机器人学基础 第2版

　　本书是一部比较系统和全面的机器人学导论性著作，主要介绍机器人学的基本原理及其应用，反映出国内外机器人学研究和应用的*进展。全书共10章，主要内容包括机器人学的起源与发展、机器人学的数理基础、机器人运动学的表示与求解、机器人动力学方程、机器人的控制原则和控制方法、机器人传感器、机器人轨迹规划、机器人程序设计、机器人的应用和展望等。本书特别适合作为高校本科生的机器人学教材，也适合从事机器人学研究、开发和应用的科技人员参考。

　　蔡自兴，1962年毕业于西安交通大学电机工程系工业电气与自动化专业。1983至1985年为美国普度(Purdue)大学和内华达大学（UNR）访问学者。1988年10月至1989年8月任中国科学院自动化研究所客座研究员。1989年9月至1990年5月任北京大学信息科学中心客座研究员。1992年至1993年为美国伦塞勒工学院（RPI）客座教授。现任中南大学信息科学与工程学院学位委员会主席、首席教授、博士生导师，联合国专家，纽约科学院院士，中国人工智能学会副理事长，智能机器人分会名誉理事长，中国计算机学会人工智能与模式积别专业委员会委员，中国自动化学会理事，IEEE高级会员和全国政协委员等职，曾任湖南省政协副主席。蔡自兴教授的主要研究领域为人工智能、机器人学和智能控制等。1985年，在国际上首创机器人规划专家系统。1986年，在国际上首次提出智能控制的四元交集结构理论。1989年，提出智能控制学科体系的初步框架。已在国内外发表论文400多篇，出版专著和教材20部，如《人工智能及其应用》、《机器人学》、《智能控制》和IntelligentControl:Principles,TechniquesandApplications》等。他主持和参加*和省部级科教研究10多项，其中获*奖励2项，省部级奖励7项，其他奖励5项。2003年获*全国高校教学名师奖。

