服务机器人系统设计

本书基于服务机器人的发展现状和技术要点, 系统讲述了服务机器人系统设计的关键技术。主要内容包括: 机器人的产生与发展、服务机器人的移动机构、服务机器人的机械臂、服务机器人的驱动与控制、服务机器人的运动分析、服务机器人的路径规划、服务机器人的感知、服务机器人的操作系统、服务机器人未来展望。 本书注重理论与实践的结合, 在讲解服务机器人系统设计关键技术的基础上, 通过实例解析对理论知识进行应用性讲解, 增强了本书的可读性与实用性。 本书可为从事机器人研究和应用工作的技术人员提供帮助, 也适合高等院校相关专业师生学习参考。

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第1 章　绪论　/ 1 　1.1　机器人的定义、应用与发展　/ 2 　　　1.1.1　机器人的应用　/ 2 　　　1.1.2　机器人的发展　/ 4 　1.2　服务机器人　/ 8 　1.3　服务机器人的结构与分类　/ 10 　　　1.3.1　服务机器人的结构　/ 10 　　　1.3.2　服务机器人的分类　/ 12 　1.4 　服务机器人控制的主要内容　/ 18 　参考文献　/ 19 第2 章　服务机器人的移动机构　/ 20 　2.1　移动机构　/ 21 　　　2.1.1　单轮移动机构　/ 21 　　　2.1.2　两轮差动配合小万向轮机构　/ 22 　　　2.1.3　全向轮式移动机构　/ 23 　　　2.1.4　履带式移动机构　/ 23 　　　2.1.5　足式机构　/ 24 　2.2　设计举例　/ 26 　　　2.2.1　轮式移动服务机器人底盘　/ 26 　　　2.2.2　双足步行机器人　/ 29 　　　2.2.3　履带式机器人底盘　/ 31 　参考文献　/ 35 第3 章　服务机器人的执行单元　/ 36 　3.1　服务机器人的机械臂　/ 37 　　　3.1.1　四自由度机械臂　/ 39 　　　3.1.2　六自由度机械臂　/ 42 　3.2　机械手　/ 46 　　　3.2.1　二指机械手　/ 46 　　　3.2.2　三指机械手　/ 49 　　　3.2.3　五指机械手　/ 52 　3.3　其他执行单元　/ 53 　　　3.3.1　腕部　/ 53 　　　3.3.2　其他机械手　/ 54 　　　3.3.3　其他机械臂 　/ 55 　参考文献　/ 55 第4 章　服务机器人的驱动与控制　/ 56 　4.1　电机的选择与分类　/ 57 　4.2　电机的控制　/ 61 　　　4.2.1　直流电机的基本特性　/ 61 　　　4.2.2　转速控制 　/ 61 　　　4.2.3　转向控制　/ 64 　　　4.2.4　电机控制实例　/ 68 　4.3　服务机器人的控制　/ 70 　　　4.3.1　经典PID 控制　/ 70 　　　4.3.2　智能PID 整定概述　/ 74 　参考文献　/ 79 第5 章　服务机器人的运动分析　/ 80 　5.1　服务机器人的位置运动学　/ 81 　　　5.1.1　位置方位描述　/ 81 　　　5.1.2　位置信息与传感器　/ 82 　　　5.1.3　坐标变换　/ 86 　　　5.1.4　齐次变换及运算　/ 92 　5.2　服务机器人的微分运动与动力学分析　/ 94 　　　5.2.1　底盘运动学分析——双轮　/ 94 　　　5.2.2　底盘运动学分析——全向轮　/ 96 　5.3　服务机器人的正逆运动学问题　/ 104 　　　5.3.1　刚体的描述　/ 105 　　　5.3.2　正逆运动学问题 　/ 106 　　　5.3.3　机械臂的正逆运动学　/ 107 　参考文献　/ 111 第6 章　服务机器人的路径规划　/ 112 　6.1　服务机器人的路径规划分类　/ 113 　　　6.1.1　离线路径规划　/ 114 　　　6.1.2　在线路径规划　/ 115 　　　6.1.3　其他路径规划算法　/ 117 　6.2　经典路径规划方法　/ 118 　　　6.2.1　人工势场法　/ 118 　　　6.2.2　A* 算法　/ 122 　　　6.2.3　遗传算法　/ 128 　6.3　服务机器人路径规划优化　/ 135 　　　6.3.1　人工势场法的改进　/ 135 　　　6.3.2　A* 算法的改进　/ 137 　　　6.3.3　遗传算法的改进　/ 140 　　　6.3.4　服务机器人路径规划技术发展　/ 142 　参考文献　/ 143 第7 章　服务机器人的感知　/ 145 　7.1　服务机器人的感知　/ 147 　　　7.1.1　内部感知单元　/ 148 　　　7.1.2　外部感知单元　/ 151 　　　7.1.3　特殊感知单元　/ 156 　7.2　机器视觉　/ 158 　　　7.2.1　机器视觉的组成　/ 159 　　　7.2.2　机器视觉的工作原理　/ 161 　　　7.2.3　机器视觉在服务机器人上的应用　/ 168 　参考文献　/ 172 第8 章　服务机器人的操作系统　/ 173 　8.1　服务机器人的操作系统概述　/ 174 　　　8.1.1　服务机器人操作系统的概述　/ 174 　　　8.1.2　服务机器人操作系统的关键技术　/ 176 　8.2　ROS 及其应用　/ 178 　　　8.2.1　ROS 的基本概念　/ 179 　　　8.2.2　ROS 的应用　/ 188 　参考文献　/ 194 第9 章　发展与展望　/ 195 　9.1　发展　/ 196 　9.2　比赛促进技术提升　/ 198 　9.3　未来展望　/ 205 　参考文献　/ 208 索引　/ 209