机器人控制：理论、建模与实现

本书根据机器人控制系 统高精度、高速度、高负载 的实际需要，从机器人系统 运动学、动力学控制的基础 理论到控制系统的开发，提 出了提升控制系统控制效果 和控制精度的解决方案，形 成了能够实用的运动学与动 力学控制方法以及综合应用 技术。 本书主要分为四篇：第 一篇为机器人基础知识，第 二篇为机器人运动学与动力 学，第三篇为机器人控制， 第四篇为综合应用。内容涉 及方程推导、基础硬件与软 件设计、实时控制算法和多 个应用开发项目，并结合 MATLAB/Simulink强大的运 算能力，以SCARA机器人、 协作机器人、并联机器人和 移动机器人为研究对象，进 行了算法分析和仿真，可极 大地降低学习者的学习难度 ，提高其学习兴趣。本书结 合公式推导、理论证明、数 值仿真、实验验证，将基础 、理论、应用有层次地组织 起来，并配合图表等将机器 人系统的运动学、动力学控 制理论及其应用方法系统地 、清晰地呈现给广大读者。 本书可供机电工程、机 器人、电力电子、自动控制 等领域的科研工作者和工程 技术人员学习与阅读，也可 作为高等院校相关专业的教 学参考。

第一篇 机器人基础知识 第1章 机器人控制概述 1.1 机器人概述 1.1.1 机器人的由来 1.1.2 机器人的发展历程 1.1.3 机器人控制的发展趋势 1.2 机器人控制系统概述 1.2.1 机器人控制系统的组成 1.2.2 常见控制系统简介 1.2.3 机器人控制系统的特点 1.3 机器人运动学及动力学控制 1.3.1 机器人运动学控制 1.3.2 轨迹规划运动控制 1.3.3 机器人动力学建模 1.3.4 机器人动力学控制 参考文献 第2章 机器人系统的基本构成 2.1 机器人本体结构 2.1.1 连杆 2.1.2 关节 2.1.3 底盘 2.1.4 机械臂 2.1.5 机器人末端执行器 2.2 机器人驱动系统 2.2.1 驱动电动机 2.2.2 驱动器 2.3 机器人控制系统 2.3.1 机器人控制器 2.3.2 机器人操作系统 2.4 机器人传感器 2.4.1 力传感器 2.4.2 角度传感器 2.4.3 位移传感器 2.4.4 速度传感器 2.4.5 加速度传感器 2.4.6 环境感知传感器 2.4.7 视觉传感器 参考文献 第3章 机器人控制数学基础 3.1 引言 3.2 向量矩阵法 3.3 矩阵的基本运算 3.4 广义逆矩阵 3.4.1 Moore-Penrose广义逆 3.4.2 Moore-Penrose逆的计算 3.4.3 其他类型的广义逆 3.5 李雅普诺夫函数判定的稳定性理论 3.5.1 李雅普诺夫稳定性理论简介 3.5.2 李雅普诺夫稳定性定义 3.5.3 李雅普诺夫第二法