機器人學導論英文版,第4版 (美)約翰 J.剋雷格(John J.Craig) 著 專業辭典專業科技 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 機器人學
• 機器人技術
• 控製工程
• 機械工程
• 人工智能
• 路徑規劃
• 運動學
• 動力學
• 機器人導論
• John J
• Craig

店鋪： 美妙絕倫圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111586722

商品編碼：28273331615

叢書名： 機器人學導論

産品展示

基本信息

圖書名稱：	機器人學導論（英文版·第4版）
作 者：	約翰·剋雷格
定價：	99.00
ISBN號：	9787111586722
齣版社：	機械工業齣版社
開本：	16
裝幀：	平裝
齣版日期：	2018-1-1
印刷日期：	2018-1-1

編輯推薦

內容介紹

《機器人學導論》一直是國外大學教育機器人教學的主要教材，曾作為美國斯坦福大學機器人學導論的教材。本書(原書第4版)在第3版的基礎上進行瞭修訂，除瞭係統地講解操作臂運動學、操作臂運動學、軌跡生成、操作比的綫性/非綫性控製等理論知識，還在各章末尾增加瞭編程習題和MATLAB作業，並就目前人-機接口的新進展進行瞭描述。本書可作為高年級本科生或者低年級研究生的課程用書，也可供機器人學領域的機械工程師、研發工程師、電氣工程師參考。

作者介紹

目錄

目 錄  1 概述1  2 空間描述和變換21  3 操作臂運動學67  4 操作臂逆運動學109  5 雅剋比：速度和靜力145  6 操作臂動力學177  7 軌跡生成215  8 操作臂的機構設計245  9 操作臂的綫性控製285  10 操作臂的非綫性控製315  11 操作臂的力控製351  12 機器人編程語言及編程係統375  13 離綫編程係統389  附錄A 三角恒等式409  附錄B 24種角度組閤411  附錄C 運動學公式415  精選習題答案417  Contents  1Introduction1  2 Spatial Descriptions and Transformations21  3 Manipulator Kinematics67  4 Inverse Manipulator Kinematics109  5 Jacobians: Velocities and Static Forces145  6 Manipulator Dynamics177  7 Trajectory Generation215  8 Manipulator-Mechanism Design245  9 Linear Control of Manipulators285  10 Nonlinear Control of Manipulators315  11 Force Control of Manipulators351  12 Robot Progrmming Languages and Systems375  13 Off-Line Programming Systems389  A Trigonometric Identities409  B The 24 Angle-Set Conventions411  C Some Inverse-Kinematic Formulas415  Solutions to Selected Exercises417

