目錄
《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書》序
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1 擬人雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 遙操作機(jī)器人發(fā)展概述 14
1.3 研究基礎(chǔ)、主要成果與涉及的關(guān)鍵技術(shù) 18
1.4 本章小結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 19
第2章 擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)方案設(shè)計(jì) 21
2.1 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人系統(tǒng)的特點(diǎn) 22
2.2 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡介 22
2.2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)思想 22
2.2.2 系統(tǒng)設(shè)備組成及簡介 23
2.3 擬人冗余度雙臂空間機(jī)器人特性分析 28
2.3.1 PA10機(jī)器人的特性分析 28
2.3.2 Module模塊機(jī)器人的特性分析 33
2.4 本章小節(jié) 38
參考文獻(xiàn) 38
附錄 38
第3章 冗余度空間機(jī)器人系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的靈活性和可靠性的理論研究 41
3.1 引言 41
3.2 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析 41
3.2.1 PA10機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析 41
3.2.2 模塊機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與分析 48
3.3 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 54
3.3.1 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化的傳統(tǒng)方法 54
3.3.2 基于容錯(cuò)控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 60
3.4 笛卡兒空間運(yùn)動(dòng)控制 66
3.4.1 直線姿態(tài)位置插補(bǔ) 66
3.4.2 圓弧軌跡插補(bǔ) 71
3.5 機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算機(jī)仿真 73
3.5.1 傳統(tǒng)方法的機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算機(jī)仿真 73
3.5.2 基于容錯(cuò)控制的冗余度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化方法計(jì)算機(jī)仿真 79
3.6 實(shí)驗(yàn) 83
3.6.1 模塊機(jī)器人插孔實(shí)驗(yàn) 83
3.6.2 PA10機(jī)器人抓杯實(shí)驗(yàn) 85
3.7 本章小結(jié) 86
參考文獻(xiàn) 87
第4章 冗余度空間機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)操作運(yùn)動(dòng)規(guī)劃方法 89
4.1 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的特點(diǎn)及分類 89
4.1.1 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的特點(diǎn) 89
4.1.2 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作任務(wù)的分類 90
4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 91
4.3 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作的約朿關(guān)系 93
4.4 雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 93
4.4.1 開鏈運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 94
4.4.2 閉鏈運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 96
4.5 冗余度雙臂機(jī)器人避關(guān)節(jié)極限優(yōu)化 100
4.5.1 PA10機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué) 101
4.5.2 Module機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 101
4.6 冗余度機(jī)器人雙臂協(xié)調(diào)避碰規(guī)劃 102
4.6.1 單機(jī)器人避障規(guī)劃概述 102
4.6.2 冗余度機(jī)器人雙臂避劃 104
4.7 冗余度機(jī)器人雙臂作的 108
4.7.1 面向任務(wù)的操作度 108
4.7.2 雙臂協(xié)調(diào)的操作度 112
4.7.3 面向任務(wù)的雙臂協(xié)調(diào)操作度（TODAMM)114
4.8 本章小結(jié) 115
參考文獻(xiàn) 115
第5章 冗余度雙臂空間機(jī)器人協(xié)調(diào)任務(wù)規(guī)劃方法 117
5.1 任務(wù)分解 117
5.1.1 操作規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃 118
5.1.2 隱式基本操作 119
5.1.3 顯式基本操作 122
5.1.4 任務(wù)規(guī)劃、路徑規(guī)劃及軌跡規(guī)劃的關(guān)系 123
5.2 任務(wù)分配 124
