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  • 機器人與數字人:基於MATLAB的建模與控制
    該商品所屬分類:研究生 -> 工學
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    1313-1904
    【優惠價】
    821-1190
    【作者】 美顧友諒(Edward 
    【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】9787111565543
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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:9787111565543
    叢書名:機器人學譯叢

    作者:[美]顧友諒(Edward
    出版社:機械工業出版社
    出版時間:2017年06月 


        
        
    "
    內容簡介
    本書提供了一且實用的工具,可用於復雜機器人繫統的建模和控制,以及數字人的建模和運動生成。書中首先介紹機器人運動學的數學原理和控制繫統設計,然後將機器人算法和建模過程向更高維度、更大規模和更復雜的研究領域——數字人建模——推進。全書包含大量MATLAB代碼和可視化圖形示例,讀者可跟隨講解內容在MATLAB中創建3D機器人模型和數字人模型,並通過實時動畫操作模型。本書適合機器人相關工程類專業的高年級本科生和研究生學習,同時也可作為機器人和數字人研發者及工程師的參考指南。
    作者簡介
    博士畢業於普度大學電子工程專業(1985),碩士畢業於中國科學技術大學電子專業(1981)。現為美國奧克蘭大學電子與計算機工程繫教授,研究領域包括機器人動力學、機器人繫統控制、非線性建模和仿真以及數字人體建模、運動生成和可視化,發表學術論文80餘篇。曾任職於通用汽車研發中心(1991~1999);曾擔任克萊斯勒汽車公司“高級制造工程”(AME)項目顧問(1996~2008),2001年6月,其開發的用於動力提升設備的動態控制算法獲得美國專利(美國6204619 B1)。
    目錄
    目錄
    A Journey from Robot to Digital Human: Mathematical Principles and Applications with MATLAB Programming

    譯者序
    前言
    第1章機器人和數字人建模概述1
    11機器人的發展歷程: 過去、現在和未來1
    12數字人建模:歷史、成就和新挑戰5
    13借助機器人分析方法進行數字人建模7
    參考文獻8
    第2章數學基礎10
    21向量、坐標變換和空間描述10
    22李群和李代數13
    23指數映射和k過程15目錄
    A Journey from Robot to Digital Human: Mathematical Principles and Applications with MATLAB Programming

