工業(yè)機(jī)器人

前　言
作者簡(jiǎn)介
第1章　概論
　1.1　工業(yè)機(jī)器人的歷史
　1.2　工業(yè)機(jī)器人的定義
　1.3　工業(yè)機(jī)器人的種類
　1.4　工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成
　1.5　工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用
　　1.5.1　制造業(yè)機(jī)器人
　　1.5.2　采礦業(yè)機(jī)器人
　　1.5.3　建筑業(yè)機(jī)器人
　　1.5.4　食品業(yè)機(jī)器人
　　1.5.5　農(nóng)林業(yè)機(jī)器人
　1.6　工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
　習(xí)題
第2章　工業(yè)機(jī)器人數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
　2.1　點(diǎn)、直線、平面的齊次坐標(biāo)
　　2.1.1　點(diǎn)坐標(biāo)
　　2.1.2　平面坐標(biāo)
　　2.1.3　直線坐標(biāo)（Plücker坐標(biāo)）
　　2.1.4　螺旋坐標(biāo)
　　2.1.5　點(diǎn)、直線、平面的關(guān)系
　　2.1.6　齊次坐標(biāo)的坐標(biāo)變換
　2.2　剛體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
　　2.2.1　旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的矩陣表現(xiàn)
　　2.2.2　旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)加速度
　2.3　剛體的空間運(yùn)動(dòng)
　　2.3.1　空間運(yùn)動(dòng)的矩陣表現(xiàn)
　　2.3.2　相對(duì)速度與相對(duì)加速度
　　2.3.3　速度、加速度矩陣的坐標(biāo)變換
　2.4　速度和加速度矢量
　　2.4.1　速度和加速度矩陣的矢量表示
　　2.4.2　6維矢量的外積
　　2.4.3　動(dòng)坐標(biāo)系上6維矢量的微分
　　2.4.4　速度、加速度矢量的坐標(biāo)變換
　　2.4.5　表示空間運(yùn)動(dòng)的矢量
　2.5　與剛體運(yùn)動(dòng)相關(guān)的6維矢量
　　2.5.1　剛體的運(yùn)動(dòng)量
　　2.5.2　對(duì)剛體的作用力與力的
慣量
　習(xí)題
第3章　工業(yè)機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)
　3.1　工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)
　3.2　工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)
　　3.2.1　空間內(nèi)剛體的自由度
　　3.2.2　空間內(nèi)剛體的約束
　　3.2.3　機(jī)構(gòu)
　　3.2.4　過(guò)約束機(jī)構(gòu)
　　3.2.5　多自由度機(jī)構(gòu)
　　3.2.6　多自由度機(jī)構(gòu)的分類
　3.3　工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)
　3.4　開環(huán)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)解析
　　3.4.1　位移解析
　　3.4.2　速度、加速度解析
　3.5　工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)
　　3.5.1　工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成
　　3.5.2　工業(yè)機(jī)器人的信號(hào)構(gòu)成
　　3.5.3　機(jī)械臂控制部分的構(gòu)成與規(guī)格
　　3.5.4　圖像處理部分的構(gòu)成與參數(shù)
　　3.5.5　工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)
　習(xí)題
第4章　工業(yè)機(jī)器人操作控制
　4.1　控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
　　4.1.1　控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
　　4.1.2　瀏覽器/服務(wù)器架構(gòu)和客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)
　　4.1.3　遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
　4.2　工業(yè)機(jī)器人的操作端輸入處理
　　4.2.1　DirectInput技術(shù)
　　4.2.2　手柄輸入封裝模塊
　　4.2.3　手柄輸入驗(yàn)證程序
　4.3　工業(yè)機(jī)器人的三維仿真
　　4.3.1　三維仿真技術(shù)
　　4.3.2　物體三維模型的建立
　　4.3.3　物體的三維顯示技術(shù)
　4.4　工業(yè)機(jī)器人碰撞檢測(cè)技術(shù)
　　4.4.1　三維碰撞檢測(cè)技術(shù)
　　4.4.2　基于球體包裝的碰撞檢測(cè)
　　4.4.3　基于AABB和OBB包裝盒的碰撞檢測(cè)
　　4.4.4　碰撞檢測(cè)實(shí)現(xiàn)
　　4.4.5　實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)系統(tǒng)的性能和精確性
　　4.4.6　碰撞檢測(cè)驗(yàn)證程序
　4.5　視頻數(shù)據(jù)的傳輸
　　4.5.1　視頻的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案
　　4.5.2　系統(tǒng)中視頻通信實(shí)現(xiàn)
　　4.5.3　視頻傳輸過(guò)程的優(yōu)化
　　4.5.4　控制命令網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議
　習(xí)題
第5章　工業(yè)機(jī)器人視覺(jué)控制
　5.1　裝配機(jī)器人
　5.2　圖像處理算法
　　5.2.1　圖像的表現(xiàn)
　　5.2.2　通過(guò)特征抽出法處理圖像
　　5.2.3　模式匹配法
　　5.2.4　灰度圖像處理
　5.3　工業(yè)機(jī)器視覺(jué)控制系統(tǒng)
　　5.3.1　密封定位控制系統(tǒng)
　　5.3.2　視覺(jué)傳感器的構(gòu)成
　　5.3.3　二值化