在綫試讀部分章節

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《機器人學導論》第四版（美）約翰 J.剋雷格 著 專業辭典 專業科技 書籍簡介 《機器人學導論》第四版，由機器人學領域的權威專傢約翰·J·剋雷格（John J. Craig）傾力打造，是一部深入淺齣的經典著作，旨在為讀者全麵、係統地闡釋機器人學的核心概念、理論基礎、關鍵技術及其前沿發展。本書不僅是高等院校機器人學專業本科生和研究生的理想教材，也是從事機器人研發、應用以及相關領域研究的工程師、科學傢和技術人員不可或缺的參考工具。 本書以其嚴謹的學術風格、清晰的邏輯結構和豐富的實例，將復雜的機器人學知識以易於理解的方式呈現給讀者。剋雷格博士憑藉其深厚的學術造詣和豐富的實踐經驗，巧妙地將機器人學的多個分支學科——從機械設計、動力學與控製，到感知、規劃與人工智能——融會貫通，為讀者構建起一個完整的知識體係。 核心內容概述： 第一部分：機器人基礎與運動學 本書的開篇，作者著重於奠定讀者對機器人學的基本認知。首先，對“機器人”這一概念進行瞭界定，並追溯瞭其發展曆程，讓讀者理解機器人技術是如何從概念走嚮現實，並在各個領域發揮著日益重要的作用。這一部分還探討瞭不同類型的機器人，如工業機器人、服務機器人、移動機器人、人形機器人等，並簡要介紹瞭它們在現代社會中的應用場景，激發讀者對機器人技術潛力的興趣。 隨後，本書的核心之一——運動學——被深入剖析。運動學研究的是機器人如何運動，而忽略其運動的原因（力）。剋雷格博士首先引入瞭齊次坐標（Homogeneous Coordinates）的概念，這是描述三維空間中剛體位姿（位置和姿態）及其運動的強大數學工具。通過齊次變換，可以統一錶示平移和鏇轉，極大地簡化瞭機器人運動的數學描述。 在此基礎上，本書詳細介紹瞭坐標係變換（Coordinate Transformation）。在機器人學中，定義和管理不同的坐標係至關重要，包括基坐標係（Base Frame）、末端執行器坐標係（End-Effector Frame）、關節坐標係（Joint Frame）等。理解不同坐標係之間的變換關係，是實現機器人路徑規劃和控製的基礎。 接著，作者引齣瞭齊次變換矩陣（Homogeneous Transformation Matrix），這是錶示兩坐標係之間相對位姿的通用方法。通過一係列的齊次變換矩陣的乘積，可以建立起機器人各個連杆之間的位姿關係，並最終推導齣機器人末端執行器的位姿（Forward Kinematics）。正運動學是理解機器人如何到達指定位置和姿態的基礎。 然而，在實際應用中，我們往往更關心的是如何根據期望的末端執行器位姿來確定各個關節的角度，這就是逆運動學（Inverse Kinematics）。本書對逆運動學的求解進行瞭詳盡的闡述，介紹瞭多種方法，包括解析法（對於某些簡單的機器人結構）和數值法（如雅可比方法、牛頓-拉夫遜方法等），並討論瞭逆運動學解的唯一性、多解性以及奇異點問題。 此外，雅可比矩陣（Jacobian Matrix）作為連接關節速度和末端執行器速度的橋梁，在機器人學中扮演著關鍵角色。本書深入講解瞭雅可比矩陣的建立及其在速度計算、奇異性分析以及動態控製中的應用。 第二部分：機器人動力學與控製 在掌握瞭機器人的幾何運動特性後，本書將視角轉嚮瞭驅動機器人運動的“原因”——動力學（Dynamics）。動力學研究的是力和加速度之間的關係，它對於理解機器人如何産生運動、需要多大的力矩來驅動關節，以及機器人運動的穩定性和響應性至關重要。 剋雷格博士詳細介紹瞭建立機器人動力學模型的方法，主要包括拉格朗日方法（Lagrangian Dynamics）和牛頓-歐拉方法（Newton-Euler Dynamics）。拉格朗日方法通常從能量的角度齣發，通過計算係統的動能和勢能來推導運動方程，其優點在於可以得到全局一緻的方程。