机器人智能运动规划技术

《机器人智能运动规划技术》是在中国国家空间站建设项目、国家航空航天重大基础研究项目、型号研制和自然基金的支持下，在多年研究成果的基础上将具有前沿性的非确定性理论、*优化理论和现代机器人智能决策相融合，结合实际工程应用编写而成的。    《机器人智能运动规划技术》的使用对象是机器人方向、机械工程、自动化学科的本科生、研究生和具有一定专业知识的科技工作者。 项目详见后（总装备部“中国国家空间站空间科学手套箱系统研制”、国家科技重大专项（2010ZX04007-11）、国家重点研发计划（2016YFB1100502）、国家自然科学基金（51775542）、中国博士后基金（2019M651145）、辽宁省自然科学基金“基于人工智能的机器人自主运动决策技术研究”（2019-ZD-0063）、机器人学国家重点实验室开放课题（2019-O21））。

本书以机器人智能决策与轨迹规划方法为研究对象，将机器人系统执行任务过程中的非确定性分为加工几何对象信息非确定性、动态特性非确定性以及运动与传感非确定性三大类，分别加以介绍和分析，阐明了机器人智能运动规划技术的实现途径。本书可供机器人自主运动决策和智能规划的研发和学习人员参考，也可供自动化、机械更相关专业的工作人员阅读。

祁若龙，男，1983年6月生，博士，沈阳建筑大学副教授，硕士研究生导师。大连理工大学机械电子专业学士学位；大连理工大学机械制造及其自动化专业硕士学位；中国科学院大学模式识别与智能系统专业博士学位。

前言
第1章 导论
1.1 背景及意义
1.2 机器人运动规划研究现状及趋势
1.2.1 机器人加工对象几何信息非确定性轨迹规划研究现状
1.2.2 机器人运动动态特性非确定性轨迹规划研究现状
1.2.3 机器人运动与传感非确定性轨迹规划研究现状
1.2.4 机器人开放式运动控制与规划平台研究
1.3 本章小结
第2章 机器人高精度加工几何非确定性规划
2.1 加工几何非确定性测量方法
2.2 机器人接触式测量
2.2.1 测量加工一体化机器人
2.2.2 接触式测量原理
2.2.3 测量适应性分析
2.3 五次分段样条拟合
2.3.1 三次样条边界估计
2.3.2 五次样条拟合
2.4 轨迹离散插补
2.5 加工法向矢量估计
2.5.1 伪刀位点法向矢量估计
2.5.2 刀位点计算
2.6 算法精度测试
2.7 本章小结
第3章 机器人运动特性多目标轨迹规划
3.1 引言
3.2 关节空间样条描述
3.2.1 避障轨迹规划
3.2.2 轨迹样条描述
3.3 优化参数提取
3.3.1 中间点参数
3.3.2 参数提取
3.3.3 基于快速扩展树的初始估计
3.4 遗传算法优化
3.4.1 引言
3.4.2 适应度指标函数
3.4.3 末端轨迹长度计算
3.4.4 转矩超限计算
3.4.5 关节角增量之和计算
3.4.6 干涉检验
3.4.7 遗传规则
3.5 本章小结
第4章 机器人运动与传感误差轨迹规划评估
4.1 引言
4.2 机器人非确定性模型
4.2.1 机器人运动非确定性模型
4.2.2 机器人传感非确定性模型
4.2.3 模型线性化表示
4.3 先验概率估计
4.3.1 卡尔曼滤波估计
4.3.2 轨迹闭环修正
4.3.3 轨迹非确定性估计
4.4 误差概率几何表示
4.4.1 方差几何化过程
4.4.2 机器人方差的空间映射
4.5 轨迹成功概率评估
4.5.1 机器人三维碰撞定性评估
4.5.2 机器人碰撞概率定量计算
4.5.3 到达目的点成功概率计算
4.6 本章小结
第5章 机器人轨迹规划仿真与实验验证
5.1 引言
5.2 机器人运动控制图形仿真平台构建
5.2.1 控制系统体系构架
5.2.2 实时数据流方法
5.2.3 图形系统仿真方法
5.3 机器人离线高精度估计轨迹规划验证
5.3.1 轨迹规划仿真平台
5.3.2 机器人高精度加工实验
5.4 机器人运动特性多目标轨迹规划验证
5.4.1 多目标轨迹规划实验
5.4.2 轨迹优化过程测试
5.4.3 实际避障测试
5.5 机器人运动与传感误差轨迹规划验证
5.5.1 机械臂仿真与实验
5.5.2 移动机器人仿真与实验
5.6 本章小结
参考文献