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第1章 绪论1

1.1 机器人的基本概念与分类1

1.1.1 机器人的基本概念1

1.1.2 机器人的分类2

1.2 机器人系统的基本组成6

1.3 机器人的技术参数8

1.4 机器人的应用10

1.5 机器人竞赛19

习题23

第2章 机器人的运动学24

2.1 位置与姿态的描述24

2.2 坐标变换26

2.3 齐次坐标变换28

2.4 机器人正向运动学32

2.4.1 正向运动方程的变换矩阵32

2.4.2 正向运动方程的求解35

2.5 机器人逆向运动学40

2.5.1 逆向运动学问题的多解性与可解性40

2.5.2 逆向运动方程的求解41

2.6 移动机器人的运动学模型50

习题52

第3章 机器人的动力学53

3.1 拉格朗日法53

3.2 机器人动力学方程57

3.2.1 n自由度机器人操作臂动力学方程57

3.2.2 机器人操作臂动力学方程系数的简化59

3.2.3 考虑非刚体效应的动力学模型60

3.3 动力学仿真61

习题62

第4章 机器人的运动规划63

4.1 机器人轨迹规划63

4.1.1 关节空间描述与直角坐标空间描述64

4.1.2 轨迹规划的基本原理65

4.2 关节空间的轨迹规划68

4.3 直角坐标空间的轨迹规划74

习题77

第5章 机器人控制78

5.1 机器人控制概述78

5.1.1 机器人控制系统及其功能78

5.1.2 机器人控制系统的特点79

5.1.3 机器人的控制方式80

5.2 机器人的位置控制80

5.3 机器人的力控制86

5.3.1 质量-弹簧系统的力控制87

5.3.2 力/位置混合控制88

5.4 机器人的现代控制技术91

5.4.1 机器人的自适应控制91

5.4.2 机器人的滑模变结构控制96

5.4.3 机器人的学习控制99

5.5 机器人的智能控制102

5.5.1 机器人智能化发展趋势102

5.5.2 机器人智能控制的特点102

5.5.3 机器人模糊控制应用实例103

5.6 机器人编程语言105

5.7 几种典型的机器人控制系统举例109

5.7.1 PUMA562机器人控制系统109

5.7.2 FANAC机器人控制系统117

习题118

第6章 机器人传感器119

6.1 机器人传感器概述119

6.2 常用的内部传感器124

6.2.1 位置传感器124

6.2.2 速度传感器127

6.2.3 加速度传感器129

6.2.4 倾斜角传感器130

6.2.5 力觉传感器131

6.3 常用外部传感器133

6.3.1 视觉传感器133

6.3.2 触觉传感器137

6.3.3 接近度传感器139

6.3.4 激光传感器145

6.4 智能传感器146

6.4.1 智能传感器概述146

6.4.2 智能传感器的功能与特点152

6.4.3 智能传感器的实现技术154

6.4.4 智能传感器在智能机器人中的应用157

第7章 工业机器人应用实例159

7.1 焊接机器人159

7.1.1 点焊机器人159

7.1.2 弧焊机器人163

7.2 喷漆机器人172

7.2.1 液压喷漆机器人173

7.2.2 电动喷漆机器人175

7.3 装配机器人176

7.3.1 装配机器人的系统组成177

7.3.2 装配机器人的常用传感器178

7.3.3 装配机器人的多传感器信息融合系统184

7.4 洁净机器人与真空机器人185

7.4.1 洁净环境和真空环境185

7.4.2 洁净机器人185

7.4.3 真空机器人187

7.5 移动式搬运机器人188

7.5.1 自动导引小车系统的组成189

7.5.2 自动导引小车的导引方式190

第8章 移动机器人的定位与导航193

8.1 移动机器人的定位193

8.2 环境地图的表示195

8.3 移动机器人的路径规划197

8.4 移动机器人的导航200

习题202

第9章 机器人竞赛应用实例204

9.1 单片机基础知识204

9.2 单片机常用开发软件207

9.3 系统硬件设计212

9.4 控制方法及程序设计218

9.5 Arduino应用实例226

参考文献238