    譯者序
    前言
    第1章機器人和數字人建模概述1
    11機器人的發展歷程: 過去、現在和未來1
    12數字人建模:歷史、成就和新挑戰5
    13借助機器人分析方法進行數字人建模7
    參考文獻8
    第2章數學基礎10
    21向量、坐標變換和空間描述10
    22李群和李代數13
    23指數映射和k過程15
    24對偶數、對偶向量及代數形式19
    241對偶環微積分21
    242對偶向量和對偶矩陣23
    243單位旋量和特殊正交對偶矩陣25
    25外代數簡介27
    習題29
    參考文獻31
    第3章剛體運動的表示32
    31平移和旋轉32
    32線速度和角速度38
    33位置和方向的統一表示42
    34切空間和雅可比矩陣變換48
    習題52
    參考文獻54
    第4章機器人運動學和靜力學55
    41DH法55
    42剛體運動的齊次變換57
    43運動學反解62
    44雅可比矩陣和微分運動68
    45對偶變換73
    46機器人靜力學77
    47計算機仿真實踐85
    471斯坦福機器人運動85
    472工業機器人模型及其運動86
    習題87
    參考文獻90
    第5章冗餘機器人和混聯機器人繫統91
    51廣義逆矩陣91
    52冗餘機器人93
    53混聯機器人繫統105
    54並聯機構的運動學建模110
    541Stewart平臺110
    542雅可比方程和對偶原理117
    5433+3自由度混聯機器人手臂建模和分析124
    55計算機仿真實踐132
    習題134
    參考文獻136
    第6章機器人手臂數字樣機和3D動畫138
    61MATLAB中的基本曲面繪制和數據結構138
    62機器人手臂的數字化建模和裝配145
    63運動規劃和3D動畫149
    習題152
    參考文獻153
    第7章機器人動力學:建模和方程154
    71機器人動力學的幾何解釋154
    72牛頓歐拉算法157
    73拉格朗日方程162
    74慣性矩陣的確定163
    75位形流形和等距嵌入171
    751度量分解和流形嵌入172
    752位形流形的等距嵌入178
    753組合等距嵌入和結構矩陣180
    754小等距嵌入和等距化181
    76簡潔動力學方程191
    習題193
    參考文獻193
    第8章機器人繫統控制196
    81路徑規劃和軌跡跟蹤196
    82獨立關節伺服控制199
    83輸入/輸出映射和繫統可逆性203
    831輸入/輸出映射和相對度的概念203
    832繫統的可逆性及應用207
    84精確線性化和可線性化理論208
    841對合性和完全可積性209
    842輸入狀態線性化過程210
    843輸入/輸出線性化過程213
    844輸入/輸出通道的動態擴展217
    845線性子繫統和內部動態220
    846零動態和小相位繫統222
    85機器人繫統動態控制232
    851李雅普諾夫穩定性理論233
    852設定點穩定性和軌跡跟蹤控制策略237
    86多級聯繫統反推控制器設計239
    861李雅普諾夫直接法控制器設計239
    862反推遞推法控制器設計242
    87機器人自適應控制繫統248
    88計算機仿真實踐260
    8813關節類斯坦福機器人手臂動力學建模和控制260
    882欠驅動機器人繫統建模和控制261
    883並聯機器人動力學建模和控制262
    習題263
    參考文獻266
    第9章數字人建模:運動學和靜力學268
    91局部與全局運動學模型和運動類型268
    92五點模型的局部和全局雅可比矩陣280
    93運動範圍和力的範圍284
    931人體結構體繫基本概念284
    932人體運動繫統概述285
    933運動範圍和關節舒適區287
    934關節力的範圍289
    94數字人靜力學293
    941關節力矩分布和平衡法則293
    942由重力產生的關節力矩分布300
    95姿態優化準則304
    951關節舒適準則305
    952對接關節力矩分布準則305
    953小做功的目標312
    習題312
    參考文獻313
    第10章數字人建模:三維實體模型和運動生成315
    101利用MATLAB建立人體模型315
    102手部模型和數字傳感325
    103運動規劃和定量描述334
    104人體基本運動分析:行走、奔跑和跳躍342
    105數字人現實運動生成344
    習題358
    參考文獻358
    第11章數字人建模:動力學和交互式控制360
    111動力學模型、算法及實現360
    112δ力激勵和步態動力學364
