机器人操作的机器学习理论——从拟人操作到技巧迁移

本书主要内容包括：第1章绪论着重分析指出产品设计与开发的复杂性主要表现为耦合复杂性，迭代和耦合是复杂产品设计与开发的主要特征，并说明全书结构。第2章着重介绍公理设计理论的基本内容和研究进展。第3章针对产品耦合设计的可接近解耦情况，主要论述系统性创造思维(SIT)方法。第4章针对产品耦合设计的无法接近解耦情况，讨论产品设计解耦的显式途径，即基于耦合性度量的割裂求解方法。第5章着重介绍设计结构矩阵的基本内容和研究进展。第6、7章针对产品耦合开发的无法接近解耦情况，采用隐式途径讨论产品开发解耦，也就是基于内部迭代的解耦原理与方法。第6章论述资源约束下的内部迭代，第7章讨论具有反馈特性的不确定条件下的内部迭代。

前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 机械臂拟人操作技术发展概况 3
1.2.1 拟人臂的运动规划与任务规划 3
1.2.2 拟人双臂机器人 5
1.3 本书的研究基础与研究内容 18
参考文献 19
第2章 基于人臂三角形特征的拟人臂运动学 24
2.1 引言 24
2.2 典型拟人臂运动学模型 25
2.3 人臂三角形空间 27
2.4 拟人臂正逆运动学方程求解 29
2.4.1 关节空间与人臂三角形空间之间的正逆运动学算法 29
2.4.2 人臂三角形空间与操作空间之间的正逆运动学算法 34
2.5 仿真算例 37
2.6 本章小结 40
参考文献 41
第3章 动作基元与动作序列 42
3.1 引言 42
3.2 动作基元的概念 43
3.3 人类手臂运动的原则 44
3.4 动作基元库的建立 46
3.5 人臂运动的节拍与韵律 48
3.5.1 人类手臂的生理基础和运动特征 48
3.5.2 自然及人类活动中的节奏与律动 52
3.6 本章小结 53
参考文献 53
第4章 运动语言的建立 58
4.1 引言 58
4.2 运动语言的概念 58
4.3 运动语言的意义 60
4.4 运动语言的框架 60
4.5 运动语言的语法 62
4.5.1 动作基元的参数化 62
4.5.2 动作基元之间的连接形式 63
4.5.3 由动作基元生成动作 65
4.5.4 动作之间的连接形式 69
4.5.5 由动作生成任务 69
4.6 运动语言的使用 70
4.7 本章小结 71
参考文献 72
第5章 拟人臂的技巧迁移 73
5.1 引言 73
5.2 技巧迁移的概念与技巧表达 73
5.3 运动语言与技巧迁移的关系 75
5.4 基于运动语言的技巧迁移实现方法 78
5.5 本章小结 86
参考文献 86
第6章 面向拟人臂运动的避障方法 88
6.1 引言 88
6.2 全局避障地图的构建 89
6.3 基于避障地图的拟人臂避障检测与规划 95
6.4 拟人臂避障关节轨迹生成 98
6.5 仿真实验 105
6.6 本章小结 108
参考文献 108
第7章 基于肌肉疲劳指标的拟人化运动优化 110
7.1 引言 110
7.2 运动的表达 111
7.3 肌肉疲劳评价指标和运动优化 114
7.3.1 肌肉疲劳指标 114
7.3.2 基于强化学习的运动优化 115
7.4 人体运动数据采集实验和仿真分析 117
7.4.1 人体运动数据采集实验 117
7.4.2 仿真分析 118
7.5 本章小节 123
参考文献 123
第8章 基于动作基元的拟人臂操作方法在工程机械中的应用 126
8.1 引言 126
8.2 拟人双臂的运动规划与控制框架 127
8.3 拟人双臂的规划控制方法在救援工程机械上的应用 130
8.4 双臂救援工程机械具体案例研究 133
8.5 双臂协调操作设计中的具体问题 135
8.5.1 双臂协调操作人机接口设计 135
8.5.2 移动属具动作基元的实现 137
8.5.3 双臂避碰监控问题 139
8.6 仿真算例与实验 141
8.7 本章小结 148
参考文献 148
附录 150
附录1 机械臂正运动学求解各个理论杆件端点坐标 150
附录2 第8章定理1和定理2的详细证明 151
附录3 空间任意两条线段之间最短距离详细算法 152