了得網計算機/網絡_機器人繫統設計及應用

編輯推薦

《機器人繫統設計及應用》是我國目前市場上較少的機器人專業圖書之一，作者是中國科學院瀋陽自動化研究所的郭肜穎教授，在機器人方面做了多年的研究，並參與許多相關的項目，積累了大量的經驗。郭肜穎教授的《機器人繫統設計及應用》一書的內容主要涉及了機器人的設計及應用兩個方面。設計部分簡明概括，易於理解，其內容包括機器人運動機構、執行機構、感知繫統、控制繫統的設計，以及機器人的運動學和動力學的相關知識；應用部分全面生動，實例豐富，主要介紹了工業機器人、移動機器人、特種機器人、服務機器人的應用實例。《機器人繫統設計及應用》將現有的機器人技術介紹的非常詳細和全面，尤其是介紹了大量典型的機器人工程應用實例，實用性非常強，相信對從事機器人行業的技術人員能產生好的幫助和啟發。

內容簡介

本書繫統地介紹了機器人學的基礎知識和工作原理,以及設計與應用實例。全書共分8章。主要內容有機器人的定義與分類、基本組成,機器人的技術參數、移動機構和傳動機構,機器人的運動學和動力學，機器人的軌跡規劃,焊接、噴漆、裝配、潔淨與真空機器人、移動式搬運機器人等工業機器人的設計與應用，點焊、弧焊機器人工作站的設計與應用，後介紹了具有實時顯示速度、自動尋跡、避障以及可遙控行駛等功能的智能車的硬件及軟件設計實例。

本書可作為科研工作者和工程技術人員的參考書,也可以作為控制科學與工程、計算機科學與技術等學科研究生或高年級本科生的教材。

作者簡介

郭肜穎，瀋陽建築大學，副教授，博士畢業於中國科學院瀋陽自動化研究所，具有多年在機器人控制及其相關領域的教學和科研經驗，先後在國內外重要期刊及學術會議上發表論文與機器人相關論文30餘篇，其中EI檢索論文10餘篇，主持和參加20餘項省部級科研項目，具有豐富的實際工程經驗。

