机器人技术基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

孟庆鑫，王晓东 著

图书标签:

• 机器人技术
• 机器人学
• 人工智能
• 自动化
• 嵌入式系统
• 控制工程
• 机械工程
• 电子工程
• STEM教育
• 机器人编程

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560323282

版次：1

商品编码：10777539

包装：平装

丛书名： 高等学校“十一五”规划教材·机械设计制造及其自动化系列

开本：16开

出版时间：2006-09-01

用纸：胶版纸

页数：198

字数：297000

内容简介

《机器人技术基础》介绍了：机器人技术相关的基本知识，主要包括：绪论；机器人结构设计基础；机器人操作手运动学；机器人操作手动力学；操作机器人关节伺服驱动技术；机器人控制；机器人传感器。《高等学校“十一五”规划教材·机械设计制造及其自动化系列：机器人技术基础（》注重将机器人基础理论与应用技术相结合，力求反映国内外机器人研究领域的新进展。
《高等学校“十一五”规划教材·机械设计制造及其自动化系列：机器人技术基础（》可作为高等学校机械工程类专业的研究生教材，也可作为机械电子工程、自动化类专业本科生的参考教材，还可供有关科技人员参考。

目录

第1章 绪论
1.1 机器人的基本概念
1.2 机器人的特点、结构与分类
1.3 工业机器人的机构运动简图及主要参数
1.4 机器人技术的发展及应用

第2章 机器人结构设计基础
2.1 手部设计
2.2 腕部设计
2.3 臂部设计
2.4 缓冲与定位
2.5 行走机构

第3章 机器人操作手运动学
3.1 齐次坐标和齐次变换
3.2 机器人操作手的运动学方程
3.3 运动学方程的解
3.4 微分运动与雅可比矩阵
3.5 雅可比矩阵