5.2.1 機(jī)器人及任務(wù)的能力分類描述 125
5.2.2 任務(wù)完成條件 126
5.3 系統(tǒng)規(guī)劃流程 126
5.4 程序編制 128
5.5 本章小結(jié) 129
參考文獻(xiàn) 129
第6章 基于視覺的機(jī)器人位姿檢測方法 131
6.1 機(jī)器人視覺概述 131
6.2 視覺檢測系統(tǒng)構(gòu)造 133
6.2.1 全局檢測單元 134
6.2.2 局部檢測單元 134
6.2.3 系統(tǒng)的特點(diǎn) 135
6.3 視覺系統(tǒng)標(biāo)定 136
6.3.1 攝像機(jī)標(biāo)定 136
6.3.2 手-眼系統(tǒng)標(biāo)定 141
6.3.3 攝像機(jī)-超聲傳感器的標(biāo)定 144
6.4 物體空間位姿檢測 145
6.4.1 目標(biāo)物體識(shí)別 146
6.4.2 物體空間位姿檢測方法 149
6.5 實(shí)驗(yàn) 153
6.5.1 系統(tǒng)標(biāo)定 153
6.5.2 手-眼標(biāo)定 155
6.5.3 物體位姿檢測 156
6.6 本章小結(jié) 157
參考文獻(xiàn) 158
第7章 基于多傳感器信息分階段控制方法 159
7.1 系統(tǒng)主要傳感器及其性能 160
7.1.1 視覺傳感器 160
7.1.2 超聲傳感器 161
7.1.3 六維腕力感器 162
7.1.4 指端力傳感器 162
7.2 人體感覺與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 164
7.2.1 人體感覺與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 164
7.2.2 人體感覺與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的模擬 167
7.3 基于多傳感器信息的分階段控制方法 168
7.3.1 多傳感器信息的分類 168
7.3.2 分階段控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制模型 169
7.3.3 基于模型知識(shí)庫的物體識(shí)別方法 173
7.3.4 分階段控制過程的實(shí)現(xiàn) 175
7.4 本章小結(jié) 178
參考文獻(xiàn) 178
第8章 冗余度雙臂空間機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制 179
8.1 雙臂空間機(jī)器人的分層遞階控制結(jié)構(gòu) 179
8.1.1 機(jī)器人規(guī)劃系統(tǒng)概述 179
8.1.2 雙臂空間機(jī)器人的分層遞階控制結(jié)構(gòu) 181
8.2 雙臂空間機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制方法 184
8.2.1 主要協(xié)調(diào)控制方法分類 184
8.2.2 基于主從式雙臂的力/位混合控制方法 188
8.3 本章小結(jié) 204
參考文獻(xiàn) 204
附錄 206
第9章 離線編程及虛擬仿真環(huán)境 217
9.1 機(jī)器人仿真技術(shù)概述 217
9.2 OG-DARSS仿真系統(tǒng)介紹 218
9.2.1 任意構(gòu)形串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)建模 218
9.2.2 機(jī)器人三維仿真模型的建立 219
9.2.3 OG-DARSS的模塊介紹 221
9.3 實(shí)時(shí)控制環(huán)境 227
9.3.1 PA10機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制環(huán)境 228
9.3.2 模塊機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制環(huán)境 228
9.4 本章小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 229
第10章 擬人雙臂機(jī)器人系統(tǒng)遙操作研究 230
10.1 單機(jī)-單操作者-多人機(jī)交互設(shè)備-多機(jī)器人遙操作體系 230
10.1.1 單機(jī)-單操作者-多人機(jī)交互設(shè)備-多機(jī)器人遙操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 230
10.1.2 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)交互技術(shù) 230
10.1.3 基于Internet遙操作網(wǎng)絡(luò)通信軟件設(shè)計(jì) 240
10.1.4 多機(jī)器人遙操作控制策略的研究 251
10.1.5 遙操作實(shí)驗(yàn)研究 265
10.1.6 本節(jié)小結(jié) 273
10.2 多操作者-多機(jī)器人遙操作體系 273
10.2.1 多操作者多機(jī)器人遙操作系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 273
10.2.2 分布式預(yù)測圖形仿真子系統(tǒng) 278
10.2.3 MOMR系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制技術(shù) 289
10.2.4 多機(jī)器人遙操作技術(shù) 292
參考文獻(xiàn) 296
第11章 典型操作任務(wù)仿真及實(shí)驗(yàn)研究 299
11.1 模擬實(shí)驗(yàn)的條件及目的 299
11.1.1 模擬實(shí)驗(yàn)的條件 299
11.1.2 模擬實(shí)驗(yàn)的目的 300
11.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通信結(jié)構(gòu)及協(xié)調(diào)控制過程 300
11.3 空間艙內(nèi)典型雙臂協(xié)調(diào)操作任務(wù)模擬實(shí)驗(yàn) 302
11.3.1 雙臂協(xié)調(diào)插孔 302
11.3.2 雙臂協(xié)調(diào)擰螺母 307
11.3.3 雙臂協(xié)調(diào)搬運(yùn)箱體 313
11.4 本章小結(jié) 317
參考文獻(xiàn) 317
附錄 317