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现代机器人学：机构、规划与控制

现代机器人学：机构、规划与控制
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作者: [韩] （Frank C. Park） 著 , [美] （Kevin M. Lynch） 译 , 译
出版社: 机械工业出版社
2020-01
ISBN: 9787111639848
定价: 139.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 400页
分类: 计算机与互联网
63人买过
  • 本书系统地介绍了机器人学的基础理论知识-重心放在机器人机构、规划与控制三个方面-为机器人学的入门教材-可纳入到机器人导论的范畴。 
    全书以现代数学分支之一——旋量理论为工具和桥梁-衔接全书知识体系。这既是书名定为《现代机器人学：机构、规划与控制》的主要依据-也是本书区别其他机器人导论类教材的重要特征。 
    全书总共13章-第1章为绪论。第2章主要介绍与机器人机构有关的若干基本概念-第3章作为全书的理论基础-详细讨论如何应用旋量理论构建刚体运动模型的过程；第4?7章主要讲述有关机器人运动学方面的基础内容-包括开链机器人正向运动学（第4章）、一阶运动学与静力学（第5章）、逆向运动学（第6章）和并联机器人运动学（第7章）。第8?11章主要讲述有关机器人动力学、规划与控制方面的基础内容-包括开链机器人动力学建模（第8章）、轨迹生成（第9章）与运动规划算法（第10章）以及经典的机器人控制方法等（第11章）。第12?13章主要介绍机器人的两种典型形态—操作手与移动机器人的基础知识与原理。此外-作为正文的补充-增加了4个附录内容-包括全书重要结论、刚体姿态描述方法、D-H参数法以及优化算法等。 
    本书可作为高年级机器人工程专业本科专业教材或研究生教材-也可作为相关科研人员与工程技术人员参考用书。 

    凯文.林茨（Kevin M. Lynch）  
    IEEE会士-1989年在普林斯顿大学获得电子工程学学士学位-1996年在卡内基梅隆大学获得机器人学博士学位。1997年开始一直在西北大学担任教职-先后也在加州理工大学、卡内基梅隆大学、日本筑波大学和中国东北大学担任兼职教授。主要研究方向是机器人操作与移动的动力学、运动规划与控制-自组织多智能体系统-人机物理交互系统等。获得IEEE机器人学与自动化学会的早期职业奖-西北大学杰出教学奖-现为IEEE Robotics and Automation Letter高级编辑-ICRA主编。本书为他撰写的第3部教材。 

     
    朴钟宇（Frank C. Park）  
    IEEE会士-1985年在MIT获得电子工程学学士学位-1991年在哈佛大学获得应用数学博士学位。之后到加州大学尔湾分校担任教职。从1995年开始担任首尔国立大学机械与航空工程系教授。主要研究方向是机器人机构学、规划与控制、视觉与图像处理-以及与应用数学相关的领域。一直担任IEEE机器人学与自动化学会杰出讲师-纽约大学古兰特学院、佐治亚理工学院交互计算系、以及香港科技大学机器人研究所兼职教授。现为IEEE Transactions on Robotics主编-MOOC课程 的开发者。 

