新版机器人技术手册.pdf

Ge n e r a l In f o r m a t i o n 书名=新版机器人技术手册作者=（日）日本机器人学会编页数=1141出版社=北京市：科学出版社出版日期=2007SS号=11927376DX号=000004904056URL=h t t p:/b o o k.s z d n e t.o r g.c n/b o o k De t a i l.j s p?d x Nu m b e r=000004904056&d=0BDB10F5B1671C938147FFFC4218800A封面书名版权前言 第1篇 基础 第1章机器人概述 1.1 机器人 1.1.1 机器人定义 1.1.2 逻辑学定义 1.2机器人的历史 1.3工业机器人 1.3.1 什么是工业机器人 1.3.2 工业机器人的历史 1.4机器人的构成及功能 参考文献 第2章数学基础 2.1 矩阵理论 2.1.1 矩阵、行列式和逆矩阵 2.1.2特征值、特征向量和对角化 2.1.3 复数矩阵 2.2 向量空间 2.2.1 向量空间与线性映射 2.2.2 坐标变换 2.2.3 投影与投影矩阵 2.3 向量分析 2.3.1 内积 2.3.2 外积 2.3.3 多重积 2.3.4 向量的种类 2.4坐标变换与齐次变换 2.4.1 齐次变换与齐次坐标 2.4.2 齐次变换矩阵的构成要素 2.4.3 坐标变换和运动描述 2.5解析几何 2.5.1 基础知识 2.5.2 几何算法 2.6 拓扑几何 2.6.1 流形 2.6.2 机器人的构形空间 2.6.3机器人的路径、速度、距离 2.7 图论 2.7.1 图及其描述 2.7.2树、有根树、双叉树 2.7.3 图与网络 参考文献 第3章力学基础 3.1 质点运动 3.1.1位置、速度、加速度和轨道 3.1.2 相对运动 3.2 刚体运动 3.2.1 自由度、位移及速度 3.2.2 平面运动的运动学 3.3 刚体力学 3.3.1 静力学 3.3.2 运动的传递特性（t r a n s m i s s i b i l i-t y）3.3.3 动力学 3.3.4 具体例子 3.3.5 分析力学 参考文献 第4章控制基础 4.1 控制引论 4.1.1 什么是控制 4.1.2 控制系统的结构 4.1.3 控制系统设计 4.2 建模 4.2.1 被控对象 4.2.2 数学模型 4.2.3 稳定性 4.2.4 考察 4.3反馈控制系统设计 4.3.1 状态空间法 4.3.2 传递函数法 4.3.3 频域传递函数 4.4控制理论简介 4.4.1 最优控制（LQ控制，H控制）4.4.2 自适应控制 4.4.3 学习控制 4.4.4 其他 参考文献 第5章计算机科学基础 5.1 算法设计与分析 5.2计算机结构 5.2.1 计算机结构的定义和分类 5.2.2指令系统结构 5.2.3 硬件结构的定义 5.2.4 结构的确定方法 5.2.5 嵌入式处理器结构 5.3计算机语言 5.3.1 计算机语言概述 5.3.2 机器人系统要求的语言功能 5.3.3 计算机语言的特点 5.4实时处理 5.4.1 实时处理的特点 5.4.2 时间约束 5.4.3 时间预测性 5.4.4 实时操作系统 5.4.5 分散实时处理 5.4.6 实时系统的构建 5.5 通信 5.5.1 什么是通信 5.5.2 模拟信号与数字信号 5.5.3 信号传输方式 5.5.4 数据传输方式 5.5.5 数据传输模式 5.5.6 通信协议 5.5.7 机器人系统中的通信 参考文献 第2篇元器件 第1章传感器 1.1 传感器的基本工作原理和分类 1.2内传感器 1.2.1 概述 1.2.2 位置角度的检测 1.2.3 速度和角速度的测量 1.2.4 加速度和角加速度的测量 1.2.5 姿态角的检测 1.2.6 固定坐标位置和绝对坐标的位置检测 1.3 外传感器 1.3.1 视觉传感器 1.3.2触觉传感器 1.3.3 