了得網研究生_機器人學基礎

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機器人學基礎
該商品所屬分類：研究生 -> 工學
【市場價】	272-395元
【優惠價】	170-247元
【作者】	樊澤明
【所屬類別】	圖書教材研究生/本科/專科教材工學
【出版社】	機械工業出版社
【ISBN】	9787111688402
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：平裝-膠訂

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787111688402

叢書名：“十三五”國家重點出版物出版規劃項目

作者：樊澤明

出版社：機械工業出版社

出版時間：2021年11月

內容簡介

本書介紹機器人學的相關內容，將串聯機器人技術、並聯機器人技術和移動機器人技術有機集成，是一部繫統和全面反映機器人技術的教材。本書共分11章，內容涉及機器人概況、機器人數學基礎、機器人運動學分析、機器人速度及靜力學分析、機器人動力學分析、機器人傳感器及計算機視覺算法、機器人物體識別、機器人定位及地圖構建、機器人路徑規劃與避障、機器人控制，以及機器人的驅動執行繫統與編程等。
本書特別適合作為高年級本科生和研究生的機器人學學習教材，也適合從事機器人研究、開發和應用的科技人員學習參考。
本書配有電子課件，歡迎選用本書作為教材的老師登錄www.cmpedu.com注冊下載，或發郵件至jinacmp@163.com索取。