第1章緒論001

1.1機器人的定義與分類001

1.1.1機器人的定義001

1.1.2機器人的分類002

1.2機器人繫統的基本組成006

1.2.1機構006

1.2.2驅動繫統006
第1章緒論001

1.1機器人的定義與分類001

1.1.1機器人的定義001

1.1.2機器人的分類002

1.2機器人繫統的基本組成006

1.2.1機構006

1.2.2驅動繫統006

1.2.3感受繫統006

1.2.4控制繫統009

1.2.5人機交互繫統011

1.2.6機器人環境交互繫統011

1.3機器人繫統的設計方法011

1.4機器人的應用012

第2章機器人的技術參數和機構022

2.1機器人的技術參數022

2.2機器人的移動機構024

2.2.1車輪型移動機構024

2.2.2履帶式移動機構026

2.2.3腿足式移動機構028

2.2.4其他形式的移動機構028

2.3機器人的傳動機構029

2.3.1絲杠傳動029

2.3.2帶傳動與鏈傳動030

2.3.3齒輪傳動機構031

2.3.4諧波傳動機構034

2.3.5連杆與凸輪傳動035

第3章機器人的運動學036

3.1位置與姿態的描述036

3.2坐標變換038

3.3齊次坐標變換040

3.4機器人正向運動學044

3.4.1正向運動方程的變換矩陣044

3.4.2正向運動方程的求解047

3.5機器人逆向運動學051

3.5.1逆向運動學問題的多解性與可解性051

3.5.2逆向運動方程的求解052

3.6移動機器人的運動學模型060

第4章機器人的動力學063

4.1拉格朗日法063

4.2機器人動力學方程066

4.2.1n自由度機器人操作臂動力學方程066

4.2.2機器人操作臂動力學方程繫數的簡化069

4.2.3考慮非剛體效應的動力學模型070

4.3動力學仿真071

第5章機器人的軌跡規劃072

5.1關節空間描述與直角坐標空間描述072

5.2軌跡規劃的基本原理073

5.3關節空間的軌跡規劃076

5.4直角坐標空間的軌跡規劃081

第6章工業機器人的設計與應用084

6.1焊接機器人084

6.1.1點焊機器人084

6.1.2弧焊機器人087

6.2噴漆機器人095

6.2.1液壓噴漆機器人096

6.2.2電動噴漆機器人097

6.3裝配機器人099

6.3.1裝配機器人的繫統組成099

6.3.2裝配機器人的常用傳感器100

6.3.3裝配機器人的多傳感器信息融合繫統106

6.4潔淨機器人與真空機器人106

6.4.1潔淨環境和真空環境107

6.4.2潔淨機器人107

6.4.3真空機器人108

6.5移動式搬運機器人109

6.5.1自動導引小車繫統的組成110

6.5.2自動導引小車的導引方式111

第7章工業機器人工作站的設計與應用114

7.1機器人的應用工程114

7.2機器人工作站的一般設計原則115

7.3點焊機器人工作站120

7.3.1點焊機器人工作站的基本組成120

7.3.2簡易點焊機器人的應用121

7.4弧焊機器人工作站122

7.4.1弧焊機器人工作站的基本組成122

7.4.2簡易弧焊機器人工作站的編程與控制122

第8章自主移動機器人應用實例124

8.1單片機基礎知識124

8.2單片機常用開發軟件126

8.3繫統硬件設計133

8.3.1直流調速模塊133

8.3.2藍牙遙控模塊135

8.3.3紅外避障模塊136

8.3.4攝像頭循跡模塊137

8.3.5光電測速模塊138

8.3.6速度顯示模塊139

8.4控制方法及程序設計140

8.4.1串口通信程序140

8.4.2判斷命令程序140

8.4.3避障程序141

8.4.4光電測速程序設計142

8.4.5循跡程序設計143

8.4.6路徑識別方法145

8.4.7控制方法146

參考文獻149

前言

隨著科學技術的發展和社會的進步，機器人已經走進我們的生活、影響著我們的生活。機器人不僅廣泛應用於工業生產和制造業領域，而且在航天、海洋探測、危險或惡劣環境，以及日常生活和教育娛樂等領域中獲得了大量應用。各種各樣的機器人不但已經成為現代高科技的應用載體，而且自身也迅速發展成為一個相對獨立的研究與交叉技術，形成了特有的理論研究和學術發展方向。

機器人學涉及機械工程學、電子學、控制科學、計算機科學等眾多學科，是一門重要的綜合性前沿學科。本書旨在為機械、電子、計算機、控制工程師和工程技術專家，以及研究生或高年級本科生提供的知識。在內容編排方面，注重理論與工程實際的結合、基礎知識與現代技術的結合、繫統設計與應用的結合。希望大家通過閱讀和學習這本書，感受到從事機器人相關研究的樂趣。
隨著科學技術的發展和社會的進步，機器人已經走進我們的生活、影響著我們的生活。機器人不僅廣泛應用於工業生產和制造業領域，而且在航天、海洋探測、危險或惡劣環境，以及日常生活和教育娛樂等領域中獲得了大量應用。各種各樣的機器人不但已經成為現代高科技的應用載體，而且自身也迅速發展成為一個相對獨立的研究與交叉技術，形成了特有的理論研究和學術發展方向。

機器人學涉及機械工程學、電子學、控制科學、計算機科學等眾多學科，是一門重要的綜合性前沿學科。本書旨在為機械、電子、計算機、控制工程師和工程技術專家，以及研究生或高年級本科生提供的知識。在內容編排方面，注重理論與工程實際的結合、基礎知識與現代技術的結合、繫統設計與應用的結合。希望大家通過閱讀和學習這本書，感受到從事機器人相關研究的樂趣。

本書共分8章，第1章主要講解機器人的基礎知識，包括機器人的定義與分類、機器人繫統的基本組成、機器人繫統的設計方法和機器人應用；第2章主要介紹機器人的技術參數、機器人的移動機構和傳動機構；第3章講解機器人的運動學；第4章介紹機器人的動力學；第5章介紹機器人軌跡規劃的相關知識；第6章列舉了焊接機器人、噴漆機器人、裝配機器人、潔淨機器人與真空機器人、移動式搬運機器人的設計與應用實例；第7章講解機器人工作站的一般設計原則，並介紹點焊和弧焊機器人工作站的設計與應用實例；第8章以設計具有實時顯示速度、自動尋跡、避障以及可遙控行駛等功能的智能車為實例，闡述了其硬件及軟件設計。

本書第1、2章由郭肜穎、李征宇編寫，第3、4章由郭肜穎、劉鼕莉、張鳳眾、劉淑娟編寫，第5章由郭肜穎、張輝、徐力編寫，第6、7章由王海忱、郭肜穎編寫，第8章由安鼕、徐力輝編寫。研究生劉偉、高煜晗、陳露等參與了相關章節的資料收集和整理。全書由郭肜穎、安鼕統稿。

本書的編寫參考了國內外學者的大量論著和資料，謹在此對其作者表示衷心的謝意，並對支持本書編寫和出版的所有從業者表示衷心的感謝！

由於機器人技術一直處於不斷發展之中，再加上時間倉促、編者水平有限，難以全面、完整地對當前的研究前沿和熱點問題一一進行探討。書中存在不足之處，敬請讀者給予批評指正。

編者

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