力觉传感器 1.3.4接近觉传感器 1.3.5 距离传感器 1.3.6 听觉传感器、味觉传感器及嗅觉传感器 1.3.7 特殊传感器 参考文献 第2章驱动器 2.1 电动驱动器 2.1.1步进电机 2.1.2 直流（DC）伺服电机 2.1.3交流（AC）伺服电机 2.1.4 直接驱动（DD）电机 2.2液压驱动器 2.2.1 伺服阀的结构和特性 2.2.2 液压伺服马达及其动态特性 2.2.3 电液伺服马达 2.3气动驱动器 2.3.1 气动技术概述 2.3.2 气动系统的基本组成 2.3.3 气压驱动器的分类 2.3.4 气动系统的组成 2.3.5 气压驱动器的控制 2.3.6 气动驱动器的应用 2.4特殊驱动器 2.4.1 压电元件 2.4.2超声波电机 2.4.3形状记忆元件 2.4.4橡胶驱动器 2.4.5静电驱动器 2.4.6 氢气吸留合金驱动器 2.4.7磁流体驱动器 2.4.8ER流体 2.4.9高分子驱动器 2.4.10光学驱动器 参考文献 第3章动力源 3.1 固定式机器人的动力源 3.1.1 电动机器人 3.1.2 液压驱动机器人 3.1.3 气动驱动机器人 3.2移动式机器人的动力源 3.2.1 电缆方式 3.2.2 电池供电方式 3.2.3 微波（电磁能）供电方式 3.2.4发动机供电方式 3.2.5 气动动力源方式 3.3电池 3.3.1 化学电池 3.3.2 太阳能电池 3.4 放大器 3.4.1运算放大器 3.4.2功率放大器 参考文献 第4章机构 4.1 运动传动机构 4.1.1 齿轮传动 4.1.2 丝杠-螺母系统传动 4.1.3 带、链、钢丝传动 4.1.4流体传动 4.1.5 杆、连杆及凸轮传动 4.1.6特殊减速机构 4.2关节 4.2.1 转动关节 4.2.2移动关节 参考文献 第5章材料 5.1机器人材料 5.1.1 机器人自身材料的特性 5.1.2结构材料 5.1.3 轻质材料 5.1.4 复合材料 5.1.5 刚性材料 5.1.6 抗振材料 5.1.7 变形功能材料 5.1.8 其他材料 5.1.9 结束语 5.2传感器材料 5.2.1 金属材料 5.2.2半导体材料 5.2.3 有机材料 5.2.4 无机材料 5.2.5 复合材料 参考文献 第3篇 机器人的机构及控制第1章概述 1.1 机器人的机构 1.2机器人的控制 1.3今后的发展方向 参考文献 第2章手臂机构和控制 2.1 手臂机构 2.1.1 手臂的基本构造及种类 2.1.2 关节的驱动方式 2.1.3 特殊的关节结构 2.2手臂运动学 2.2.1 坐标变换的基础 2.2.2 正运动学方程式 2.2.3 雅可比矩阵的计算 2.2.4逆运动学的解法 2.2.5 奇异点 2.2.6 其他方法（基于李代数的运动分析）2.3手臂力学 2.3.1 手臂静力学 2.3.2 运动学与静力学的对偶性 2.3.3 手臂动力学 2.3.4 动态模型的基本特性 2.3.5 正动力学问题和高效计算 2.3.6 笛卡儿空间的动力学模型 2.3.7 闭式链机构的动力学 2.3.8 受末端约束的机器人手臂动力学 2.4手臂的控制 2.4.1运动控制 2.4.2 力控制 2.5并联机构 2.5.1 概念 2.5.2 历史 2.5.3主要的机构 2.5.4 运动分析 2.5.5 并联机构与串联机构的对比 2.5.6 应用设备 2.6 柔性臂 2.6.1 柔性臂的力学 2.6.2 柔性臂的控制 2.7控制理论的应用 2.7.1 自适应控制 2.7.2 最优控制 2.7.3 学习控制 2.7.4 非线性控制 2.8手臂机构的设计和评价 2.8.1 描述方法 2.8.2设计步骤 2.8.3 单自由度设计 2.8.4 多自由度的评价 2.8.5 非力学条件方面的设计 2.8.6功能评价 2.8.7可靠性评价 2.8.8 面向新的设计 参考文献 第3章手部机构和控制 3.1手部的分类 3.2特殊末端执行器 3.3机械手 