現(xiàn)代機(jī)器人控制理論、方法與技術(shù)

第1章緒論——機(jī)器人控制概論001
1.1機(jī)器人的概念及其分類001
1.1.1機(jī)器人的定義001
1.1.2機(jī)器人的分類002
1.1.3如何認(rèn)識(shí)各類機(jī)器人的控制問(wèn)題003
1.1.4對(duì)基于模型的機(jī)器人控制問(wèn)題的總體認(rèn)識(shí)006
1.2機(jī)器人控制方法007
1.2.1第1代～第2代——機(jī)器人的控制方法007
1.2.2第3代——智能機(jī)器人的控制方法008
1.3基于模型的機(jī)器人控制方法與本書內(nèi)容安排008
1.3.1機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)008
1.3.2機(jī)器人最基本的控制方法（運(yùn)動(dòng)學(xué)控制法和位置軌跡追蹤控制法）009
1.3.3考慮不確定量的控制法（自適應(yīng)控制和魯棒控制）010
1.3.4力控制與力位混合控制法011
1.3.5機(jī)器人運(yùn)動(dòng)最優(yōu)化與最優(yōu)控制011
1.3.6柔性機(jī)器人操作臂建模與控制012
1.3.7多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制012
1.3.8主從機(jī)器人控制013
1.3.9移動(dòng)/操作機(jī)器人控制013
1.4如何學(xué)好用好基于模型的機(jī)器人控制理論、方法與技術(shù)013
1.4.1打好工科先修課基礎(chǔ)013
1.4.2客觀看待作為被控對(duì)象的機(jī)器人并努力提高專業(yè)認(rèn)知水平014
1.5關(guān)于“控制論”“控制理論”與“控制工程”017
1.5.1關(guān)于維納的控制論及“控制”017
1.5.2控制理論與控制工程018
【思考題與習(xí)題】020
第2章被控對(duì)象——機(jī)器人系統(tǒng)的組成與控制問(wèn)題021
2.1機(jī)器人系統(tǒng)總體構(gòu)成021
2.1.1人類處理核廢料的作業(yè)問(wèn)題與機(jī)器人概念簡(jiǎn)介021
2.1.2機(jī)器人系統(tǒng)的一般組成024
2.1.3機(jī)器人系統(tǒng)一般組成的實(shí)例說(shuō)明038
2.2工業(yè)機(jī)器人操作臂機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)040
2.2.1工業(yè)機(jī)器人操作臂系統(tǒng)PUMA262/562040
2.2.2MOTOMAN K系列工業(yè)機(jī)器人操作臂044
2.3移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)050
2.3.1足式移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)及雙足機(jī)器人機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)050
2.3.2四足機(jī)器人機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)052
2.3.3多移動(dòng)方式的足式機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)056
2.3.4多移動(dòng)方式仿猿雙臂手機(jī)器人系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)061
2.3.5輪式移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)與機(jī)械結(jié)構(gòu)069
2.3.6小結(jié)071
2.4關(guān)于機(jī)器人控制的實(shí)際問(wèn)題071
2.4.1機(jī)器人控制上的有界性與自身機(jī)構(gòu)約束和奇異問(wèn)題071
2.4.2機(jī)器人精度以及從控制上能否補(bǔ)償機(jī)械精度不足的問(wèn)題072
2.4.3關(guān)于機(jī)器人軌跡控制與力控制的實(shí)際問(wèn)題073
2.4.4腿式、輪式移動(dòng)機(jī)器人控制的實(shí)際問(wèn)題074
2.5本章小結(jié)074
【思考題與習(xí)題】075
第3章機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)構(gòu)學(xué)基礎(chǔ)077
引言——為什么要研究機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)077
3.1機(jī)器人機(jī)構(gòu)與位置、姿態(tài)表示077
3.1.1何謂機(jī)器人機(jī)構(gòu)以及機(jī)器人機(jī)構(gòu)的分類077
3.1.2機(jī)器人的自由度與關(guān)節(jié)082
3.1.3從工業(yè)機(jī)器人操作臂的應(yīng)用來(lái)談機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的數(shù)學(xué)問(wèn)題090
3.1.4何謂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)？092
3.1.5機(jī)器人操作臂的坐標(biāo)系表示與常用的臂部機(jī)構(gòu)構(gòu)型094
3.1.6作為工業(yè)機(jī)器人操作臂構(gòu)形比較基準(zhǔn)的初始構(gòu)形（機(jī)構(gòu)的初始位姿）095
3.1.7安裝在工業(yè)機(jī)器人操作臂末端機(jī)械接口處的末端操作器的姿態(tài)表示096
3.2坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換098