前言
第1章緒論1
1.1機器人學的起源與發展1
1.1.1機器人學的起源1
1.1.2機器人學的發展2
1.2機器人的分類3
1.2.1按機器人的連接方式分類3
1.2.2按機器人的移動性分類5
1.2.3按機器人的控制方式分類8
1.2.4按機器人的幾何結構分類8
1.2.5按機器人的智能程度分類8
1.2.6按機器人的用途分類9
1.3機器人學綜述9
1.3.1機器人運動學技術9前言
第1章緒論1
1.1機器人學的起源與發展1
1.1.1機器人學的起源1
1.1.2機器人學的發展2
1.2機器人的分類3
1.2.1按機器人的連接方式分類3
1.2.2按機器人的移動性分類5
1.2.3按機器人的控制方式分類8
1.2.4按機器人的幾何結構分類8
1.2.5按機器人的智能程度分類8
1.2.6按機器人的用途分類9
1.3機器人學綜述9
1.3.1機器人運動學技術9
1.3.2機器人靜力學與動力學技術11
1.3.3機器人感知與物體識別技術12
1.3.4機器人定位與地圖構建12
1.3.5機器人的路徑規劃與避障技術12
1.3.6機器人控制技術12
1.3.7機器人驅動與編程技術12
習題13
第2章機器人數學基礎14
2.1齊次坐標及位姿矩陣14
2.1.1齊次坐標14
2.1.2位姿矩陣16
2.2齊次變換19
2.2.1平移齊次變換19
2.2.2旋轉齊次變換21
2.2.3復合變換及左、右乘規則25
習題26
第3章機器人運動學分析28
3.1機器人坐標繫的建立28
3.1.1StandardDH坐標繫28
3.1.2ModifiedDH坐標繫31
3.2相鄰兩連杆坐標繫的位姿關繫33
3.2.1相鄰兩連杆坐標繫的位姿表示33
3.2.2相鄰兩連杆坐標繫的位姿確定33
3.3機器人正運動學34
3.3.1機器人運動方程34
3.3.2斯坦福機器人運動方程35
3.4機器人逆運動學37
3.4.1機器人逆運動學的解38
3.4.2斯坦福機器人逆運動學求解39
3.4.3機器人的逆運動學編程43
3.4.4機器人的退化44
3.4.5DH表示法的基本問題44
3.5驅動器空間、關節空間和笛
卡兒空間44
3.5.1智能移動小車關節空間與驅動器
空間之間的轉換46
3.5.2並聯機構（腰部關節）驅動器
空間與關節空間的轉換49
習題53
第4章機器人速度及靜力學分析55
4.1機器人微分運動55
4.1.1微分平移和微分旋轉55
4.1.2微分運動的等價變換59
4.2機器人的雅可比矩陣61
4.2.1雅可比矩陣的定義61
4.2.2雅可比矩陣的求解方法63
4.2.3雅可比矩陣求解舉例64
4.2.4雅可比矩陣的逆69
4.3機器人速度分析69
4.3.1機器人速度計算69
4.3.2機器人的奇異位形71
4.4機器人靜力學分析72
4.4.1機器人杆件受力分析72
4.4.2機器人力雅可比矩陣72
4.4.3機器人靜力計算74
習題75
第5章機器人動力學分析77
5.1牛頓歐拉方程77
5.2虛位移原理78
5.2.1虛位移78
5.2.2理想約束78
5.2.3虛位移原理的含義79
5.2.4廣義坐標與廣義力79
5.3動力學普遍方程和拉格朗日方程80
5.3.1動力學普遍方程80
5.3.2拉格朗日方程81
5.3.3拉格朗日方程的應用舉例83
習題86
第6章機器人傳感器及計算機
視覺算法87
6.1機器人傳感器87
6.1.1機器人傳感器的分類87
6.1.2傳感器的特性指標89
6.1.3接近與距離覺傳感器90
6.1.4視覺傳感器97
6.1.5其他外部傳感器102
6.1.6機器人內部傳感器105
6.2圖像處理算法108
6.2.1計算機視覺算法分類108
6.2.2圖像預處理109
6.2.3匹配信號和圖像113
6.2.4特征檢測113
6.2.5區域處理114
6.3幾何和語義計算機視覺方面118
6.3.1像素分類118
6.3.2計算立體視覺118
6.4雙目視覺繫統122
6.4.1攝像頭的參數標定122
6.4.2雙目立體視覺定位實例126
習題128
第7章機器人物體識別129
7.1物體識別概述129
7.1.1物體識別的理解129
7.1.2物體識別的發展歷程130
7.2傳統的物體識別130
7.2.1維奧拉瓊斯檢測器131
7.2.2方向梯度直方圖檢測器131
7.2.3形變目標識別132
7.3基於深度學習的目標檢測算法132
7.3.1基於候選區域的深度學習目標
檢測算法133
7.3.2基於回歸方法的深度學習目標
檢測算法138
7.4YOLO識別算法139
7.4.1滑動窗口與CNN139
7.4.2設計理念141
7.4.3網絡設計142
7.4.4網絡訓練143
7.4.5網絡預測145
7.5障礙物識別方法147
7.5.1障礙證據147
7.5.2障礙物識別繫統的性能148
7.6實例149
7.6.1障礙物識別149
7.6.2樹枝識別150
7.6.3目標識別152
習題153
第8章機器人定位及地圖構建154
8.1地圖表示與環境感知154
8.1.1地圖表示方法154
8.1.2柵格地圖的構建156
8.1.3線段特征地圖的構建158
8.1.4拓撲地圖的構建160
8.2自主定位162
8.2.1基於外部觀測信息的定位163
8.2.2基於本體觀測信息的定位164
8.2.3控制與觀測相融合的自主定位169
8.3同時定位及地圖構建(SLAM)182
8.3.1經典的SLAM框架183
8.3.2SLAM算法介紹183
8.3.3視覺SLAM189
8.3.4激光SLAM195
習題196
第9章機器人路徑規劃與避障197
9.1引言197
9.2路徑規劃與避障197
9.2.1路徑規劃198
9.2.2避障204
9.3機器人軌跡生成213
9.3.1路徑和軌跡213
9.3.2軌跡規劃213
9.3.3關節空間的軌跡規劃214
9.3.4工作空間的軌跡規劃217
習題221
第10章機器人控制222
10.1機器人的控制特點和控制技術222
10.1.1機器人的控制特點222
10.1.2機器人的控制技術224
10.2關節空間控制226
10.2.1機器人單關節建模226
10.2.2機器人線性控制228
10.2.3基於模型的關節繫統
線性控制231
10.2.4基於模型的關節繫統非線
性控制235
10.2.5非模型關節空間控制方法239
10.2.6關節空間控制繫統240
10.3工作空間控制243
10.3.1與基於關節空間控制方法
的比較243
10.3.2笛卡兒空間的直接控制方法244
10.3.3笛卡兒空間的解