3.4手指与对象物接触的力学及运动学 3.4.1 接触形态的分类 3.4.2 对象物的力学和运动学 3.4.3 手指的力学及运动学 3.4.4 点接触的公式以及滑动和滚动（补充说明）3.5抓握系统的构成及分类 3.5.1抓握系统 3.5.2 抓握系统的构成 3.5.3 抓握系统中的运动约束 3.6形封闭（f o r m c l o s u r e）和力封闭（f o r c e c l o s u r e）3.6.1形封闭 3.6.2 力封闭 3.6.3 被动约束和主动约束 3.7刚性控制 3.7.1 基本内容 3.7.2 向抓握系统扩展 3.8动态控制 3.9稳定抓握的力学关系 3.9.1 摩擦效应对抓握稳定性的影响 3.9.2 考虑摩擦的二维稳定抓握模型 3.10机构设计举例 参考文献 第4章移动机构 4.1 车轮式移动机构 4.1.1 各种车轮式移动机构 4.1.2 车轮式移动机构的构成要素 4.1.3机构 4.1.4运动学 4.1.5 力学 4.1.6 动力学 4.1.7 控制 4.2履带式移动机构 4.2.1 构造 4.2.2基础知识 4.3 双足移动机器人的机构和控制 4.3.1双足机器人的机构 4.3.2 双足机器人的力学 4.3.3双足机器人的控制 4.4 多足机器人的机构和控制 4.4.1 术语 4.4.2 移动方式的分类 4.4.3 腿数与移动方式的关系 4.4.4设计概念 4.4.5腿部机构 4.4.6脚部机构 4.4.7躯体结构 4.4.8 多足机器人机构和控制稳定性 4.4.9单足机器人 4.4.10 四足机器人 4.4.11 六足机器人 4.4.12 其他腿数的机器人 4.4.13 多足机器人适应不平整地面的手段 4.4.14 控制系统 4.4.15 多足机器人的研究动向和课题 4.5形形色色的移动机构 4.5.1 混合式移动机构 4.5.2蛇形（超冗余）机构 4.5.3 壁面吸附式移动机构 4.5.4 交互攀缘形机器人 4.6水下机器人 4.7 空中机器人 4.7.1理论基础 4.7.2 各种空中机器人 参考文献 第4篇 智能技术 第1章视觉信息识别 1.1机器人视觉 1.1.1 机器人视觉的定位 1.1.2 机器人视觉的构成 1.1.3 机器人视觉的功能 1.2视觉输入装置 1.2.1 视觉输入装置的构成 1.2.2视觉输入的方式 1.2.3像素存取 1.2.4灵巧传感器 1.2.5特殊图像 1.2.6 人为现象 1.3二维处理 1.3.1 概述 1.3.2 图像变换方法及基本的预处理 1.3.3 图像特征的提取及特征量的测量 1.4多维图像处理 1.4.1 立体视觉 1.4.2 距离图像处理 1.4.3 运动图像处理 1.5 主动视觉 1.5.1 什么是主动视觉 1.5.2 主动视觉传感器 1.5.3 主动视觉的控制机构 1.5.4 传感器融合与主动视觉 1.6 实时视觉 1.6.1 什么是实时视觉 1.6.2 实时视觉的历史 1.6.3 实时视觉的特征 1.6.4 实时视觉系统的构成方法 1.6.5 实时视觉的应用 1.7机器视觉在生产技术中的应用 1.7.1 多样化的机器视觉 1.7.2 图像处理的产业应用和机器视觉简史 1.7.3 工厂外的机器视觉 1.7.4 智能制造系统（IMS）中的新机器视觉 1.7.5结束语 参考文献 第2章语音信息处理 2.1语音识别 2.1.1 语音识别装置的分类 2.1.2 语音识别系统的构成 2.1.3 语音的特征提取 2.1.4音响模型 2.1.5语言模型 2.1.6译码器 2.1.7 噪声的消除 2.1.8 对说话者的适应 2.1.9 远距离发话者的语音识别 2.2语音合成 2.2.1语音的特征 2.2.2 语音信号的模型化 2.2.3语音合成的分类 2.2.4 TTS的构成要素 2.2.5 文本分析 2.2.6 韵律生成 2.2.7语音合成单元 2.2.8语音信号处理 2.3语音应用系统 2.3.1 支