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本書系統(tǒng)地介紹了機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用實(shí)例以及機(jī)器人競(jìng)賽的有關(guān)知識(shí)，比較全面地反映了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人研究和應(yīng)用的*進(jìn)展。全書共分為9章。主要內(nèi)容有機(jī)器人的基本概念與分類、基本組成、技術(shù)參數(shù)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，機(jī)器人的軌跡規(guī)劃，機(jī)器人的控制，機(jī)器人傳感器，焊接、噴漆、裝配、潔凈與真空機(jī)器人、移動(dòng)式搬運(yùn)機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)例，移動(dòng)機(jī)器人定位與導(dǎo)航，以及機(jī)器人競(jìng)賽的種類及應(yīng)用實(shí)例。本書可作為從事機(jī)器人學(xué)研究、開發(fā)和應(yīng)用的科研工作者和工程技術(shù)人員的參考書，也可以作為高等院校自動(dòng)控制、機(jī)械工程、電子工程、機(jī)電一體化等相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材。

前言Foreword 機(jī)器人技術(shù)是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)、材料技術(shù)等的迅速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代機(jī)器人不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和制造業(yè)，而且在航天、海洋探測(cè)、危險(xiǎn)或惡劣環(huán)境，以及日常生活和教育娛樂等領(lǐng)域獲得了大量應(yīng)用。各種各樣的機(jī)器人不但已經(jīng)成為現(xiàn)代高科技的應(yīng)用載體，而且自身也迅速發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究領(lǐng)域與交叉技術(shù)，形成了特有的理論研究和學(xué)術(shù)發(fā)展方向。機(jī)器人學(xué)是一門集機(jī)械、電子、控制及計(jì)算機(jī)等多個(gè)技術(shù)的綜合性前沿學(xué)科。為了順應(yīng)機(jī)器人從傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人逐步走向千家萬戶的發(fā)展趨勢(shì)，拓展學(xué)生的視野，展示機(jī)器人的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域，本書綜合應(yīng)用多個(gè)相關(guān)學(xué)科的知識(shí)，系統(tǒng)地講解了機(jī)器人技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、相關(guān)先進(jìn)理論和技術(shù)以及應(yīng)用實(shí)例。在內(nèi)容編排方面，注重理論與工程實(shí)際的結(jié)合、基礎(chǔ)知識(shí)與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合，并附有機(jī)器人大賽的相關(guān)知識(shí)與應(yīng)用實(shí)例。希望讀者通過閱讀和學(xué)習(xí)這本書，感受到從事機(jī)器人相關(guān)研究的樂趣。本書共分為9章，第1章主要講解機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)，包括機(jī)器人的基本概念與分類、機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成、機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)、機(jī)器人的應(yīng)用以及機(jī)器人大賽的相關(guān)知識(shí)；第2章主要介紹機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)；第3章介紹機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)；第4章介紹機(jī)器人軌跡規(guī)劃的相關(guān)知識(shí)；第5章介紹機(jī)器人的控制，包括機(jī)器人的位置控制、力控制、力/位置混合控制、現(xiàn)代控制技術(shù)、智能控制技術(shù)、機(jī)器人編程語言以及機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例；第6章介紹機(jī)器人的傳感器，包括機(jī)器人常用的內(nèi)部傳感器、外部傳感器以及智能傳感器；第7章列舉了焊接機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、裝配機(jī)器人、潔凈機(jī)器人與真空機(jī)器人、移動(dòng)式搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用實(shí)例；第8章介紹移動(dòng)機(jī)器人定位與導(dǎo)航的相關(guān)知識(shí)；第9章以設(shè)計(jì)具有實(shí)時(shí)顯示速度、自動(dòng)尋跡、避障以及可遙控行駛等功能的智能車為實(shí)例，闡述了其硬件及軟件設(shè)計(jì)，最后介紹了Arduino的相關(guān)知識(shí)。本書第1章由郭彤穎、安冬編寫，第2～4章由郭彤穎、王海忱編寫，第5章由郭彤穎、徐立輝、安冬編寫，第6章由郭彤穎、張輝、李寧寧編寫，第7章由郭彤穎、劉冬莉、劉雍編寫，第8章由郭彤穎、徐力編寫，第9章由安冬編寫。全書由郭彤穎、安冬統(tǒng)稿。本書的編寫參考了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的大量論著和資料，限于篇幅，不能在書中詳盡列出，謹(jǐn)在此對(duì)其作者表示衷心的謝意。本書在編寫過程中，得到了清華大學(xué)出版社的大力支持，在此表示衷心的感謝！由于機(jī)器人技術(shù)一直處于不斷發(fā)展之中，再加上時(shí)間倉(cāng)促、編者水平有限，難以全面、完整地對(duì)當(dāng)前的研究前沿和熱點(diǎn)問題一一進(jìn)行探討。書中存在不足和疏漏之處，敬請(qǐng)讀者給予批評(píng)指正。
編者◆機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用