    113模擬汽車踫撞中的數字人動力學運動366
    114簡易爆炸裝置中的人體模型動力學建模和分析372
    115車輛主動繫統的動態交互式控制376
    1151車輛主動約束繫統建模和控制377
    1152主動懸掛繫統模型和人機交互控制383
    116數字人建模展望384
    習題386
    參考文獻386
    索引388
    前言
    前言A Journey from Robot to Digital Human: Mathematical Principles and Applications with MATLAB Programming本書可以作為工科高年級本科生和研究生拓展數字人建模和MATLAB編程的機器人教材,也可以作為研究人員、科學家和工程師學習和了解機器人繫統的基本原理以及數字人建模和運動生成的基本方法的參考書。在過去的十年裡,我編寫了兩部講義(每年更新):《機器人運動學、動力學與控制》,以及《現代非線性繫統與控制理論》。在奧克蘭大學工程和計算機科學學院的機器人課程、研究生非線性控制繫統課程中,我將這些講義作為教材,教學效果很棒。本書的部分就是這兩部講義的繫統整合,並且進一步擴充了更多主題、理論和應用,以及更多的實例和MATLAB程序。
    21世紀初,我曾經連續12年受邀作為克萊斯勒公司“先進制造工程夏季培訓班”的實習教授。在汽車制造公司的工作經歷為我積累了很多實際生產知識和經驗,這些是在課堂中無法獲得的。在十多年的實習過程和顧問工作當中,我親自參與到他們的虛擬裝配和產品創新的開發設計當中,並且很快成為一些主要仿真軟件方面的專家,從IGRIP機器人建模和Deneb Robotics (現在是Dassault/Delmia)的早期產品,到CATIA的Safework人體模型。由於這些極為難得的機會,我真正開始了從機器人到數字人的研究。
    因此,將機器人分析和數字人建模融合到一本書當中,與讀者分享我愉快的研究經歷和成果,是我一直以來的想法。另一方面,盡管在很多情況下數字人建模可以借用機器人的建模理論和運動生成算法,但是將這兩個快速發展的研究領域集成在一起的確不是一件簡單的事情。前言A Journey from Robot to Digital Human: Mathematical Principles and Applications with MATLAB Programming本書可以作為工科高年級本科生和研究生拓展數字人建模和MATLAB編程的機器人教材,也可以作為研究人員、科學家和工程師學習和了解機器人繫統的基本原理以及數字人建模和運動生成的基本方法的參考書。在過去的十年裡,我編寫了兩部講義(每年更新):《機器人運動學、動力學與控制》,以及《現代非線性繫統與控制理論》。在奧克蘭大學工程和計算機科學學院的機器人課程、研究生非線性控制繫統課程中,我將這些講義作為教材,教學效果很棒。本書的部分就是這兩部講義的繫統整合,並且進一步擴充了更多主題、理論和應用,以及更多的實例和MATLAB程序。
    21世紀初,我曾經連續12年受邀作為克萊斯勒公司“先進制造工程夏季培訓班”的實習教授。在汽車制造公司的工作經歷為我積累了很多實際生產知識和經驗,這些是在課堂中無法獲得的。在十多年的實習過程和顧問工作當中,我親自參與到他們的虛擬裝配和產品創新的開發設計當中,並且很快成為一些主要仿真軟件方面的專家,從IGRIP機器人建模和Deneb Robotics (現在是Dassault/Delmia)的早期產品,到CATIA的Safework人體模型。由於這些極為難得的機會,我真正開始了從機器人到數字人的研究。
    因此,將機器人分析和數字人建模融合到一本書當中,與讀者分享我愉快的研究經歷和成果,是我一直以來的想法。另一方面,盡管在很多情況下數字人建模可以借用機器人的建模理論和運動生成算法,但是將這兩個快速發展的研究領域集成在一起的確不是一件簡單的事情。
    本書中,幾乎每一章都有習題或者計算機仿真實踐,這對學生加強對每一個概念和算法的理解大有裨益。教師可根據需要,選擇本書的部分章節作為一學期的機器人學課程內容。另外,強烈建議教師安排學生依據本書中介紹的基本方法和說明,在MATLAB中寫一段程序、繪制一種機器人或人體模型,並進行實際運動控制練習。
    感謝在本書的完成過程中為我提供多方面知識、經驗、數據和編程技巧的人。首先,特別感謝我在克萊斯勒汽車公司先進制造工程項目工作時的前任總經理Leo Oriet博士以及虛擬裝配和產品設計組的負責人Yu Teng。他們不僅為我提供了一個難得的機會,讓我從事數字化的機器人繫統、人體工程學建模以及產品設計驗證和審核工作,而且近年來他們也一直在給予我支持和鼓勵。還要感謝通用動力公司陸地繫統部門的Michael Hicks工程師,以及幫我修改、潤色本書的奧克蘭大學英語專業研究生Ashley Liening。
    此外,感謝發那科機器人公司、機器人研究公司和法國巴黎的阿德巴蘭機器人公司的友好授權,允許我在本書中引用他們的照片。
    Edward Y.L.Guguy@oakland.edu密歇根州羅徹斯特2013年4月


     
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