机器人系统设计及应用

　　本书系统地介绍了机器人学的基础知识和工作原理，以及设计与应用实例。全书共分8章。主要内容有机器人的定义与分类、基本组成，机器人的技术参数、移动机构和传动机构，机器人的运动学和动力学，机器人的轨迹规划，焊接、喷漆、装配、洁净与真空机器人、移动式搬运机器人等工业机器人的设计与应用，点焊、弧焊机器人工作站的设计与应用，最后介绍了具有实时显示速度、自动寻迹、避障以及可遥控行驶等功能的智能车的硬件及软件设计实例。本书可作为科研工作者和工程技术人员的参考书，也可以作为控制科学与工程、计算机科学与技术等学科研究生或高年级本科生的教材。

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第1章绪论001 1.1机器人的定义与分类001 1.1.1机器人的定义001 1.1.2机器人的分类002 1.2机器人系统的基本组成006 1.2.1机构006 1.2.2驱动系统006 1.2.3感受系统006 1.2.4控制系统009 1.2.5人机交互系统011 1.2.6机器人环境交互系统011 1.3机器人系统的设计方法011 1.4机器人的应用012 第2章机器人的技术参数和机构022 2.1机器人的技术参数022 2.2机器人的移动机构024 2.2.1车轮型移动机构024 2.2.2履带式移动机构026 2.2.3腿足式移动机构028 2.2.4其他形式的移动机构028 2.3机器人的传动机构029 2.3.1丝杠传动029 2.3.2带传动与链传动030 2.3.3齿轮传动机构031 2.3.4谐波传动机构034 2.3.5连杆与凸轮传动035 第3章机器人的运动学036 3.1位置与姿态的描述036 3.2坐标变换038 3.3齐次坐标变换040 3.4机器人正向运动学044 3.4.1正向运动方程的变换矩阵044 3.4.2正向运动方程的求解047 3.5机器人逆向运动学051 3.5.1逆向运动学问题的多解性与可解性051 3.5.2逆向运动方程的求解052 3.6移动机器人的运动学模型060 第4章机器人的动力学063 4.1拉格朗日法063 4.2机器人动力学方程066 4.2.1n自由度机器人操作臂动力学方程066 4.2.2机器人操作臂动力学方程系数的简化069 4.2.3考虑非刚体效应的动力学模型070 4.3动力学仿真071 第5章机器人的轨迹规划072 5.1关节空间描述与直角坐标空间描述072 5.2轨迹规划的基本原理073 5.3关节空间的轨迹规划076 5.4直角坐标空间的轨迹规划081 第6章工业机器人的设计与应用084 6.1焊接机器人084 6.1.1点焊机器人084 6.1.2弧焊机器人087 6.2喷漆机器人095 6.2.1液压喷漆机器人096 6.2.2电动喷漆机器人097 6.3装配机器人099 6.3.1装配机器人的系统组成099 6.3.2装配机器人的常用传感器100 6.3.3装配机器人的多传感器信息融合系统106 6.4洁净机器人与真空机器人106 6.4.1洁净环境和真空环境107 6.4.2洁净机器人107 6.4.3真空机器人108 6.5移动式搬运机器人109 6.5.1自动导引小车系统的组成110 6.5.2自动导引小车的导引方式111 第7章工业机器人工作站的设计与应用114 7.1机器人的应用工程114 7.2机器人工作站的一般设计原则115 7.3点焊机器人工作站120 7.3.1点焊机器人工作站的基本组成120 7.3.2简易点焊机器人的应用121 7.4弧焊机器人工作站122 7.4.1弧焊机器人工作站的基本组成122 7.4.2简易弧焊机器人工作站的编程与控制122 第8章自主移动机器人应用实例124 8.1单片机基础知识124 8.2单片机常用开发软件126 8.3系统硬件设计133 8.3.1直流调速模块133 8.3.2蓝牙遥控模块135 8.3.3红外避障模块136 8.3.4摄像头循迹模块137 8.3.5光电测速模块138 8.3.6速度显示模块139 8.4控制方法及程序设计140 8.4.1串口通信程序140 8.4.2判断命令程序140 8.4.3避障程序141 8.4.4光电测速程序设计142 8.4.5循迹程序设计143 8.4.6路径识别方法145 8.4.7控制方法146 参考文献149