內容簡介
本書是學習機器人操作的基礎教材,旨在介紹機器人操作過程中的力學原理和規划算法。在力學原理部分，我們將從一個全新視角來審視經典力學，包括運動學、靜力學和動力學，並使用新的方法（如多種圖形化方法）來解決在其他書籍中沒有出現過的一些特殊問題。在規划算法部分，我們將使用基於狀態空間的方法，同時考慮如何處理以下兩個難題：使用經典力學得到的高維連續狀態空間並不適合用於搜尋算法；由於機器人的感知和運動控制等系統以及周圍環境因素而帶來的不確定性。
目錄
Mechanics of Robotic Manipulation
譯者序
前言
第1章 操作 1
1.1 實例1：人工操作 1
1.2 實例2：一種自動裝配系統 3
1.3 操作中亟待解決的問題 4
1.4 操作技術的分類 6
1.5 文獻注釋 7
習題 8
第2章 運動學 9
2.1 基礎知識 9
2.2 平面運動學 12
2.3 球面運動學 16
2.4 空間運動學 18
2.5 運動學約束 20
2.5.1 非完整約束 23
2.5.2 根據速度中心對平面約束進行分析 27
2.6 運動機構 29
2.7 文獻注釋 31
習題 31
第3章 運動學表示 34
3.1 空間旋轉的表示 34
3.1.1 軸線–角度 35
3.1.2 旋轉矩陣 36
3.1.3 歐拉角 40
3.1.4 四元數 42
3.2 空間位移的表示 49
3.2.1 齊次坐標 50
3.2.2 旋量坐標 51
3.3 運動學約束 58
3.4 文獻注釋 61
習題 61
第4章 運動學操作 65
4.1 路徑規劃 65
4.1.1 實際中的抓取和放置 66
4.1.2 位形空間變換 67
4.1.3 路徑規劃——離散C空間內的啟發式搜尋 70
4.2 非完整系統的路徑規劃 71
4.3 接觸的運動學模型 72
4.4 文獻注釋 74
習題 74
第5章 剛體靜力學 78
5.1 剛體上的作用力 78
5.2 多面體凸錐 83
5.3 接觸力旋量與力旋量錐 85
5.4 速度旋量空間中的錐 87
5.5 有向平面 88
5.6 瞬心和Reuleaux方法 91
5.7 力線和力矩標記 92
5.8 對偶力 94
5.9 總結 97
5.10 文獻注釋 97
習題 98
第6章 摩擦 101
6.1 庫侖定律 101
6.2 單自由度問題 103
6.3 平面內的單點接觸問題 105
6.4 摩擦錐的圖形表示 106
6.5 靜平衡問題 106
6.6 平面滑動 108
6.6.1 平面滑動的力和力矩 109
6.6.2 極限曲面 111
6.7 文獻注釋 115
習題 115
第7章 準靜態操作 118
7.1 抓取和夾具固持 118
7.2 推 121
7.3 穩定的推進 125
7.3.1 Peshkin界限 127
7.3.2 “平分線”界限 128
7.3.3 “豎直帶”界限 128
7.3.4 計算穩定的推進動作 129
7.3.5 規劃穩定的推進軌跡 131
7.4 零件定向 132
7.4.1 半徑函式和推函式 133
7.4.2 旋轉對稱：定向到對稱 135
7.4.3 不確定性的建模 135
7.4.4 規划算法 136
7.5 裝配 138
7.6 文獻注釋 142
習題 143
第8章 動力學 148
8.1 牛頓定律 148
8.2 三維空間中的一個質點 149
8.3 力矩和動量矩/角動量 150
8.4 質點系的動力學 151
8.5 剛體動力學 153
8.6 角慣量矩陣 156
8.7 自由旋轉體的運動 161
8.8 平面內的單點接觸問題 163
8.8.1 摩擦的不一致性 165
8.8.2 摩擦的不確定性 167
8.9 平面動力學的圖形方法 168
8.10 平面內的多點接觸問題 170
8.11 文獻注釋 172
習題 172
第9章 碰撞 174
9.1 質點碰撞 174
9.1.1 摩擦：一個不好的模型 176
9.1.2 一個更好的模型 177
9.2 剛體碰撞 179
9.3 文獻注釋 184
習題 184
第10章 動態操作 185
10.1 準動態操作 185
10.2 短暫動態操作 188
10.3 完全動態操作 189
10.4 文獻注釋 191
習題 193
附錄 無限遠點 194
參考文獻 197
索引 201