牛頓-歐拉方法則更側重於對每個連杆進行受力分析，然後應用牛頓第二定律和歐拉方程，逐步推導齣整體的運動方程，其優點在於計算效率較高，尤其適用於實時控製。 本書將通過詳細的推導過程，展示如何利用這些方法建立機器人連杆的動力學方程，這些方程通常以一種形式呈現：M(q)q̈ + C(q, q̇)q̇ + G(q) = τ，其中 M(q) 是慣性矩陣，C(q, q̇) 是科裏奧利力和離心力項，G(q) 是重力項，q 是關節嚮量，q̇ 是關節速度嚮量，q̈ 是關節加速度嚮量，而 τ 是關節力矩/力嚮量。 掌握瞭動力學模型後，本書便進入瞭機器人控製（Robot Control）的範疇。控製是實現機器人精確、穩定、高效運動的關鍵。作者首先介紹瞭PID控製（比例-積分-微分控製），作為一種經典且廣泛應用的反饋控製策略，並討論瞭其在機器人關節控製中的具體實現和參數整定。 然而，傳統的PID控製在麵對機器人復雜動力學特性（如耦閤效應、非綫性等）時，性能可能受到限製。因此，本書也深入探討瞭更先進的控製策略。這包括： 基於模型的控製（Model-Based Control）：利用精確的動力學模型，可以設計齣更優越的控製器。例如，計算力矩控製（Computed Torque Control），通過計算所需的關節力矩來抵消非綫性動力學效應，從而實現對機器人運動的精確跟蹤。 自適應控製（Adaptive Control）：當機器人模型參數不確定或發生變化時，自適應控製器能夠實時調整控製參數，以維持係統的性能。 魯棒控製（Robust Control）：旨在設計對係統不確定性和外部擾動具有較高容忍度的控製器。 本書還強調瞭路徑規劃（Path Planning）與軌跡生成（Trajectory Generation）的重要性。在實現機器人的目標運動之前，需要規劃齣一條從起點到終點的路徑，並生成一條平滑、可執行的軌跡。這涉及到對工作空間和關節空間的探索，以及考慮運動學和動力學約束。 第三部分：機器人感知與導航 除瞭精確的運動控製，機器人要智能地執行任務，還需要感知周圍的環境並進行導航。本書的這一部分，將讀者引入瞭機器人感知（Robot Perception）的迷人世界。 傳感器技術（Sensor Technologies）是機器人感知的基石。本書會詳細介紹各種用於機器人學的傳感器，包括： 視覺傳感器（Vision Sensors）：如攝像頭，用於獲取圖像信息，進行目標識彆、場景理解、位姿估計等。 距離傳感器（Range Sensors）：如激光雷達（LiDAR）、超聲波傳感器、結構光傳感器等，用於測量距離，構建環境地圖。 觸覺傳感器（Tactile Sensors）：用於感知接觸力、壓力分布等，尤其在精細操作和人機交互中至關重要。 慣性測量單元（IMU）：集成加速度計和陀螺儀，用於測量機器人的姿態和運動。 編碼器（Encoders）：用於測量關節的角度和速度。 在介紹完傳感器之後，本書將重點講解數據融閤（Data Fusion）。由於機器人通常會使用多種傳感器，如何有效地融閤來自不同傳感器的數據，以獲得更準確、更全麵的環境信息，是機器人感知中的一個重要挑戰。 機器人導航（Robot Navigation）是機器人自主行動的核心能力。本書會深入探討以下關鍵技術： 定位（Localization）：機器人知道自己在世界中的位置和姿態。這包括單傳感器定位（如GPS）和多傳感器融閤定位（如SLAM）。 建圖（Mapping）：機器人構建其所處環境的地圖。這可以是占據柵格地圖（Occupancy Grid Maps）、特徵地圖（Feature Maps）等。 路徑規劃（Path Planning）：在已知的地圖上，找到一條從當前位置到目標位置的有效路徑。本書會介紹經典的路徑規劃算法，如A算法、Dijkstra算法，以及概率路綫圖（PRM）和快速探索隨機樹（RRT）等采樣基方法。 運動控製（Motion Control）：基於規劃好的路徑，機器人能夠以安全、平穩的方式移動，避免碰撞。 第四部分：機器人智能與應用 機器人技術的最終目標是實現更高級彆的智能，使其能夠理解環境、做齣決策並執行復雜任務。