    译者序 
    序一 
    序二 
    前言 
    作译者简介 
    第1章　绪论  1 
    第2章　位形空间  8 
    2.1　刚体的自由度  9 
    2.2　机器人的自由度  10 
    2.3　位形空间：拓扑与表达  15 
    2.4　位形与速度约束  18 
    2.5　任务空间与工作空间  21 
    2.6　本章小结  23 
    2.7　推荐阅读  24 
    习题  24 
    第3章　刚体运动  34 
    3.1　平面内的刚体运动  36 
    3.2　旋转与角速度  40 
    3.3　刚体运动与运动旋量  53 
    3.4　力旋量  67 
    3.5　本章小结  68 
    3.6　软件  69 
    3.7　推荐阅读  70 
    习题  71 
    第4章　正向运动学  84 
    4.1　指数积公式  86 
    4.2　通用机器人的描述格式  94 
    4.3　本章小结  98 
    4.4　软件  99 
    4.5　推荐阅读  99 
    习题  99 
    第5章　一阶运动学与静力学  106 
    5.1　机器人雅可比  110 
    5.2　开链机器人的静力学  118 
    5.3　奇异性分析  119 
    5.4　可操作度  122 
    5.5　本章小结  124 
    5.6　软件  125 
    5.7　推荐阅读  125 
    习题  125 
    第6章　逆运动学  134 
    6.1　逆运动学的解析求解  135 
    6.2　逆运动学的数值求解  138 
    6.3　逆向速度运动学  142 
    6.4　有关闭环的一点说明  143 
    6.5　本章小结  144 
    6.6　软件  144 
    6.7　推荐阅读  144 
    习题  145 
    第7章　闭链运动学  150 
    7.1　正、逆运动学  151 
    7.2　微分运动学  154 
    7.3　奇异  157 
    7.4　本章小结  160 
    7.5　推荐阅读  160 
    习题  161 
    第8章　开链动力学  164 
    8.1　拉格朗日方程  165 
    8.2　单刚体动力学  172 
    8.3　牛顿–欧拉逆动力学  178 
    8.4　封闭形式的动力学方程  181 
    8.5　开链机器人的正向动力学  183 
    8.6　任务空间中的动力学  184 
    8.7　受约束动力学  185 
    8.8　URDF中的机器人动力学  187 
    8.9　驱动、传动和摩擦  187 
    8.10　本章小结  194 
    8.11　软件  197 
    8.12　推荐阅读  199 
    习题  199 
    第9章　轨迹生成  202 
    9.1　定义  202 
    9.2　点到点的轨迹  202 
    9.3　多项式中间点的轨迹  208 
    9.4　时间最优的时间标度  209 
    9.5　本章小结  215 
    9.6　软件  216 
    9.7　推荐阅读  217 
    习题  217 
    第10章　运动规划  221 
    10.1　运动规划概述  221 
    10.2　基础知识  224 
    10.3　完整路径规划器  231 
    10.4　网格方法  232 
    10.5　采样方法  239 
    10.6　虚拟势场  244 
    10.7　非线性优化  248 
    10.8　平滑  249 
    10.9　本章小结  250 
    10.10　推荐阅读  251 
    习题  253 
    第11章　机器人控制  255 
    11.1　控制系统概述  255 
    11.2　误差动力学  256 
    11.3　速度输入的运动控制  261 
    11.4　力或力矩输入的运动控制  267 
    11.5　力控制  276 
    11.6　运动–力混合控制  278 
    11.7　阻抗控制  281 
    11.8　底层的关节力/力矩控制  283 
    11.9　其他议题  285 
    11.10　本章小结  286 
    11.11　软件  287 
    11.12　推荐阅读  288 
    习题  288 
    第12章　抓握和操作  294 
    12.1　接触运动学  295 
    12.2　接触力和摩擦力  309 
    12.3　操作  316 
    12.4　本章小结  321 
    12.5　推荐阅读  321 
    习题  322 
    第13章　轮式移动机器人  328 
    13.1　轮式移动机器人的类型  328 
    13.2　全向轮式移动机器人  329 
    13.3　非完整轮式移动机器人  333 
    13.4　里程计测距  350 
    13.5　移动操作  352 
    13.6　本章小结  354 
    13.7　推荐阅读  355 
    习题  356 
    附录A　重要公式汇总  363 
    附录B　转动的其他表示方法  369 
    附录C　D-H参数法  376 
    附录D　优化和拉格朗日乘子  383 
    参考文献  385 
    索引  394
  • 内容简介:
    本书系统地介绍了机器人学的基础理论知识-重心放在机器人机构、规划与控制三个方面-为机器人学的入门教材-可纳入到机器人导论的范畴。 
    全书以现代数学分支之一——旋量理论为工具和桥梁-衔接全书知识体系。这既是书名定为《现代机器人学：机构、规划与控制》的主要依据-也是本书区别其他机器人导论类教材的重要特征。 
    全书总共13章-第1章为绪论。第2章主要介绍与机器人机构有关的若干基本概念-第3章作为全书的理论基础-详细讨论如何应用旋量理论构建刚体运动模型的过程；第4?7章主要讲述有关机器人运动学方面的基础内容-包括开链机器人正向运动学（第4章）、一阶运动学与静力学（第5章）、逆向运动学（第6章）和并联机器人运动学（第7章）。第8?11章主要讲述有关机器人动力学、规划与控制方面的基础内容-包括开链机器人动力学建模（第8章）、轨迹生成（第9章）与运动规划算法（第10章）以及经典的机器人控制方法等（第11章）。第12?13章主要介绍机器人的两种典型形态—操作手与移动机器人的基础知识与原理。此外-作为正文的补充-增加了4个附录内容-包括全书重要结论、刚体姿态描述方法、D-H参数法以及优化算法等。 
    本书可作为高年级机器人工程专业本科专业教材或研究生教材-也可作为相关科研人员与工程技术人员参考用书。 

  • 作者简介:
    凯文.林茨（Kevin M. Lynch）  
    IEEE会士-1989年在普林斯顿大学获得电子工程学学士学位-1996年在卡内基梅隆大学获得机器人学博士学位。1997年开始一直在西北大学担任教职-先后也在加州理工大学、卡内基梅隆大学、日本筑波大学和中国东北大学担任兼职教授。主要研究方向是机器人操作与移动的动力学、运动规划与控制-自组织多智能体系统-人机物理交互系统等。获得IEEE机器人学与自动化学会的早期职业奖-西北大学杰出教学奖-现为IEEE Robotics and Automation Letter高级编辑-ICRA主编。本书为他撰写的第3部教材。 