第4章 机器人操作手动力学
4.1 概述
4.2 动力学分析基础
4.3 机器人牛顿一欧拉动力学方程的建立
4.4 机器人拉格朗日动力学方程的建立

第5章 操作机器人关节伺服驱动技术
5.1 电液伺服系统
5.2 直流电机伺服系统
5.3 交流伺服系统及其应用

第6章 机器人控制
6.1 概述
6.2 位置控制
6.3 机器人的力控制
6.4 示教一再现控制方式
6.5 主从操作

第7章 机器人传感器
7.1 概述
7.2 视觉传感器
7.3 测距传感器
7.4 力觉传感器
7.5 触觉传感器
参考文献

前言/序言

《机械臂的运动控制与路径规划》 引言 在现代工业自动化和机器人技术的蓬勃发展浪潮中，工业机械臂作为核心执行单元，其精密的运动控制能力和高效的路径规划算法直接决定了生产效率、产品质量以及系统的柔性与智能化水平。从汽车制造线上高精度的焊接、喷涂，到电子元件的拾放，再到医疗手术中的辅助操作，机械臂的身影无处不在，并且扮演着越来越重要的角色。本书正是聚焦于机械臂这一关键技术领域，深入探讨其运动控制的理论基础、核心算法以及实际应用中的挑战与解决方案。我们旨在为读者构建一个全面、深入且具有实践指导意义的技术图谱，帮助理解和掌握机械臂从感知环境到执行动作的全过程。 第一章 机械臂的基本结构与运动学 本章将首先介绍工业机械臂的典型组成部分，包括基座、连杆、关节（旋转关节、移动关节）、末端执行器等，并阐述不同关节类型对机械臂自由度和工作空间的影响。随后，我们将引入机械臂运动学的基本概念，重点讲解正运动学和逆运动学。正运动学用于描述机器人末端执行器的位姿（位置和姿态）与其各关节角度之间的关系，是理解机器人运动的基础。我们还将详细介绍基于齐次变换矩阵（Homogeneous Transformation Matrix）和Denavit-Hartenberg（D-H）参数法的运动学建模方法，通过清晰的数学推导和图示，帮助读者掌握如何精确描述机械臂的空间位姿。 逆运动学是机械臂控制中最具挑战性的部分之一，其目标是根据期望的末端执行器位姿，计算出各关节所需的角度。本章将深入探讨代数法和几何法在求解逆运动学问题中的应用，分析不同解法的优缺点以及存在的多解性问题。此外，还会介绍数值解法，如雅可比逆法和牛顿-拉夫逊法，并讨论它们在处理复杂构型和奇异点时的策略。最后，本章将分析机械臂的工作空间，包括可达工作空间和奇异构型区域，这对于规划机械臂的有效运动范围至关重要。 第二章 机械臂的动力学模型与仿真 理解机械臂的动力学特性是实现精确控制的前提。本章将深入研究机械臂的动力学建模方法。我们将从牛顿-欧拉方法和拉格朗日方法这两个经典动力学建模框架入手，详细推导机械臂各关节的动力学方程。这些方程描述了关节力矩（或力）与关节角、角速度、角加速度以及外部扰动之间的复杂关系。 在推导过程中，我们将重点分析惯性力、科里奥利力和离心力、重力以及关节摩擦力等因素对机械臂运动的影响。本书将提供详细的数学推导过程，并通过实例演示如何构建一个特定机械臂的动力学模型。 理论建模之后，本章将转向动力学仿真。我们将介绍如何利用计算机仿真软件（如MATLAB/Simulink, Gazebo等）来验证动力学模型的准确性，并探索不同关节控制策略下的机械臂运动响应。仿真不仅是验证模型的重要手段，更是进行控制算法设计和参数调优的有效平台。通过仿真，我们可以预演不同场景下的机械臂行为，规避潜在的风险，优化设计方案。 第三章 机械臂的运动控制算法 本章是本书的核心内容之一，我们将详细阐述多种经典的以及先进的机械臂运动控制算法。首先，我们将从最基础的PID（比例-积分-微分）控制器讲起，深入解析其工作原理、参数整定方法以及在机械臂控制中的应用局限性。 接着，我们将转向更高级的控制策略。力矩控制（Torque Control）将作为一种直接驱动关节力矩的控制方法进行介绍，包括其优点和在实现复杂交互任务中的潜力。位置控制（Position Control）是更常见的控制模式，而模型参考自适应控制（MRAC）和自适应模糊逻辑控制（Adaptive Fuzzy Logic Control）等自适应控制技术，能够应对机械臂参数变化或外部扰动带来的不确定性，实现更鲁棒的控制。 此外，我们还将重点介绍基于模型的前馈-反馈控制（Feedforward-Feedback Control）结构，它通过利用动力学模型来预测并补偿非线性动力学效应，显著提高控制精度。针对机器人与其他环境的交互，如碰撞检测与规避，我们将引入阻抗控制（Impedance Control）和导纳控制（Admittance Control）等概念，它们能够让机械臂在接触环境中表现出期望的机械特性。 本章将提供详细的算法原理、数学公式以及在不同控制任务中的应用场景分析。