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本書基於服務機器人的發展現狀和技術要點,系統講述了服務機器人系統設計的關鍵技術。主要內容包括:機器人的產生與發展、服務機器人的移動機構、服務機器人的機械臂、服務機器人的驅動與控制、服務機器人的運動分析、服務機器人的路徑規劃、服務機器人的感知、服務機器人的作業系統、服務機器人未來展望。
本書注重理論與實踐的結合,在講解服務機器人系統設計關鍵技術的基礎上,通過實例解析對理論知識進行應用性講解,增強了本書的可讀性與實用性。
本書可為從事機器人研究和應用工作的技術人員提供幫助,也適合高等院校相關專業師生學習參考。
第1章緒論/1
1.1機器人的定義、應用與發展/2
1.1.1機器人的應用/2
1.1.2機器人的發展/4
1.2服務機器人/8
1.3服務機器人的結構與分類/10
1.3.1服務機器人的結構/10
1.3.2服務機器人的分類/12
1.4服務機器人控制的主要內容/18
參考文獻/19
第2章服務機器人的移動機構/20
2.1移動機構/21
2.1.1單輪移動機構/21
2.1.2兩輪差動配合小萬向輪機構/22
2.1.3全向輪式移動機構/23
2.1.4履帶式移動機構/23
2.1.5足式機構/24
2.2設計舉例/26
2.2.1輪式移動服務機器人底盤/26
2.2.2雙足步行機器人/29
2.2.3履帶式機器人底盤/31
參考文獻/35
第3章服務機器人的執行單元/36
3.1服務機器人的機械臂/37
3.1.1四自由度機械臂/39
3.1.2六自由度機械臂/42
3.2機械手/46
3.2.1二指機械手/46
3.2.2三指機械手/49
3.2.3五指機械手/52
3.3其他執行單元/53
3.3.1腕部/53
3.3.2其他機械手/54
3.3.3其他機械臂/55
參考文獻/55
第4章服務機器人的驅動與控制/56
4.1電機的選擇與分類/57
4.2電機的控制/61
4.2.1直流電機的基本特性/61
4.2.2轉速控制/61
4.2.3轉向控制/64
4.2.4電機控制實例/68
4.3服務機器人的控制/70
4.3.1經典PID控制/70
4.3.2智能PID整定概述/74
參考文獻/79
第5章服務機器人的運動分析/80
5.1服務機器人的位置運動學/81
5.1.1位置方位描述/81
5.1.2位置資訊與感測器/82
5.1.3座標變換/86
5.1.4齊次變換及運算/92
5.2服務機器人的微分運動與動力學分析/94
5.2.1底盤運動學分析——雙輪/94
5.2.2底盤運動學分析——全向輪/96
5.3服務機器人的正逆運動學問題/104
5.3.1剛體的描述/105
5.3.2正逆運動學問題/106
5.3.3機械臂的正逆運動學/107
參考文獻/111
第6章服務機器人的路徑規劃/112
6.1服務機器人的路徑規劃分類/113
6.1.1離線路徑規劃/114
6.1.2線上路徑規劃/115
6.1.3其他路徑規劃演算法/117
6.2經典路徑規劃方法/118
6.2.1人工勢場法/118
6.2.2A演算法/122
6.2.3遺傳演算法/128
6.3服務機器人路徑規劃優化/135
6.3.1人工勢場法的改進/135
6.3.2A演算法的改進/137
6.3.3遺傳演算法的改進/140
6.3.4服務機器人路徑規劃技術發展/142
參考文獻/143
第7章服務機器人的感知/145
7.1服務機器人的感知/147
7.1.1內部感知單元/148
7.1.2外部感知單元/151
7.1.3特殊感知單元/156
7.2機器視覺/158
7.2.1機器視覺的組成/159
7.2.2機器視覺的工作原理/161
7.2.3機器視覺在服務機器人上的應用/168
參考文獻/172
第8章服務機器人的作業系統/173
8.1服務機器人的作業系統概述/174
8.1.1服務機器人作業系統的概述/174
8.1.2服務機器人作業系統的關鍵技術/176
8.2ROS及其應用/178
8.2.1ROS的基本概念/179
8.2.2ROS的應用/188
參考文獻/194
第9章發展與展望/195
9.1發展/196
9.2比賽促進技術提升/198
9.3未來展望/205
參考文獻/208
索引/209