　　5.3.4　搜索窗
　　5.3.5　密封對(duì)象的位置和姿勢(shì)檢測(cè)
　　5.3.6　視覺(jué)反饋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　5.3.7　采用模糊規(guī)則生成位置目標(biāo)值
　　5.3.8　工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)
　　5.3.9　密封作業(yè)實(shí)驗(yàn)
　習(xí)題
第6章　工業(yè)機(jī)器人混合控制
　6.1　概述
　　6.1.1　工業(yè)機(jī)器人控制特征
　　6.1.2　工業(yè)機(jī)器人控制方法
　　6.1.3　工業(yè)機(jī)器人路徑控制的一般方法
　6.2　工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的解析
　　6.2.1　位移解析
　　6.2.2　速度解析
　　6.2.3　力矩解析
　6.3　基于模型的控制
　　6.3.1　模型最優(yōu)控制方法
　　6.3.2　運(yùn)動(dòng)控制
　　6.3.3　上位控制系統(tǒng)
　6.4　工業(yè)機(jī)器人的力控制
　　6.4.1　基于視覺(jué)的位置和力控制
　　6.4.2　視覺(jué)與力覺(jué)的傳感器融合
　　6.4.3　使用視覺(jué)信息推導(dǎo)約束坐標(biāo)系
　　6.4.4　用可變約束坐標(biāo)矩陣進(jìn)行混合控制
　　6.4.5　獲取人的技能進(jìn)行目標(biāo)路徑追蹤
　　6.4.6　具有力覺(jué)的6自由度操作端
　習(xí)題
第7章　工業(yè)機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)控制
　7.1　概述
　　7.1.1　工業(yè)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制的意義
　　7.1.2　遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的現(xiàn)狀
　7.2　遠(yuǎn)程控制機(jī)器人存在的主要問(wèn)題
　　7.2.1　網(wǎng)絡(luò)時(shí)延問(wèn)題
　　7.2.2　網(wǎng)絡(luò)時(shí)延對(duì)遠(yuǎn)程控制的影響
　　7.2.3　網(wǎng)絡(luò)時(shí)延構(gòu)成
　　7.2.4　解決網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的方法
　7.3　遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)的控制模式
　　7.3.1　網(wǎng)絡(luò)控制的驅(qū)動(dòng)方式
　　7.3.2　網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人的控制方式
　7.4　遠(yuǎn)程控制機(jī)器人系統(tǒng)通信協(xié)議
　　7.4.1　TCP/IP協(xié)議模型
　　7.4.2　通信協(xié)議的選擇
　　7.4.3　Socket通信原理
　7.5　虛擬現(xiàn)實(shí)與遙操作機(jī)器人
　　7.5.1　虛擬現(xiàn)實(shí)與遙操作機(jī)器人概述
　　7.5.2　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
　　7.5.3　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遙操作機(jī)器人
　　7.5.4　三維仿真技術(shù)
　7.6　仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　7.6.1　仿真系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)圖
　　7.6.2　客戶端主要功能
　　7.6.3　服務(wù)器端主要功能
　　7.6.4　系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　7.6.5　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
　　7.6.6　客戶端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　7.6.7　服務(wù)器端軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　7.6.8　客戶端和服務(wù)器端通信
　7.7　實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
　　7.7.1　實(shí)驗(yàn)裝置介紹
　　7.7.2　網(wǎng)絡(luò)時(shí)延測(cè)試
　　7.7.3　Peg-in-Hole實(shí)驗(yàn)
　　7.7.4　機(jī)器人仿真控制實(shí)驗(yàn)
　　7.7.5　機(jī)器人在線控制實(shí)驗(yàn)
　　7.7.6　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
　習(xí)題
第8章　工業(yè)機(jī)器人調(diào)度方法
　8.1　車間調(diào)度概述
　　8.1.1　車間調(diào)度的分類
　　8.1.2　車間調(diào)度規(guī)則和性能指標(biāo)
　　8.1.3　車間調(diào)度的發(fā)展歷程
　8.2　車間作業(yè)（JobShop）調(diào)度問(wèn)題
　　8.2.1　JobShop調(diào)度問(wèn)題描述
　　8.2.2　JSSP性能指標(biāo)
　8.3　基于粒子群優(yōu)化的問(wèn)題求解
　　8.3.1　粒子群系統(tǒng)中JSSP問(wèn)題的表述
　　8.3.2　初始粒子群生成
　　8.3.3　目標(biāo)函數(shù)和適應(yīng)度函數(shù)
　　8.3.4　冗余性與二級(jí)編碼
　　8.3.5　粒子群系統(tǒng)的更新方式
　　8.3.6　基于粒子群優(yōu)化求解JSSP問(wèn)題的流程
　8.4　基于人工免疫系統(tǒng)的問(wèn)題求解
　　8.4.1　抗體群初始化算法
　　8.4.2　親和力的計(jì)算和調(diào)整
　　8.4.3　克隆選擇
　　8.4.4　疫苗接種和變異
　　8.4.5　受體編輯
　　8.4.6　基于免疫系統(tǒng)求解JSSP的流程
　8.5　粒子群優(yōu)化與人工免疫系統(tǒng)求解算法
　8.6　相遇算法和模擬退火求解算法
　　8.6.1　基本蟻群算法的過(guò)程
　　8.6.2　相遇算法
　　8.6.3　JobShop問(wèn)題的圖形化定義
　　8.6.4　求解JobShop問(wèn)題的相遇算法
　　8.6.5　相遇算法與模擬退火求解算法
　習(xí)題
參考文獻(xiàn)