     
    朴钟宇（Frank C. Park）  
    IEEE会士-1985年在MIT获得电子工程学学士学位-1991年在哈佛大学获得应用数学博士学位。之后到加州大学尔湾分校担任教职。从1995年开始担任首尔国立大学机械与航空工程系教授。主要研究方向是机器人机构学、规划与控制、视觉与图像处理-以及与应用数学相关的领域。一直担任IEEE机器人学与自动化学会杰出讲师-纽约大学古兰特学院、佐治亚理工学院交互计算系、以及香港科技大学机器人研究所兼职教授。现为IEEE Transactions on Robotics主编-MOOC课程 的开发者。 

  • 目录:
    译者序 
    序一 
    序二 
    前言 
    作译者简介 
    第1章　绪论  1 
    第2章　位形空间  8 
    2.1　刚体的自由度  9 
    2.2　机器人的自由度  10 
    2.3　位形空间：拓扑与表达  15 
    2.4　位形与速度约束  18 
    2.5　任务空间与工作空间  21 
    2.6　本章小结  23 
    2.7　推荐阅读  24 
    习题  24 
    第3章　刚体运动  34 
    3.1　平面内的刚体运动  36 
    3.2　旋转与角速度  40 
    3.3　刚体运动与运动旋量  53 
    3.4　力旋量  67 
    3.5　本章小结  68 
    3.6　软件  69 
    3.7　推荐阅读  70 
    习题  71 
    第4章　正向运动学  84 
    4.1　指数积公式  86 
    4.2　通用机器人的描述格式  94 
    4.3　本章小结  98 
    4.4　软件  99 
    4.5　推荐阅读  99 
    习题  99 
    第5章　一阶运动学与静力学  106 
    5.1　机器人雅可比  110 
    5.2　开链机器人的静力学  118 
    5.3　奇异性分析  119 
    5.4　可操作度  122 
    5.5　本章小结  124 
    5.6　软件  125 
    5.7　推荐阅读  125 
    习题  125 
    第6章　逆运动学  134 
    6.1　逆运动学的解析求解  135 
    6.2　逆运动学的数值求解  138 
    6.3　逆向速度运动学  142 
    6.4　有关闭环的一点说明  143 
    6.5　本章小结  144 
    6.6　软件  144 
    6.7　推荐阅读  144 
    习题  145 
    第7章　闭链运动学  150 
    7.1　正、逆运动学  151 
    7.2　微分运动学  154 
    7.3　奇异  157 
    7.4　本章小结  160 
    7.5　推荐阅读  160 
    习题  161 
    第8章　开链动力学  164 
    8.1　拉格朗日方程  165 
    8.2　单刚体动力学  172 
    8.3　牛顿–欧拉逆动力学  178 
    8.4　封闭形式的动力学方程  181 
    8.5　开链机器人的正向动力学  183 
    8.6　任务空间中的动力学  184 
    8.7　受约束动力学  185 
    8.8　URDF中的机器人动力学  187 
    8.9　驱动、传动和摩擦  187 
    8.10　本章小结  194 
    8.11　软件  197 
    8.12　推荐阅读  199 
    习题  199 
    第9章　轨迹生成  202 
    9.1　定义  202 
    9.2　点到点的轨迹  202 
    9.3　多项式中间点的轨迹  208 
    9.4　时间最优的时间标度  209 
    9.5　本章小结  215 
    9.6　软件  216 
    9.7　推荐阅读  217 
    习题  217 
    第10章　运动规划  221 
    10.1　运动规划概述  221 
    10.2　基础知识  224 
    10.3　完整路径规划器  231 
    10.4　网格方法  232 
    10.5　采样方法  239 
    10.6　虚拟势场  244 
    10.7　非线性优化  248 
    10.8　平滑  249 
    10.9　本章小结  250 
    10.10　推荐阅读  251 
    习题  253 
    第11章　机器人控制  255 
    11.1　控制系统概述  255 
    11.2　误差动力学  256 
    11.3　速度输入的运动控制  261 
    11.4　力或力矩输入的运动控制  267 
    11.5　力控制  276 
    11.6　运动–力混合控制  278 
    11.7　阻抗控制  281 
    11.8　底层的关节力/力矩控制  283 
    11.9　其他议题  285 
    11.10　本章小结  286 
    11.11　软件  287 
    11.12　推荐阅读  288 
    习题  288 
    第12章　抓握和操作  294 
    12.1　接触运动学  295 
    12.2　接触力和摩擦力  309 
    12.3　操作  316 
    12.4　本章小结  321 
    12.5　推荐阅读  321 
    习题  322 
    第13章　轮式移动机器人  328 
    13.1　轮式移动机器人的类型  328 
    13.2　全向轮式移动机器人  329 
    13.3　非完整轮式移动机器人  333 
    13.4　里程计测距  350 
    13.5　移动操作  352 
    13.6　本章小结  354 
    13.7　推荐阅读  355 
    习题  356 
    附录A　重要公式汇总  363 
    附录B　转动的其他表示方法  369 
    附录C　D-H参数法  376 
    附录D　优化和拉格朗日乘子  383 
    参考文献  385 
    索引  394
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