通过理论讲解与实例相结合，帮助读者理解不同控制算法的适用性，并掌握如何根据具体需求选择和设计合适的控制方案。 第四章 机械臂的路径规划 高效且安全的路径规划是实现机械臂自动化操作的关键。本章将系统介绍机械臂路径规划的理论与方法。我们将从路径规划的几个基本问题出发，如起点、终点、障碍物以及机械臂的运动学和动力学约束。 基于采样的路径规划算法将是本章的重点之一，包括快速扩展随机树（RRT）、RRT等。这些算法能够在高维度的配置空间中有效地搜索可行路径，尤其适用于复杂环境。此外，我们将介绍基于搜索的算法，如A算法及其变种，以及用于处理连续配置空间的轨迹优化技术。 对于存在动态障碍物的环境，我们将探讨实时路径规划和避障策略，包括动态窗口法（DWS）和速度障碍法（Velocity Obstacle Method）等。这些方法能够让机械臂在运动过程中动态地感知和规避障碍物，提高系统的响应速度和安全性。 本章还将讨论如何将路径规划与机械臂的运动控制相结合，实现从高层路径规划到低层关节控制的无缝衔接。我们还将分析路径平滑技术，以确保机械臂运动的平稳性，减少振动，提高执行效率。 第五章 机械臂的传感器融合与感知 一个智能的机械臂需要能够感知和理解周围环境。本章将深入探讨机械臂的传感器技术及其融合方法。我们将介绍多种常用的传感器，包括： 视觉传感器（摄像头、深度相机）： 用于目标识别、姿态估计、三维重建以及环境建模。我们将讨论图像处理技术、特征提取、物体检测与跟踪算法。 力/力矩传感器： 用于测量机械臂末端受到的力与力矩，对于力控、阻抗控制以及安全交互至关重要。 接近传感器（超声波、红外）： 用于近距离障碍物检测和安全保护。 编码器（增量式、绝对式）： 用于测量关节的角度和速度，是位置控制的基础。 本章将详细讲解传感器融合的基本概念和技术，包括卡尔曼滤波器（Kalman Filter）、扩展卡尔曼滤波器（EKF）、无迹卡尔曼滤波器（UKF）等，它们能够有效地融合来自不同传感器的数据，提高状态估计的准确性和鲁棒性。我们还将讨论基于机器视觉和多传感器协同的场景理解方法，为机械臂提供更丰富的环境信息。 第六章 机械臂的实际应用与案例分析 在理论知识和算法介绍之后，本章将通过具体的实际应用案例，展示机械臂技术在各个领域的强大能力。我们将涵盖： 工业自动化： 汽车制造（焊接、喷涂、装配）、电子产品制造（SMT贴片、检测）、物流搬运等。 服务机器人： 医疗辅助（手术机器人、康复机器人）、餐饮服务、清洁服务等。 特种机器人： 航空航天、深海探测、危险环境作业等。 我们将选取代表性的工业应用案例，深入分析其机械臂选型、控制系统设计、路径规划策略以及面临的技术挑战。通过分析这些案例，读者可以更直观地理解理论知识在实践中的应用，并学习解决实际工程问题的思路。 第七章 展望与未来发展趋势 本章将对机械臂技术的发展趋势进行展望，探讨新兴技术对机械臂领域的潜在影响。我们将讨论： 机器学习与人工智能在机器人控制中的应用： 强化学习在策略优化、自主学习方面的潜力。 柔性机器人与软体机器人： 它们在应对不确定环境和实现更安全交互方面的优势。 人机协作： 如何实现更安全、更高效的人机协同工作模式。 更智能的感知与决策： 通过深度学习和认知计算提升机器人的环境理解和自主决策能力。 云机器人与边缘计算： 如何利用云计算和边缘计算资源提升机器人的计算能力和智能化水平。 本书的目标是通过对机械臂运动控制与路径规划的深入剖析，为读者提供一个坚实的理论基础和丰富的实践指导。无论您是学生、研究人员还是工程师，都希望能从中获得宝贵的知识，并激发您在这一令人兴奋的领域进行更深入的探索和创新。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择阅读《机器人技术基础》，是出于对机器人“大脑”——即人工智能控制算法——的浓厚兴趣。我一直好奇机器人是如何做出决策、如何进行学习的。这本书在这方面的探讨，可以说是非常细致和有条理的。它并没有止步于简单的算法介绍，而是从最基础的逻辑推理、搜索算法讲起，逐步深入到更复杂的机器学习方法，比如决策树、支持向量机等。我印象特别深刻的是书中对于强化学习的讲解，它用一个游戏闯关的例子，形象地说明了机器人是如何通过试错来不断优化自己的策略，从而获得更好的结果。这让我觉得，机器人不再是按照预设程序执行任务，而是能够像人类一样，通过经验来提升自己的能力。书中还触及到了神经网络和深度学习的初步概念，虽然讲解得相对入门，但已经足够让我对这些前沿技术有一个初步的了解，并且能够体会到它们在机器人智能控制方面的巨大潜力。这本书在算法和智能控制方面的讲解，既有理论深度，又不乏实践指导意义，让我对机器人“智慧”的形成有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

