机器人学基础

本书适合作为高等院校本科生的“机器人学”基础课程教材，也适合从事机器人学研究、开发和应用的科技人员参考。

周晓敏，北京科技大学副教授，主讲自动控制理论、现代控制理论等多门课程。曾获北京科技大学我爱我师奖、青年教师教学基本功比赛一等奖等多项教学奖励。公开发表论文40余篇，其中SCI\EI检索论文20余篇。

第1章导论
1.1工业机器人及其产生和发展
1.1.1工业机器人
1.1.2工业机器人的产生和发展
1.2工业机器人的组成
1.2.1执行机构
1.2.2驱动装置
1.2.3控制系统
1.2.4智能系统
1.3工业机器人的机构
1.3.1直角坐标型
1.3.2圆柱坐标型
1.3.3球坐标型
1.3.4关节型
1.4工业机器人的分类和应用实例
1.4.1工业机器人的分类
1.4.2应用实例
1.5工业机器人的主要技术指标
习题

第2章位姿几何基础
2.1刚体位姿的确定
2.1.1确定刚体位姿的矩阵方法
2.1.2位姿矩阵的几何意义
2.1.3位姿矩阵的逆阵
2.2多刚体之间的位姿关系
2.2.1链式关系与位姿矩阵方程式
2.2.2变换的左乘和右乘
2.3两种重要的旋转矩阵
2.3.1绕坐标轴旋转的旋转变换矩阵
2.3.2绕任意轴旋转的旋转变换矩阵
2.4姿态矩阵的欧拉角表示法
2.4.1用流动坐标轴的转角为欧拉角的表示法
2.4.2用绕基础坐标轴的转角为欧拉角的表示法
习题

第3章机器人位姿方程
3.1操作机两杆间位姿矩阵的建立
3.1.1连杆参数与位姿变量
3.1.2确定两杆之间位姿矩阵的方法
3.1.3五参数表示法及位姿矩阵
3.2操作机位姿方程的正、逆解
3.2.1开链操作机
3.2.2带有闭链的操作机
习题

第4章运动学基础
4.1速度及加速度分析
4.1.1向量在两相对转动坐标系中的求导
4.1.2杆件之间的速度分析
4.1.3杆件之间的加速度分析
4.2雅可比矩阵
4.2.1雅可比矩阵概述
4.2.2雅可比矩阵元素的计算
4.2.3雅可比矩阵奇异问题
4.3微分运动
4.3.1关节坐标与直角坐标之间微分运动关系
4.3.2直角坐标系之间的微分运动关系
习题

第5章静力和动力分析
5.1静力分析
5.1.1杆件之间的静力传递
5.1.2操作机的静力平衡
5.2惯性参数计算
5.2.1惯性参数计算公式
5.2.2惯性参数测量方法
5.2.3操作机惯性参数的有限元计算
5.3基于牛顿-欧拉方程的动力学算法
5.3.1引例
5.3.2动力学方程及其各项的物理意义
5.3.3递推算法
5.4基于凯恩方程的动力学算法
5.4.1凯恩动力学方程
5.4.2基于凯恩方程的动力学算法
5.4.3动力学方程符号推导示例
5.4.4广义驱动力的归算问题
5.5基于拉格朗日方程的动力学算法
5.5.1拉格朗日方程
5.5.2基于拉格朗日方程的动力学算法
5.6动力学算法间的关系
习题

第6章机器人轨迹规划
6.1作业规划
6.1.1设立坐标系，制定作业表
6.1.2建立位姿矩阵（运动）方程，求末端变换矩阵
6.2关节坐标空间的轨迹规划
6.2.1两点间的PTP规划
6.2.2多点间的PTP规划
6.3直角坐标空间规划
6.3.1连续路径规划的直接法
6.3.2连续路径规划的驱动变换法
习题
参考文献