目錄Contents 第1章緒論11.1機(jī)器人的基本概念與分類11.1.1機(jī)器人的基本概念11.1.2機(jī)器人的分類21.2機(jī)器人系統(tǒng)的基本組成61.3機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)81.4機(jī)器人的應(yīng)用101.5機(jī)器人競(jìng)賽19習(xí)題23第2章機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)242.1位置與姿態(tài)的描述242.2坐標(biāo)變換262.3齊次坐標(biāo)變換282.4機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)322.4.1正向運(yùn)動(dòng)方程的變換矩陣322.4.2正向運(yùn)動(dòng)方程的求解352.5機(jī)器人逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)402.5.1逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的多解性與可解性402.5.2逆向運(yùn)動(dòng)方程的求解412.6移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型50習(xí)題52第3章機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)533.1拉格朗日法533.2機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程573.2.1n自由度機(jī)器人操作臂動(dòng)力學(xué)方程57◆機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用目錄3.2.2機(jī)器人操作臂動(dòng)力學(xué)方程系數(shù)的簡(jiǎn)化593.2.3考慮非剛體效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型603.3動(dòng)力學(xué)仿真61習(xí)題62第4章機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃634.1機(jī)器人軌跡規(guī)劃634.1.1關(guān)節(jié)空間描述與直角坐標(biāo)空間描述644.1.2軌跡規(guī)劃的基本原理654.2關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃684.3直角坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃74習(xí)題77第5章機(jī)器人控制785.1機(jī)器人控制概述785.1.1機(jī)器人控制系統(tǒng)及其功能785.1.2機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)795.1.3機(jī)器人的控制方式805.2機(jī)器人的位置控制805.3機(jī)器人的力控制865.3.1質(zhì)量\|彈簧系統(tǒng)的力控制875.3.2力/位置混合控制885.4機(jī)器人的現(xiàn)代控制技術(shù)915.4.1機(jī)器人的自適應(yīng)控制915.4.2機(jī)器人的滑模變結(jié)構(gòu)控制965.4.3機(jī)器人的學(xué)習(xí)控制995.5機(jī)器人的智能控制1025.5.1機(jī)器人智能化發(fā)展趨勢(shì)1025.5.2機(jī)器人智能控制的特點(diǎn)1025.5.3機(jī)器人模糊控制應(yīng)用實(shí)例1035.6機(jī)器人編程語言1055.7幾種典型的機(jī)器人控制系統(tǒng)舉例1095.7.1PUMA562機(jī)器人控制系統(tǒng)1095.7.2FANAC機(jī)器人控制系統(tǒng)117習(xí)題118第6章機(jī)器人傳感器1196.1機(jī)器人傳感器概述1196.2常用的內(nèi)部傳感器1246.2.1位置傳感器1246.2.2速度傳感器1276.2.3加速度傳感器1296.2.4傾斜角傳感器1306.2.5力覺傳感器1316.3常用外部傳感器1336.3.1視覺傳感器1336.3.2觸覺傳感器1376.3.3接近度傳感器1396.3.4激光傳感器1456.4智能傳感器1466.4.1智能傳感器概述1466.4.2智能傳感器的功能與特點(diǎn)1526.4.3智能傳感器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1546.4.4智能傳感器在智能機(jī)器人中的應(yīng)用157第7章工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例1597.1焊接機(jī)器人1597.1.1點(diǎn)焊機(jī)器人1597.1.2弧焊機(jī)器人1637.2噴漆機(jī)器人1727.2.1液壓噴漆機(jī)器人1737.2.2電動(dòng)噴漆機(jī)器人1757.3裝配機(jī)器人1767.3.1裝配機(jī)器人的系統(tǒng)組成1777.3.2裝配機(jī)器人的常用傳感器1787.3.3裝配機(jī)器人的多傳感器信息融合系統(tǒng)1847.4潔凈機(jī)器人與真空機(jī)器人1857.4.1潔凈環(huán)境和真空環(huán)境1857.4.2潔凈機(jī)器人1857.4.3真空機(jī)器人1877.5移動(dòng)式搬運(yùn)機(jī)器人1887.5.1自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng)的組成1897.5.2自動(dòng)導(dǎo)引小車的導(dǎo)引方式190第8章移動(dòng)機(jī)器人的定位與導(dǎo)航1938.1移動(dòng)機(jī)器人的定位1938.2環(huán)境地圖的表示1958.3移動(dòng)機(jī)器人的路徑規(guī)劃1978.4移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航200習(xí)題202第9章機(jī)器人競(jìng)賽應(yīng)用實(shí)例2049.1單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2049.2單片機(jī)常用開發(fā)軟件2079.3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2129.4控制方法及程序設(shè)計(jì)2189.5Arduino應(yīng)用實(shí)例226參考文獻(xiàn)238

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