我选择阅读《机器人技术基础》这本书，主要是出于对机器人“手”——也就是操作和抓取——的精细化控制的兴趣。我一直对机器人如何精准地完成抓取、搬运等任务感到好奇，而这本书在这方面的讲解，可以说非常细致和专业。它首先介绍了各种类型的机器人夹爪，比如吸盘式、指状式等，以及它们各自的工作原理和适用范围。然后，它深入到关于力控和柔顺控制的探讨，这让我明白了机器人不仅仅是“抓住”，更重要的是如何“恰到好处地抓住”，既要保证抓取的稳定性，又要避免对物体造成损伤。书中用了很多生动的例子，比如抓取易碎品、抓取不规则形状的物体，来展示这些高级控制技术的应用。我特别欣赏书中对于“触觉感知”的讲解，它解释了传感器是如何模拟人类的触觉，从而让机器人能够感知物体的材质、硬度、形状等信息，这对于实现更精细的操作至关重要。这本书让我对机器人“手”的灵巧和精准有了更深的认识，也让我看到了机器人未来在工业制造、精细组装等领域更广阔的应用前景。

评分☆☆☆☆☆

当初拿到《机器人技术基础》这本书，我最期待的就是了解机器人是如何在现实世界中定位和导航的。我总觉得，一个能够自主移动的机器人，首先需要知道自己在哪儿，以及要去哪儿。这本书在“定位与导航”这个章节，可以说是给了我一个非常详尽的解答。它从最基础的传感器数据融合讲起，比如如何利用编码器、陀螺仪、加速度计等信息来估算机器人的姿态和位置。然后，它又深入到更复杂的算法，比如粒子滤波、卡尔曼滤波等，这些算法能够有效地融合来自不同传感器的数据，从而获得更精确的定位信息。我尤其喜欢书中关于SLAM（即时定位与地图构建）技术的讲解，它用非常生动的图示，演示了机器人是如何在未知环境中一边探索一边建立地图，并在地图中进行定位的。这个过程让我觉得非常神奇，仿佛机器人拥有了“记忆”和“空间感知”能力。此外，书中还介绍了各种导航策略，比如基于搜索的导航、基于优化的导航等，以及它们在不同场景下的应用。这本书让我对机器人如何在复杂环境中自主移动有了全面的认识，也让我看到了机器人未来在无人驾驶、自主配送等领域的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

我购买《机器人技术基础》这本书，是希望能够对机器人“心脏”——也就是能源系统和驱动技术——有一个更全面的了解。我一直觉得，机器人能够长时间稳定地工作，离不开高效可靠的能源供应和先进的驱动技术。书中在这方面的讲解，非常系统且深入。它首先介绍了各种类型的机器人电源，比如电池、外接电源等，以及它们各自的优缺点和应用场景。我尤其对书中关于“能量管理”的探讨印象深刻，它解释了机器人如何通过优化运动策略、降低能耗等方式来延长续航时间，这让我觉得机器人不仅仅是“有力”，更重要的是“懂得如何省力”。此外，书中还详细介绍了各种驱动技术，比如直流电机、交流电机、伺服电机等，以及它们的工作原理、性能特点和控制方法。我特别喜欢书中对于“轻量化设计”和“高效率传动”的介绍，这些技术能够显著提升机器人的运动性能和能量利用效率。这本书让我对机器人“心脏”的奥秘有了更深的认识，也让我看到了能源和驱动技术在机器人发展中的重要作用。

