移动机器人系统:从理论到实践

（1）本书作者团队由长期从事机器人技术研究的高校教师和机器人研发公司的技术人员组成，具有坚实的理论基础和丰富的实践经验。 （2）对移动机器人系统的控制理论介绍比较深入，包括线性系统的状态控制、控制器设计、建模与反馈控制、无模型控制。 （3）系统地介绍了移动机器人系统的设计方法，包括机械系统、电气系统、控制系统，以及集中典型移动机器人的设计与控制。 （4）结合物流AGV、服务用移动机器人、电力巡检用移动机器人、消防用移动机器人，给出了实际案例，实用性较强。

移动机器人系统是一种能在复杂环境下工作，具备自行组织、自主运行、自主规划能力的智能机器人系统，其融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等。本书以移动机器人系统为核心，从不同角度分别论述了移动机器人的基础建模与控制理论、移动机器人系统的机械设计与系统开发，以及移动机器人系统的案例分析与研究实践等内容。通过理论分析、系统设计与实践开发相结合的方式，系统性地阐述了移动机器人系统的关键技术。本书将理论与实践紧密结合，内容深入浅出，具有较强的实践应用性。本书可为移动机器人系统相关领域的研究与技术人员提供丰富的建模理论、设计方法与分析案例，也可作为机械电子工程类相关专业的高年级本科生与研究生的教学参考书。

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理论篇移动机器人基础理论001
第1章机器人运动建模002
1.1旋转矩阵002
1.2欧拉角006
1.3移动机器人运动学模型009
1.4移动机器人动力学模型010
第2章线性系统状态控制011
2.1线性系统的状态空间模型011
2.2非线性系统的线性化013
2.3线性系统的稳定性分析015
2.4线性系统的状态反馈017
第3章机器人控制器设计019
3.1控制器极点配置019
3.2线性系统的可控性022
3.3线性系统的可观测性023
3.4线性系统的控制器设计025
第4章典型移动机器人建模与反馈控制027
4.1PID控制器027
4.2双轮车建模与控制031
4.2.1一阶模型与控制031
4.2.2二阶模型与控制032
4.3履带车重心偏移运动学与动力学建模034
4.3.1履带车运动学模型建立034
4.3.2履带车动力学模型建立039
4.4三轮车建模与控制044
4.4.1速度与转向控制044
4.4.2位置控制046
第5章机器人的无模型控制048
5.1无人车的无模型控制048
5.1.1方向和速度的比例控制器048
5.1.2方向的比例-微分控制器050
5.2履带车的无模型控制051
5.2.1基于反步法运动学控制器设计051
5.2.2基于模糊控制的滑模控制器设计053
5.3雪橇车的无模型控制055
5.3.1轨迹驱动控制056
5.3.2优选推力控制057
应用篇移动机器人系统设计059
第6章移动底盘机械系统设计060
6.1移动底盘分类及运动特点060
6.2底盘悬架设计064
6.3底盘动力设计065
6.4底盘通用性设计067
6.5轮履可重构底盘设计069
6.6轮腿可重构底盘设计071
第7章操作执行装置系统设计074
7.1机械臂装置系统设计074
7.2机械臂装置的控制079
7.3仿生软体抓持装置的设计085
7.3.1径缩型封闭环软体抓持装置086
7.3.2轴缩型封闭环软体抓持092
第8章移动机器人常用驱动电机097
8.1直流电机097
8.2步进电机101
8.2.1步进电机的基本原理102
8.2.2步进电机的控制104
8.2.3步进电机的基本特性与应用106
8.3伺服电机110
8.3.1直流伺服电机111
8.3.2交流同步伺服电机116
8.3.3伺服电机的控制应用119
8.3.4伺服电机控制算法120
8.3.5伺服电机的选择123
第9章移动机器人传感检测系统126
9.1位置检测传感器原理及应用126
9.1.1里程计传感器原理与应用126
9.1.2定位传感器原理及应用127
9.2姿态检测传感器选型及应用127
9.3姿态检测传感器原理及应用130
9.3.1线位移检测传感器130
9.3.2角位移检测传感器132
第10章移动机器人通信系统136
10.1机器人蓝牙通信136
10.2机器人无线通信138
10.2.1WiFi通信139
10.2.2机器人局域网通信140
10.3机器人NRF通信140
10.4机器人ZigBee通信146
实践篇移动机器人案例分析149
第11章轮式全向移动机器人系统分析150
11.1轮式全向移动机器人底盘系统分析150
11.2轮式全向底盘运动控制151
11.3轮式全向机器人轨迹控制153
第12章仿生步行机器人系统分析159
12.1仿生步行机器人系统构建159
12.1.1多足机器人结构分析159
12.1.2多足机器人的发展现状163
12.2仿生多足机器人行为控制168
12.3仿生多足机器人步态规划173
12.4仿人形机器人行为控制177
第13章消防救援机器人系统设计与分析180
13.1创新设计智能消防灭火机器人180
13.2高效安全救援执行机构设计分析187
13.3现实环境下消防救援机器人系统测试与评估190
参考文献196