机器人概论

   本书主要介绍机器人的基本概念、主要技术及其应用，帮助读者了解当前机器人技术的*新成果和这一领域的未来发展方向。本书主要特色之一是通过介绍多种典型机器人，帮助读者对这一领域有更加实际和深入的了解。

通过学习本书，读者可以掌握机器人的起源，机器人的主要基础理论与方法，包括机器人的感知、机构设计、控制、智能等。另外，根据机器人的应用特点，将机器人分成三类，全面介绍机器人的工程应用，包括工业机器人（搬运机器人、焊接机器人、装配机器人等）、服务机器人［移动机器人（无人车、扫地机器人）、空中机器人（无人机）、医用机器人等］和特种机器人（空间机器人、水下机器人、军用机器人等）。通过上述内容，帮助学生全面了解机器人领域的内容，打下良好的工程基础。

本书可作为普通高等院校电类本科生和研究生相关专业基础课的课程教材，也可供其他大专院校及从事机器人研制、开发及应用的技术人员学习参考。

   序

前言

第1章机器人的由来1

1.1机器人的概念1

1.1.1机器人的定义1

1.1.2机器人的分类2

1.2机器人的发展历程3

1.2.1机器人的起源3

1.2.2机器人的发展过程4

1.3机器人的发展现状5

1.3.1机器人的主要技术5

1.3.2机器人的主要应用6

第2章机器人感知10

2.1机器人的运动感知10

2.1.1机器人运动定位10

2.1.2机器人运动导航14

2.2机器人视觉16

2.2.1主要的机器人视觉传感器16

2.2.2主要的机器视觉处理算法20

2.3机器人语音23

2.3.1主要的机器人语言传感器24

2.3.2主要的机器人语音处理算法26

第3章机器人数学建模31

3.1机器人运动学31

3.1.1位置和姿态描述31

3.1.2坐标系间的变换32

3.1.3机械臂运动学37

3.2机器人动力学41

3.2.1速度传递与雅可比矩阵42

3.2.2刚体的加速度49

3.2.3质量分布49

3.2.4牛顿欧拉动力学方程51

3.2.5拉格朗日动力学方程53

3.2.6示例54

第4章机器人控制58

4.1机器人控制系统概述58

4.2运动控制59

4.2.1具有速度输入的多关节机器人运动控制59

4.2.2具有扭矩或力输入的单关节运动控制60

4.2.3多关节机器人的转矩输入控制68

4.2.4任务空间控制70

4.3力控制71

4.4运动力混合控制73

4.4.1自然约束和人为约束73

4.4.2混合控制器74

4.5阻抗控制75

4.5.1阻抗控制算法76

4.5.2导纳控制算法77

4.6其他主题77

第5章机器人智能79

5.1机器理解80

5.1.1知识表达80

5.1.2知识理解83

5.2机器推理86

5.2.1谓词及谓词公式87

5.2.2自然演绎法88

5.2.3归结反演推理系统88

5.2.4基于规则的演绎推理90

5.2.5不确定性推理93

5.3机器学习93

5.4人机交互96

5.4.1交互方式97

5.4.2交互过程99

第6章工业机器人102

6.1搬运机器人102

6.1.1搬运机器人的基本介绍102

6.1.2搬运机器人的主要应用103

6.2焊接机器人103

6.2.1焊接机器人的基本介绍104

6.2.2焊接机器人的主要应用106

6.3装配机器人112

6.3.1装配机器人的基本介绍112

6.3.2装配机器人的主要应用113

6.4激光加工机器人115

6.4.1激光加工机器人的基本介绍115

6.4.2激光加工机器人的主要应用117

6.5工业机器人在典型领域中的应用118

6.5.1造船工业118

6.5.2航空工业120

6.5.3特种工业124

第7章服务机器人128

7.1移动机器人128

7.1.1移动机器人的发展历程128

7.1.2移动机器人的基本组成130

7.1.3移动机器人的主要应用132

7.2空中机器人(无人机)139

7.2.1无人机的发展历程140

7.2.2无人机的分类142

7.2.3无人机的应用148

7.3医用机器人158

7.3.1医用机器人的特点158

7.3.2医用机器人的分类159

7.3.3医用外科机器人160

7.3.4康复机器人164

7.3.5医学教育机器人165

7.3.6医用机器人的应用165

第8章特种机器人179

8.1空间机器人179

8.1.1空间机器人的定义和发展历程179

8.1.2空间机器人的特点和分类183

8.1.3空间机器人的应用186

8.2水下机器人193

8.2.1水下机器人的概念和分类193

8.2.2水下机器人的研究现状194

8.2.3水下机器人的发展趋势202

8.2.4水下机器人的应用204

8.3军用机器人206

8.3.1地面武装机器人207

8.3.2水下军用机器人213

8.3.3空中军用机器人215

8.3.4空间军用机器人218

参考文献221