機器人控制方法與理論（簡體書）

本書是作者在香港理工大學(PolyU)，新加坡國立大學(NUS)和印度理工學院德裡校區(IITD)做機器人研究與教學的經驗總結，也是作者魏百申博士在西澳大利亞大學和廣州大學有關機器人方面的工作經驗總結。本書詳細分析了機器人常用的控制方法與理論，其內容包括：工業機器人的力控制與阻抗控制；移動機器人的麥克納姆全向輪移動控制；機器人視覺識別與控制，包括機器人單目視覺、雙目視覺、結構光視覺和Kinect視覺；機器人導航方法與控制，包括地上磁標導航、慣性測量單元導航、GPS導航和即時定位與地圖構建導航；足式機器人的步態控制，包括人形機器人、四足機器人、六足機器人的步態控制；飛行機器人的與飛行姿態；水下機器人的運動與控制。

周宏甫,教授、博士、博士生導師。1958.10月出生於湖北。82年6月本科畢業於武漢理工大學,85年5 月碩士畢業于武漢理工大學, 1985年至1993年在武漢科技大學機器人機教研室任教,1993年--96年12月在華中理工大學機械學院(現華中科技大學) 獲博士學位。1997年2月至今在華南理工大學機電系任教。主要研究 領域：超聲波技術、機器人、無人機、數控、3D 打印。發表了論文 90 餘篇， 其中作為第一作者發表 70 餘篇，以第一作者上三大索引 30 餘篇。

依託國內外先進實驗室研究成果，內容具有前瞻性和引領性

第1章緒論/1
1.1機器人的定義與分類 /1
1.2機器人的發展 /2
1.3機器人的應用/3
參考文獻 /4
第2章機器人的運動學/6
2.1世界坐標系與局部坐標系/6
2.2齊次矩陣/6
2.2.1平面二維齊次矩陣/7
2.2.2空間三維齊次矩陣/8
2.3DH參數/8
2.4DH矩陣/9
2.5正運動學求解/10
2.6運動學逆解/14
2.6.1運動學方程逆解/14
2.6.2機械手平面運動學逆解/15
2.7.3機械手空間運動學逆解/17
2.7工業機器人的工作空間/18
參考文獻/20
第3章移動機器人與移動平臺的全向控制/22
3.1機器人移動車輛/23
3.2機器人全向輪移動平臺/24
3.2.1全向輪移動平臺的結構/24
3.2.2AGV運動狀態分析/27
3.2.3AGV運動模型/28
3.2.4麥克納姆輪幾何結構/29
3.2.5AGV小車滾輪的運動/31
3.3機器人AGV平臺採用麥克納姆輪的動力分析/33
3.3.1麥克納姆輪的上下振動位移分析/33
3.3.2麥克納姆輪的輥子與地面接觸力分析/34
3.3.3麥克納姆輪與地面的摩擦力分析/35
3.3.4麥克納姆輪軸旋轉副受力分析/36
3.4採用麥克納姆輪的AGV叉車/38
3.4.1AGV叉車運動學模型/38
3.4.2叉車縱向行駛/39
3.4.3橫向行駛/41
3.4.4斜向(-45°方向)行駛/42
3.4.5AGV叉車轉向行駛/43
3.5AGV的控制系統/44
參考文獻/46
機器人控制方法與理論目錄第4章機器人視覺/48
4.1單目視覺/48
4.2雙目視覺/49
4.2.1雙目視覺的原理/49
4.2.2雙目立體視覺系統的標定/51
4.2.3雙目立體視覺系統的實驗/52
4.3結構光視覺/54
4.4Kinect視覺/55
4.4.1Kinect傳感器/55
4.4.2Kinect視覺的系統/56
4.4.3Kinect骨骼關節數據/59
4.4.4Kinect骨骼識別/59
4.4.5Kinect 控制機器人/62
參考文獻 /65
第5章機器人導航方法與控制/66
5.1概述/66
5.2地上磁標導航/68
5.2.1磁導引傳感器與地標傳感器/68
5.2.2磁導引設計/70
5.2.3採用RFID標簽與RFID傳感器的小車導航/71
5.2.4移動機器人採用RFID的控制/73
5.3慣性測量單元導航/75
5.3.1慣性測量單元IMU/75
5.3.2慣性導航原理/75
5.4GPS導航/76
5.5SLAM即時定位與地圖構建導航/77
5.5.1地圖構建/78
5.5.2定位/78
5.5.3SLAM的數學模型/79
5.5.4移動機器人的自定位/80
5.5.5基於EKF的機器人定位/83
5.5.6EKF定位算法/85
5.5.7機器人的SLAM實現/85
參考文獻/88
第6章工業機器人與力控制和阻抗控制/89
6.1工業機器人的定義與分類/89
6.2力控制與阻抗控制/89
6.3力傳感器/90
6.4力控制與阻抗控制的應用/91
6.4.1機器人寫字畫圖/91
6.4.2機器人握手/92
6.4.3機器人示教/92
6.5工業機器人的關鍵部件與控制/93
6.5.1機器人的平衡控制/93
6.5.2關節的速度控制/95
6.5.3控制系統/97
6.5.4手爪機構與控制/97
6.6六自由度關節機器人的運動與控制/101
6.6.1六自由度關節機器人與主體結構/101
6.6.2手腕結構與控制/102
6.6.3末端執行器/102
6.6.4焊接機器人/103
6.7四軸碼垛機器人的運動與控制/105
6.7.1碼垛機器人/105
6.7.2碼垛機器人的主體結構/105
6.7.3碼垛機器人運動模擬/110
6.8直角坐標機器人和圓柱坐標機器人的運動與控制/114
參考文獻/117
第7章水下機器人的運動與控制/119
7.1魚類遊動分析/119
7.2魚機器人的運動/125
7.2.1魚機器人/125
7.2.2魚機器人的遊動/126
7.3魚機器人結構/128
7.3.1魚機器人機械結構/128
7.3.2魚機器人的驅動結構/131
7.3.3魚機器人的驅動線材料/133
7.3.4魚皮的材料及結構/133
7.3.5控制部分及電路/133
7.4青蛙機器人/135
7.4.1青蛙遊動過程分析/135
7.4.2青蛙機器人的運動/136
參考文獻/138
第8章足式機器人及其步態分析/139
8.1足式機器人與步態/139
8.1.1兩足機器人/140
8.1.2四足機器人/142
8.1.3六足機器人/145
8.1.4足式機器人的驅動元件選擇/146
8.2人形機器人的步態/148
8.2.1人形機器人的自由度配置/148
8.2.2人形機器人的幾何參數/151
8.2.3人形機器人的典型部件/152
8.2.4雙足機器人的步態/157
8.3四足機器人的步態/158
8.3.1四足機器人的自由度配置/158
8.3.2四足機器人的結構/159
8.3.3四足機器人的步態/160
8.4六足機器人的步態/164
8.4.1六足機器人的自由度配置/164
8.4.2六足機器人的結構/164
8.4.3六足機器人的步態/166
參考文獻/170
第9章飛行機器人與飛行姿態/172
9.1鳥類飛行機器人/172
9.1.1鳥類飛行機理/172
9.1.2鳥機器人的運動/175
9.2昆蟲飛行機器人/176
9.2.1昆蟲飛行機理/176
9.2.2昆蟲機器人的運動/178
9.3撲翼機器人的實驗方法/179
參考文獻/180