评分☆☆☆☆☆

我之所以深入研读《机器人技术基础》，是想弄清楚机器人是如何实现“自主决策”和“路径规划”的。我总觉得，一个真正智能的机器人，应该能够在没有人类干预的情况下，独立完成任务。这本书在这方面的内容，可以说给了我极大的启发。它首先从“环境感知”入手，详细介绍了各种传感器是如何帮助机器人理解周围的环境，比如避障传感器、测距传感器等。然后，它才过渡到“决策制定”，书中探讨了多种决策模型，比如基于规则的决策、基于优化的决策，以及更高级的基于学习的决策。我特别欣赏书中对于“任务规划”和“路径规划”的讲解，它用非常直观的图示，演示了机器人是如何将一个复杂的任务分解成若干个子任务，并为每个子任务规划出最优的执行路径。这让我觉得，机器人不仅仅是在执行命令，而是在真正地“思考”和“规划”。书中还触及到了“博弈论”在机器人决策中的应用，这让我看到了机器人之间相互协作和竞争的可能性。这本书让我对机器人“智能”的实现有了更深刻的理解，也让我对机器人未来在复杂环境下的自主作业充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

我购买《机器人技术基础》的初衷，是想深入了解机器人“眼睛”——也就是机器视觉——的工作原理。我一直对计算机如何“看懂”世界感到着迷，而这本书在这方面的内容，给了我非常全面的解答。书中首先介绍了机器视觉的基本概念，比如图像采集、图像处理等，并且详细讲解了各种传感器，如摄像头、激光雷达等，以及它们是如何获取三维空间信息的。我特别喜欢书中对于图像识别和目标检测的讲解，它用非常易懂的方式，阐述了特征提取、模式匹配等核心技术，并且通过大量的图示，让我能够直观地理解这些过程。比如，书中就用识别路标的例子，来解释目标检测是如何工作的，这让我一下子就明白了其中的逻辑。此外，书中还探讨了机器视觉在三维重建、SLAM（即时定位与地图构建）等方面的应用，这些技术对于机器人自主导航至关重要，也让我对机器人能够在复杂环境中自由移动有了更深的认识。这本书在机器视觉方面的内容，严谨而不失趣味，让我在不知不觉中掌握了许多关于机器人“看”的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本《机器人技术基础》我拿到手的时候，心里其实是有点忐忑的，毕竟“机器人技术”听起来就很高深，我之前对这方面接触甚少，顶多看过一些科幻电影，对机器人大概就停留在会动的、会说话的、能执行简单任务的阶段。翻开书页，第一眼就被它清晰的排版和相对不那么令人生畏的插图吸引了。虽然封面名字听起来很硬核，但里面的内容，至少在初步的导览章节，并没有给我一种“天书”的感觉。作者似乎很注重循序渐进，从最基本的概念讲起，比如机器人到底是什么？它和自动化有什么区别？它的发展历史是怎样的？这些看似基础的问题，书中都给了非常详尽的解答，而且是通过非常贴近生活化的例子来阐述的，比如早期的工业机械臂，再到后来一些自动化的生产线，这些都是我们日常生活中可能接触到的，甚至是在新闻里看到过的。我尤其喜欢它关于机器人“感知”部分的介绍，不是那种枯燥的技术参数堆砌，而是用通俗易懂的比喻来解释传感器是如何工作的，就像人的眼睛、耳朵、皮肤一样，机器人也需要通过各种“感官”来认识世界。虽然我还没深入到后面的具体技术细节，但仅仅是前期的概念梳理，就让我对机器人技术有了一个初步但相当扎实的认识，不再是那个模糊不清的、遥不可及的领域了，感觉自己好像真的迈进了机器人技术的大门，为后续的学习打下了坚实的基础，心里也多了几分信心。