CONTENTS
目　　录
代序
前言
第1章　绪论
　1.1　机器人学的发展
　　　1.1.1　机器人的由来
　　　1.1.2　机器人的定义
　　　1.1.3　机器人学的进展
　1.2　机器人的特点、结构与分类
　　　1.2.1　机器人的主要特点
　　　1.2.2　机器人系统的结构
　　　1.2.3　机器人的自由度
　　　1.2.4　机器人的分类
　1.3　机器人学与人工智能
　　　1.3.1　机器人学与人工智能的关系
　　　1.3.2　机器人学的研究领域
　　　1.3.3　智能机器人
　1.4　本书概要
　1.5　本章小结
　习题
第2章　数理基础
　2.1　位置和姿态的表示
　　　2.1.1　位置描述
　　　2.1.2　方位描述
　　　2.1.3　位姿描述
　2.2　坐标变换
　　　2.2.1　平移坐标变换
　　　2.2.2　旋转坐标变换
　2.3　齐次坐标变换
　　　2.3.1　齐次变换
　　　2.3.2　平移齐次坐标变换
　　　2.3.3　旋转齐次坐标变换
　2.4　物体的变换及逆变换
　　　2.4.1　物体位置描述
　　　2.4.2　齐次变换的逆变换
　　　2.4.3　变换方程初步
　2.5　通用旋转变换
　　　2.5.1　通用旋转变换公式
　　　2.5.2　等效转角与转轴
　2.6　本章小结
　习题
第3章　机器人运动学
　3.1　机器人运动方程的表示
　　　3.1.1　运动姿态和方向角
　　　3.1.2　运动位置和坐标
　　　3.1.3　连杆变换矩阵及其乘积
　3.2　机械手运动方程的求解
　　　3.2.1　欧拉变换解
　　　3.2.2　滚、仰、偏变换解
　　　3.2.3　球面变换解
　3.3　PUMA 560机器人运动方程
　　　3.3.1　PUMA 560运动分析
　　　3.3.2　PUMA 560运动综合
　3.4　本章小结
　习题
第4章　机器人动力学
　4.1　刚体动力学
　　　4.1.1　刚体的动能与位能
　　　4.1.2　动力学方程的两种求法
　4.2　机械手动力学方程
　　　4.2.1　速度的计算
　　　4.2.2　动能和位能的计算
　　　4.2.3　动力学方程的推导
　4.3　本章小结
　习题
第5章　机器人控制
　5.1　机器人的基本控制原则
　　　5.1.1　基本控制原则
　　　5.1.2　伺服控制系统举例
　5.2　机器人的位置控制
　　　5.2.1　直流传动系统的建模
　　　5.2.2　位置控制的基本结构
　　　5.2.3　单关节位置控制器
　　　5.2.4　多关节位置控制器
　5.3　机器人的力和位置混合控制
　　　5.3.1　力和位置混合控制方案
　　　5.3.2　力和位置混合控制系统控制规律的综合
　5.4　机器人的智能控制
　　　5.4.1　智能控制系统的分类
　　　5.4.2　机器人自适应模糊控制
　　　5.4.3　多指灵巧手的神经控制
　5.5　本章小结
　习题
第6章　机器人传感器
　6.1　机器人传感器概述
　　　6.1.1　机器人传感器的特点与分类
　　　6.1.2　应用传感器时应考虑的问题
　6.2　内传感器
　　　6.2.1　位移位置传感器
　　　6.2.2　速度和加速度传感器
　　　6.2.3　力觉传感器
　6.3　外传感器
　　　6.3.1　触觉传感器
　　　6.3.2　应力传感器
　　　6.3.3　接近度传感器
　　　6.3.4　其他外传感器
　6.4　机器人视觉装置
　　　6.4.1　机器人眼
　　　6.4.2　视频信号数字变换器
　　　6.4.3　固态视觉装置
　　　6.4.4　激光雷达
　6.5　本章小结
　习题
第7章　机器人轨迹规划
　7.1　轨迹规划应考虑的问题
　7.2　关节轨迹的插值计算
　　　7.2.1　三次多项式插值
　　　7.2.2　过路径点的三次多项式插值
　　　7.2.3　高阶多项式插值
　　　7.2.4　用抛物线过渡的线性插值
　　　7.2.5　过路径点用抛物线过渡的线性插值
　7.3　笛卡儿路径轨迹规划
　7.4　规划轨迹的实时生成
　7.5　本章小结
　习题
第8章　机器人编程
　8.1　机器人编程要求与语言类型
　　　8.1.1　对机器人编程的要求
　　　8.1.2　机器人编程语言的类型
　8.2　机器人语言系统结构和基本功能
　　　8.2.1　机器人语言系统的结构
　　　8.2.2　机器人编程语言的基本功能
　8.3　常用的机器人编程语言
　　　8.3.1　VAL语言
　　　8.3.2　SIGLA语言
　　　8.3.3　IML语言
　　　8.3.4　AL语言
　8.4　机器人的离线编程
　　　8.4.1　机器人离线编程的特点和主要内容
　　　8.4.2　机器人离线编程系统的结构
　8.5　基于MATLAB的机器人学仿真
　　　8.5.1　坐标变换
　　　8.5.2　构建机器人对象
　　　8.5.3　机器人运动学求解
　　　8.5.4　轨迹规划
　8.6　本章小结
　习题
第9章　机器人应用
　9.1　应用工业机器人必须考虑的因素
　　　9.1.1　机器人的任务估计
　　　9.1.2　应用机器人三要素
　　　9.1.3　使用机器人的经验准则
　　　9.1.4　采用机器人的步骤
　9.2　机器人的应用领域
　　　9.2.1　工业机器人
　　　9.2.2　探索机器人
　　　9.2.3　服务机器人
　　　9.2.4　军事机器人
　9.3　工业机器人应用举例
　　　9.3.1　材料搬运机器人
　　　9.3.2　焊接机器人
　　　9.3.3　喷漆机器人
　9.4　本章小结
　习题
第10章　机器人学展望
　10.1　机器人技术和市场的现状
　　　10.1.1　世界机器人发展现状
　　　10.1.2　国内机器人发展现状
　10.2　机器人技术的发展趋势
　10.3　各国雄心勃勃的机器人发展计划
　10.4　应用机器人引起的社会问题
　10.5　本章小结
　习题
参考文献