內容介紹
本書系統地介紹了機器人運動學、動力學、軌
跡規劃、位姿控制、柔順
控制和智慧型控制的內容。
不僅對目前機器人中常用
的控制方法進行了討論，
同時也介紹了目前正在
研究的許多典型方法。
智慧型控制是一門正在興起
的新的理論和技術，本書
著重介紹了神經元網路在
機器人控制中的套用以及
機器人分層遞階的智慧型控
制方法
本書可作為計算機、
自動化、電子、機械等有
關專業的大學生或研究生
教材，也可供有關的教師
及科研人員學習參考。
作者介紹
孫增圻，1913年生。1966年畢業於清華大學自
控系留校任教1981年在瑞
典獲博士學位 現為清華
大學計算機系教授，IEEE
高級會員。主要從事智慧型
控制、機器人、計算飢控
制及控制系統CAD等的
研究和教學。共鑑定成果
6項，獲獎兩項，發表論
文80多篇，編著書6本。
作品目錄
目 錄前 言
第一章 緒論
1.1機器人的發展
1.1.1名稱和定義
1.1.2發展概況
1.2機器人的基本組成
1.3機器人的分類
1.3.1按功能
1.3.2按控制的類型
1.3.3按動作機構
1.3.4按用途
1.3.5按負載能力及工作空間範圍
1.3.6按自由度的多少及類型
1.4機器人的套用
1.4.1套用機器人的益處
1.4.2機器人在工業上的主要套用
1.4.3機器人的非工業套用
1.5機器人的技術指標
第二章 位姿運動學
2.1齊次變換
2.1.1剛體的位置和方位
2.1.2坐標變換
2.1.3歐拉角
2.1.4齊次變換
2.1.5變換的相對性
2.1.6逆變換
2.2正運動學
2.2.1開環運
2.2.2D－H表示法
2.2.3正運動學問題求解
2.3逆運動學
2.3.1概述
2.3.26RPUMA560機械手的逆運動學解
2.3.35R1P斯坦福機械手的逆運動學解
2.3.4逆運動學問題求解方法討論
2.4計算方面的考慮
練習
第三章 微分運動學
3.1坐標系的線速度和角速度
3.1.1剛體運動的描述
3.1.2坐標變換的導數
3.1.3微分旋轉
3.1.4工具速度與工具位姿導數的關係
3.2速度正運動學方程
3.2.1雅可比 （Jacobian）矩陣
3.2.2雅可比矩陣的計算
3.3速度逆運動學
3.3.1求逆雅可比矩陣法
3.3.2冗餘度
3.3.3最佳化法
3.3.4解析法
3.3.5查表和插值法
3.4加速度運動方程
3.4.1剛體的加速度
3.4.2機械手的加速度運動方程
3.5小結
練習
第四章 靜力學
4.1力和力矩分析
4.1.1力和力矩的平衡
4.1.2等效關節力矩
4.1.3對偶性
4.1.4力和力矩的變換
4.2剛性
4.2.1機械手的剛性和變形
4.2.2末端柔性分析
4.2.3柔性矩陣的主軸變換
練習
第五章 動力學
5.1.牛頓－歐拉法建立動力學方程
5.1.1單剛體的動力學方程
5.1.2機械手動力學方程的封閉形式
5.1.3動力學方程的物理解釋
5.2拉格朗日法建立動力學方程
5.2.1拉格朗日動力學
5.2.2機械手的慣性張量
5.2.3拉格朗日運動方程的推導
5.2.4廣義坐標的變換
5.3逆動力學計算
5.3.1概述
5.3.2基於牛頓－歐拉方程的遞推算法
5.3.3改進的遞推算法
5.4正動力學計算
5.5小結
練習
第六章 軌跡規劃和生成
6.1問題的描述
6.2關節空間法
6.2.1三次多項式函式插值
6.2.2拋物線連線的線性函式插值
6.3直角坐標空間法
6.3.1線性函式插值
6.3.2圓弧插值
6.3.3與關節空間法的比較
6.4軌跡的實時生成
6.4.1採用關節空間法時的軌跡生成
6.4.2採用直角坐標空間法時的軌跡生成
6.5路徑的描述
6.6進一步的規劃研究
6.6.1利用動力學模型的軌跡規劃
6.6.2任務規劃
練習
第七章 關節驅動與測量部件
7.1驅動部件
7.1.1液壓驅動裝置
7.1.2電動驅動裝置
7.2測量部件
7.2.1位置測量
7.2.2速度測量
7.3機器人關節控制系統舉例
第八章 位姿控制
8.1位姿控制問題的描述
8.1.1兩種基本的控制形式
8.1.2機器人的動力學模型
8.1.3控制問題描述
8.1.4控制器的計算機實現
8.2獨立關節PID控制
8.2.1控制規律設計
8.2.2穩定性分析
8.3分解運動速度控制
8.3.1控制框圖
8.3.2控制規律設計及穩定性分析
8.3.3s的計算
8.4分解運動加速度控制
8.4.1控制方法
8.4.2系統分析
8.4.3魯棒控制
8.5計算力矩控制
8.5.1控制方法
8.5.2系統分析
8.5.3魯棒控制
8.6變結構控制
8.6.1變結構系統的基本概念
8.6.2具有滑動態的變結構控制
8.6.3一般非線性系統的變結構控制
8.6.4平滑控制量的變結構控制
8.6.5機器人的變結構控制
8.7自適應控制
8.7.1概述
8.7.2基於參數最佳化的MRAC
8.7.3基於李雅普諾夫方法的MRAC
8.7.4基於超穩定性理論的MRAC
8.7.5基於直接離散模型的STAC
8.7.6基於攝動模型的STAC
練習
第九章 柔順運動控制
9.1力感測器
9.1.1力感測器的不同類型
9.1.2腕力感測器的工作原理
9.1.3腕力感測器標定矩陣的確定
9.2柔順運動控制的基本概念和方法
9.2.1柔順坐標系的建立
9.2.2自然約束和人為約束
9.2.3被動柔順和主動柔順
9.2.4柔順控制任務描述
9.2.5.柔順控制的基本方法
9.3阻抗控制
9.3.1控制方法
9.3.2位置控制功能分析
9.3.3柔順控制功能分析
9.3.4基於分解位置的阻抗控制
9.3.5基於分解加速度的阻抗控制
9.4混合控制
9.4.1單純的力控制
9.4.2基於運動學的混合控制
9.4.3基於計算力矩方法的混合控制
9.4.4基於分解加速度的的混合控制
練習
第十章 智慧型控制
10.1概述
10.1.1智慧型控制的基本概念
10.1.2智慧型控制的發展概況
10.1.3智慧型控制理論的主要內容
10.2神經元網路在機器人控制中的套用
10.2.1神經元網路控制概述
10.2.2神經元網路運動學控制
10.2.3神經元網路動力學控制
10.2.4神經元網路路徑規劃
10.3機器人分層遞階智慧型控制
10.3.1一般結構原理
10.3.2組織級
10.3.3協調級
10.3.4執行級
參考文獻