评分☆☆☆☆☆

我入手《机器人技术基础》这本书，主要是因为我对机器人“身体”的组成部分，也就是机械结构和动力学方面的内容特别感兴趣。我一直觉得，机器人能够灵活运动，离不开精巧的机械设计和对物理规律的深刻理解。书中在这方面的讲解，非常系统而深入。它从最基础的连杆、关节、自由度等概念讲起，逐步深入到各种新型驱动方式，比如伺服电机、步进电机，以及它们的工作原理和适用场景。我尤其被书中关于机器人动力学建模的部分所吸引，虽然其中涉及到一些数学公式，但作者通过生动的图示和理论推导，让我能够清晰地理解机器人运动过程中受到的力矩、惯性等因素是如何影响其运动状态的。书中还介绍了各种常见的机器人末端执行器，比如夹爪、焊枪等，以及它们的设计原理和功能。对我来说，这本书不仅仅是介绍了机器人的“骨骼”和“肌肉”，更是让我体会到了机械设计中的智慧和艺术，让我对如何构建一个高效、灵巧的机器人本体有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我之前对《机器人技术基础》这本书抱有的期待，更多的是想了解一些关于机器人“大脑”——也就是控制系统——的运作原理。我一直对人工智能的决策过程很好奇，机器人是如何判断下一步该做什么的？这本书在这方面的内容，可以说给我带来了不少惊喜。它并没有直接一头扎进复杂的算法，而是先从机器人的“肢体”——也就是执行器——讲起，比如各种马达、液压系统等等，解释了它们是如何接收指令并产生运动的。然后，它才过渡到控制系统，详细介绍了 PID 控制、模糊控制等一些经典的控制理论，并且用非常生动形象的图示来辅助理解。我印象最深刻的是关于“运动规划”的部分，书中用了一个非常巧妙的类比，将机器人的运动想象成一个人在复杂的房间里行走，需要避开障碍物，找到最优路径。通过这些比喻，我才真正理解了那些看似抽象的数学模型是如何转化为实际的机器人动作的。书中还涉及了一些关于机器人“学习”的初级概念，虽然还不是深度学习那种复杂的，但已经足够让我了解到机器人可以通过经验来优化自己的行为，这让我觉得机器人不再是死板的程序，而是具有一定“智慧”的。整体而言，这本书在控制系统和运动规划方面的讲解，逻辑清晰，由浅入深，有效地解答了我关于机器人如何“思考”和“行动”的疑问。

评分☆☆☆☆☆

购买《机器人技术基础》这本书，我是带着一股学习新技能的热情，希望能够对目前市面上流行的服务机器人有所了解。我对它们如何与人互动、如何执行各种家务任务感到非常好奇。这本书的开篇，对于服务机器人的定义和发展历程的梳理，就做得非常到位。它没有将服务机器人神化，而是从实际应用的角度出发，分析了它们在家庭、医疗、教育等领域的潜在价值和挑战。我特别欣赏书中对于人机交互界面的设计理念的探讨，它不仅仅是技术层面的实现，更关乎用户体验。书中详细介绍了语音识别、自然语言处理等技术是如何被集成到服务机器人中，从而实现更自然的沟通。同时，它也触及到了服务机器人安全性的问题，比如如何避免碰撞、如何保护用户的隐私等等，这些都是在实际应用中不可忽视的细节。我还在书中看到了关于机器人“情感计算”的初步介绍，虽然还比较浅显，但已经足够让我窥见未来机器人能够理解和回应人类情感的可能性。这本书让我觉得，服务机器人不仅仅是冰冷的机器，它们正在以一种更贴近人类的方式，融入我们的生活，为我们的生活带来便利。

评分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

评分☆☆☆☆☆

东西不错 发货很快

评分☆☆☆☆☆

是正版的，质量很好，信赖京东

评分☆☆☆☆☆

很好的书籍很好的学习必备佳品，，，，希望宣传能给力的，能越做也好，下次还会在来的额，京东给了我不一样的生活，这本书籍给了我不一样的享受，体会到了购物的乐趣，让我深受体会啊。

评分☆☆☆☆☆

为了考试买的，考的还可以~

评分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

评分☆☆☆☆☆

挺好的一本书

评分☆☆☆☆☆

哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈

评分☆☆☆☆☆

可以