本書的最後一部分，將目光投嚮瞭機器人智能（Robot Intelligence）以及機器人應用（Robot Applications）。 人工智能（Artificial Intelligence）在機器人學中的作用日益凸顯。本書會介紹與機器人智能相關的關鍵AI技術： 機器學習（Machine Learning）：用於機器人從數據中學習，例如學習識彆物體、學習控製策略、學習環境模型等。 計算機視覺（Computer Vision）：在感知部分的基礎上，進一步深入探討如何讓機器人“看懂”世界，包括目標檢測、目標跟蹤、語義分割、三維重建等。 自然語言處理（Natural Language Processing）：使機器人能夠理解和生成人類語言，實現更自然的交互。 規劃與決策（Planning and Decision Making）：使機器人能夠根據當前環境和任務目標，製定最優行動方案。這可能涉及到有限狀態機（Finite State Machines）、行為樹（Behavior Trees）以及更復雜的強化學習（Reinforcement Learning）方法。 本書還會展望人機交互（Human-Robot Interaction）的未來，探討如何設計更安全、更直觀、更友好的機器人交互方式，使機器人能夠與人類協同工作。 最後，本書會列舉和分析機器人學的廣泛應用領域。從工業自動化中的裝配、焊接、搬運，到醫療健康領域的微創手術機器人、康復機器人，再到服務機器人（如清潔機器人、導覽機器人、送餐機器人）、無人駕駛汽車、太空探索、農業機器人、搜救機器人等等。通過這些鮮活的案例，讀者可以更直觀地感受到機器人技術對社會各個層麵的深刻影響，並激發其在這些領域進行深入研究或創新的熱情。 特色與價值 《機器人學導論》第四版之所以成為經典，在於其： 係統性與全麵性：本書幾乎涵蓋瞭機器人學所有核心的理論知識和關鍵技術，為讀者提供瞭一個完整的知識框架。 嚴謹的數學基礎：作者在講解過程中，注重數學公式的推導和邏輯的嚴密性，為讀者打下堅實的理論基礎。 豐富的例題與圖示：書中配有大量的插圖、示意圖以及計算示例，有助於讀者理解抽象的概念，並掌握具體的計算方法。 清晰的結構與易讀性：本書的章節劃分邏輯清晰，語言錶達準確流暢，即使是初學者也能循序漸進地學習。 前沿性的視野：在經典內容的基礎上，本書也適時地融入瞭當前機器人學領域的一些前沿發展和研究方嚮，為讀者指明瞭未來的探索路徑。 總而言之，《機器人學導論》第四版是一部集理論深度、實踐指導和前沿洞察於一體的機器人學領域的權威著作。無論您是正在係統學習機器人學的學生，還是緻力於機器人技術研發的工程師，或是對這一前沿領域充滿好奇的研究者，本書都將是您寶貴的知識財富和不可或缺的參考指南。它將幫助您建立起對機器人學的深刻理解，掌握關鍵的核心技術，並為未來的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對機器人這一領域的未來發展充滿期待，尤其是在人工智能與自動化技術日益融閤的當下。我一直想尋找一本能夠係統地梳理機器人學發展脈絡、深入剖析其核心技術並展望其未來方嚮的著作。剋雷格教授的《機器人學導論》（第四版）恰好滿足瞭我的這一需求。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次對機器人學思想史的探索。作者在梳理機器人學的曆史演進時，能夠清晰地指齣關鍵的技術突破和理論創新。在講解機器人感知、決策和執行這三大核心能力時，書中不僅闡述瞭相關的技術原理，還深入探討瞭不同技術路綫的優劣以及它們在實際應用中的挑戰。我尤其喜歡作者對於未來機器人發展趨勢的思考，例如人機協作、仿生機器人以及軟機器人等前沿話題的討論，這讓我對這個領域充滿瞭無限的遐想。總而言之，這本書是一本兼具深度、廣度和前瞻性的優秀讀物，它不僅解答瞭我現有的疑問，更激發瞭我對未來機器人技術更多的好奇與探索。

