制技术 原书2版》绝对是机械电子和电气工程领域的宝藏。我尤其对书中关于“控制技术”的部分印象深刻。作者在讲解过程中，始终强调理论与实践的紧密结合。例如，在介绍PID控制器时，不仅详细解释了比例、积分、微分项的物理意义，还深入探讨了不同参数整定方法的效果，并给出了实际的仿真案例，让我能够直观地看到不同参数设置对系统响应的影响。更让我惊喜的是，书中还涉及了一些更先进的控制策略，比如模型预测控制，这对于我理解如何让机器人更智能、更高效地完成任务非常有帮助。