前言

自世界上臺工業機器人誕生至今已有60多年了，作為一門高度交叉的前沿學科，機器人技術引起了人們越來越多的關注和深入研究。目前，機器人技術發展迅速，已取得令人矚目的成就。進入21世紀以來，機器人產業發展速度明顯加快，年增長率達到30%左右。其中，亞洲機器人增長速度尤為突出，高達43%，機器人市場的前景被廣泛看好，而我國則有望成為世界的機器人市場。近年來，世界主要機器人大國正爭先恐後地發展智能機器人技術，這必將促進國際上機器人的研究與應用，推動機器人技術的進一步發展。自世界上臺工業機器人誕生至今已有60多年了，作為一門高度交叉的前沿學科，機器人技術引起了人們越來越多的關注和深入研究。目前，機器人技術發展迅速，已取得令人矚目的成就。進入21世紀以來，機器人產業發展速度明顯加快，年增長率達到30%左右。其中，亞洲機器人增長速度尤為突出，高達43%，機器人市場的前景被廣泛看好，而我國則有望成為世界的機器人市場。近年來，世界主要機器人大國正爭先恐後地發展智能機器人技術，這必將促進國際上機器人的研究與應用，推動機器人技術的進一步發展。
本書第1章簡述機器人學的起源與發展，討論機器人的分類，介紹機器人的建模與控制。第2章討論機器人數學基礎，包括空間點的位置和姿態變換、坐標變換、齊次坐標變換、物體的變換和逆變換，以及通用旋轉變換等。第3章首先對機器人的位姿進行分析，然後通過舉例來說明機器人的正向運動學及逆向運動學的求解方法，後分析了小車和並聯機器人腰部動平臺在關節空間和驅動器空間之間的轉換等。第4章介紹與機器人速度和靜力學有關的雅可比矩陣，並在此基礎上進行機器人的靜力學分析等。第5章著重分析機械手動力學方程的拉格朗日功能平衡法求解算法，然後總結出建立拉格朗日方程的步驟，後探討機器人的動態特性和靜態特性。第6章對機器人的傳感器和計算機視覺算法進行介紹，首先介紹傳感器的基本特性和幾種重要的機器人傳感器，然後講解計算機視覺算法的相關知識，並詳細介紹幾種常見的計算機視覺算法。第7章介紹機器人的各種工程應用的物體識別算法。第8章對機器人的定位及地圖構建進行介紹，並圍繞定位和地圖構建這兩個主題進行展開。第9章討論機器人路徑規劃與避障，通過機器人傳感器、機器人地圖構建技術、定位技術，論述機器人的認知。第10章分析機器人的控制特點和控制技術，討論機器人關節空間控制、工作空間控制和力控制。第11章介紹機器人的驅動執行繫統與編程。
本書特別適合作為本科生高年級和研究生教材。本書作為本科生低年級教材時，可以跳過一些內容偏難的章節；作為研究生教材時，教師可補充一些反映研究進展的學術論文和專題研究資料。本書也適合從事機器人學研究、機器人開發和應用的科技人員學習參考。
本書由西北工業大學樊澤明、吳娟、餘孝軍、袁學兵和西安財經大學任靜編著，具體分工為：樊澤明編寫第1章和第6章，吳娟編寫第2、4、5章，樊澤明和吳娟共同編寫第3章，任靜編寫第7、8章，餘孝軍編寫第9、11章，袁學兵編寫第10章。本書由樊澤明全面負責整理和統稿。西北工業大學研究生萬昊、康美琳、陳洋、楊佳偉、王興鐸、徐棟、張傲、王鵬博、盧蓓蓓、餘霖靚等完成了大量的資料收集、整理、編寫、算法實現、校正等工作。
本書在編寫和出版過程中，得到眾多領導、專家、教授、朋友和學生的熱情鼓勵與幫助。本書參考了許多機器人專著、教材及網絡資源材料，在此對參考的專著、教材及網絡資源作者致以衷心的感謝。

編者

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