評分☆☆☆☆☆

我的工作與自動化領域息息相關，長期以來，我一直在尋找一本能夠提供關於機器人學全麵而深入的指導性著作。剋雷格教授的《機器人學導論》（第四版）無疑是市場上的一股清流。它不是一本簡單的操作手冊，而是一本真正能夠幫助讀者建立起對機器人學整體認知體係的學術專著。書中對機器人正逆運動學、雅可比矩陣、關節空間和笛卡爾空間控製等核心概念的闡釋，邏輯嚴謹，論證清晰。作者在引入新概念時，總是能夠循序漸進，並給齣充分的數學推導和物理意義的解釋，使得讀者在掌握技術細節的同時，也能理解其背後的原理。我尤其贊賞書中對機器人動力學和高級控製策略的介紹，這對於理解復雜機器人係統的動態行為至關重要。雖然部分內容需要一定的工程背景知識纔能完全領會，但其內容的價值和啓發性是毋庸置疑的。這本書為我在實際工作中解決相關技術難題提供瞭寶貴的理論指導和思路。

評分☆☆☆☆☆

這本《機器人學導論》（第四版）真是讓我大開眼界。作為一個對機器人技術充滿好奇但又並非科班齣身的讀者，我一直在尋找一本既能提供紮實理論基礎，又能清晰解釋實際應用的入門讀物。剋雷格教授的這本書無疑是我的不二之選。它沒有一開始就拋齣艱澀難懂的數學公式，而是從最基本的概念入手，比如什麼是機器人，它們是如何工作的，以及在現實世界中的應用場景。我尤其欣賞作者在講解過程中穿插的豐富案例，從工業自動化到醫療輔助，再到探索未知領域，這些生動的例子讓我對機器人學的廣闊前景有瞭更直觀的認識。書中對機器人手臂的運動學和動力學部分的闡述，雖然涉及瞭一些數學，但作者的解釋方式非常循序漸進，能夠幫助我逐步理解這些核心概念。即使是對微積分不太熟悉的讀者，也能通過仔細研讀和配閤書中的圖示，慢慢掌握其中的邏輯。我還會時不時地翻看附錄，那裏提供瞭很多有用的數學工具和背景知識，對於鞏固理解非常有幫助。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，耐心地引導我進入機器人學的世界。

評分☆☆☆☆☆

作為一名業餘愛好者，我一直對機器人技術的發展非常關注，也嘗試閱讀過一些相關的書籍。然而，許多書要麼過於理論化，讓人望而卻步；要麼過於淺顯，無法滿足我對深入瞭解的渴望。直到我遇到瞭這本《機器人學導論》（第四版），我纔找到瞭那個平衡點。作者的敘述風格非常平易近人，即使是復雜的概念，也能被他清晰地拆解開來。我特彆欣賞他對機器人係統組成部分的詳細介紹，從機械臂的自由度到各種傳感器的工作原理，再到控製係統的基本架構，都進行瞭非常細緻的講解。書中的一些思考題和案例分析，也促使我去主動思考和探索，而不是被動地接受信息。我發現，通過這本書，我不僅理解瞭機器人是如何被製造齣來的，更重要的是，我開始理解瞭它們是如何“思考”和“行動”的。雖然我可能不會成為一名機器人工程師，但這本書讓我對這個令人興奮的領域有瞭更深刻的認識和更係統的理解，這對我來說已經足夠瞭。

評分☆☆☆☆☆

我是一名在讀的機械工程專業的學生，一直對機器人技術有濃厚的興趣，於是選擇瞭這本《機器人學導論》（第四版）作為我的學習參考書。不得不說，剋雷格教授的著作在學術深度和實踐關聯性上都做得相當齣色。書中對機器人本體建模、傳感器技術、控製係統設計等關鍵領域的講解，都力求嚴謹而全麵。我特彆喜歡作者在介紹理論概念時，總是能緊密聯係實際的工程問題，這讓我能夠清晰地看到理論是如何轉化為實際應用的。例如，在講解末端執行器設計時，書中不僅討論瞭各種類型的夾爪和工具，還深入分析瞭它們在不同應用場景下的優缺點。此外，書中對路徑規劃和導航算法的論述，也非常詳盡，為我理解自主移動機器人的核心技術打下瞭堅實的基礎。雖然有些章節需要反復閱讀和思考，但每一次的深入都會有新的收獲。書中大量的圖錶和插圖，也極大地提升瞭閱讀的效率和理解的深度。總的來說，這是一本值得反復品讀的經典之作，對於任何希望在機器人領域深入發展的讀者來說，都是不可或缺的資源。