機(jī)器人建模和控制（原書第2版）

目　錄
Robot Modeling and Control,Second Edition



譯者序
前言
第1章　導(dǎo)論1
　1.1　機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型3
　　1.1.1　機(jī)器人的符號表示3
　　1.1.2　位形空間4
　　1.1.3　狀態(tài)空間4
　　1.1.4　工作空間4
　1.2　作為機(jī)械裝置的機(jī)器人4
　　1.2.1　機(jī)器人機(jī)械臂的分類5
　　1.2.2　機(jī)器人系統(tǒng)6
　　1.2.3　精度和重復(fù)精度6
　　1.2.4　手腕和末端執(zhí)行器7
　1.3　常見的運(yùn)動(dòng)學(xué)配置8
　　1.3.1　關(guān)節(jié)型機(jī)械臂8
　　1.3.2　球坐標(biāo)型機(jī)械臂9
　　1.3.3　SCARA型機(jī)械臂9
　　1.3.4　圓柱型機(jī)械臂10
　　1.3.5　笛卡兒型機(jī)械臂10
　　1.3.6　并聯(lián)機(jī)械臂11
　1.4　本書概要11
　　1.4.1　機(jī)械臂11
　　1.4.2　欠驅(qū)動(dòng)和移動(dòng)機(jī)器人16
　習(xí)題16
　附注與參考17
第一部分　機(jī)器人的幾何基礎(chǔ)
第2章　剛體運(yùn)動(dòng)20
　2.1　位置的表示20
　2.2　旋轉(zhuǎn)的表示21
　　2.2.1　平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)21
　　2.2.2　三維空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)23
　2.3　旋轉(zhuǎn)變換24
　2.4　旋轉(zhuǎn)的疊加27
　　2.4.1　相對于當(dāng)前坐標(biāo)系的
旋轉(zhuǎn)27
　　2.4.2　相對于固定坐標(biāo)系的
旋轉(zhuǎn)28
　　2.4.3　旋轉(zhuǎn)變換的疊加規(guī)則29
　2.5　旋轉(zhuǎn)的參數(shù)化30
　　2.5.1　歐拉角30
　　2.5.2　滾動(dòng)角、俯仰角和
偏航角32
　　2.5.3　轉(zhuǎn)軸/角度表示32
　　2.5.4　指數(shù)坐標(biāo)34
　2.6　剛體運(yùn)動(dòng)的概念35
　　2.6.1　齊次變換36
　　2.6.2　一般剛體運(yùn)動(dòng)的指數(shù)
坐標(biāo)37
　2.7　本章總結(jié)38
　習(xí)題39
　附注與參考42
第3章　正運(yùn)動(dòng)學(xué)43
　3.1　運(yùn)動(dòng)鏈43
　3.2　Denavit-Hartenberg約定45
　　3.2.1　存在及唯一性問題46
　　3.2.2　坐標(biāo)系的配置47
　3.3　正運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)例50
　　3.3.1　平面肘型機(jī)械臂50
　　3.3.2　三連桿圓柱型機(jī)器人51
　　3.3.3　球型手腕51
　　3.3.4　帶有球型手腕的圓柱型
機(jī)械臂52
　　3.3.5　斯坦福機(jī)械臂53
　　3.3.6　SCARA型機(jī)械臂54
　3.4　本章總結(jié)56
　習(xí)題56
　附注與參考57
第4章　速度運(yùn)動(dòng)學(xué)58
　4.1　角速度：固定轉(zhuǎn)軸情況58
　4.2　反對稱矩陣59
　　4.2.1　反對稱矩陣的性質(zhì)60
　　4.2.2　旋轉(zhuǎn)矩陣的導(dǎo)數(shù)60
　4.3　角速度：一般情況61
　4.4　角速度的疊加62
　4.5　移動(dòng)坐標(biāo)系中某點(diǎn)的線速度63
　4.6　雅可比矩陣的推導(dǎo)64
　　4.6.1　角速度64
　　4.6.2　線速度65
　　4.6.3　線速度和角速度雅可比
矩陣的疊加66
　4.7　工具速度69
　4.8　分析雅可比70
　4.9　奇點(diǎn)71
　　4.9.1　奇點(diǎn)的解耦72
　　4.9.2　手腕奇點(diǎn)73
　　4.9.3　手臂奇點(diǎn)73
　4.10　靜態(tài)力/力矩的關(guān)系75
　4.11　逆向速度和加速度76
　4.12　可操作性77
　4.13　本章總結(jié)79
　習(xí)題80
　附注與參考81
第5章　逆運(yùn)動(dòng)學(xué)82
　5.1　一般的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題82
　5.2　運(yùn)動(dòng)解耦83
　5.3　逆位置求解：一種幾何
方法84
　　5.3.1　球坐標(biāo)型位形85
　　5.3.2　關(guān)節(jié)型位形86
　5.4　逆姿態(tài)88
　5.5　逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)值方法91
　　5.5.1　逆雅可比法91
　　5.5.2　雅可比轉(zhuǎn)置法92
　5.6　本章總結(jié)93
　習(xí)題93
　附注與參考94
第二部分　運(yùn)動(dòng)學(xué)和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
第6章　動(dòng)力學(xué)96
　6.1　歐拉拉格朗日方程96
　　6.1.1　動(dòng)機(jī)96
　　6.1.2　完整約束和虛功98
　　6.1.3　達(dá)朗貝爾原理101
　6.2　動(dòng)能和勢能102
　　6.2.1　慣性張量103
　　6.2.2　n連桿機(jī)器人的動(dòng)能104
　　6.2.3　n連桿機(jī)器人的勢能104
　6.3　運(yùn)動(dòng)方程105
　6.4　一些常見位形106
　　6.4.1　雙連桿直角坐標(biāo)機(jī)械臂106
　　6.4.2　平面肘型機(jī)械臂107
　　6.4.3　帶有遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)連桿的平面
肘型機(jī)械臂109
　　6.4.4　五桿機(jī)構(gòu)110
　6.5　機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的性質(zhì)112