3.2.1物體和坐標(biāo)系098
3.2.2物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)變換的解析幾何分析與齊次坐標(biāo)變換矩陣102
3.3機(jī)器人機(jī)構(gòu)正運(yùn)動(dòng)學(xué)解法及其解的用途116
3.3.1機(jī)器人機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系建立116
3.3.2機(jī)器人機(jī)構(gòu)的桿件及關(guān)節(jié)的D-H參數(shù)表示法117
3.3.3機(jī)器人機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法與示例119
3.3.4機(jī)器人機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法與解的用途122
3.4機(jī)器人機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解方法123
3.4.1逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的一般解法123
3.4.2逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題的解析幾何解法124
3.5機(jī)器人機(jī)構(gòu)的雅可比矩陣133
3.5.1微小位移與雅可比矩陣133
3.5.2水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的2-DOF機(jī)械臂的雅可比矩陣135
3.5.3通用的雅可比矩陣表示135
3.5.4力與關(guān)節(jié)力矩間的關(guān)系138
3.5.5力的坐標(biāo)變換關(guān)系139
3.6機(jī)器人機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)141
3.6.1機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述141
3.6.2矢量分析與矩陣變換在剛體或質(zhì)點(diǎn)系運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用142
3.6.3從矢量表示的拉格朗日方程到用矩陣表示的拉格朗日方程147
3.6.4牛頓-歐拉法多剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程151
3.7機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程的一般形式及其應(yīng)用156
3.7.1多剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程156
3.7.2多剛體機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程的一般形式157
3.8腿足式步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)158
3.8.1關(guān)于腿足式步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題158
3.8.2關(guān)于腿足式步行機(jī)器人基本步態(tài)160
3.8.3腿足式步行機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)及步行樣本生成方法161
3.9輪式移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)166
3.9.1輪式移動(dòng)機(jī)器人概述166
3.9.2轉(zhuǎn)向操縱型車輪的轉(zhuǎn)向操縱原理166
3.9.3獨(dú)立驅(qū)動(dòng)型車輪的轉(zhuǎn)向操縱原理169
3.9.4帶有轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人小車轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)彎半徑及曲率169
3.9.5帶有獨(dú)立轉(zhuǎn)向型車輪的移動(dòng)機(jī)器人小車轉(zhuǎn)向角、轉(zhuǎn)彎半徑及曲率170
3.9.6輪式移動(dòng)機(jī)器人走行所需的驅(qū)動(dòng)力171
3.9.7考慮含有回轉(zhuǎn)部分慣性矩的驅(qū)動(dòng)力情況172
3.10本章小結(jié)173
【思考題與習(xí)題】173
第4章機(jī)器人參數(shù)識(shí)別176
4.1為什么要進(jìn)行機(jī)器人參數(shù)識(shí)別？176
4.2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程與物理參數(shù)177
4.3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的限幅隨機(jī)驅(qū)動(dòng)與參數(shù)識(shí)別的基本思想178
4.3.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的限幅隨機(jī)驅(qū)動(dòng)178
4.3.2機(jī)器人參數(shù)識(shí)別的基本思想和原理179
4.4機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程與基底參數(shù)的選擇180
4.4.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程與參數(shù)180
4.4.2基底參數(shù)的定義及其選擇182
4.5參數(shù)識(shí)別的原理和算法182
4.5.1逐次識(shí)別法182
4.5.2同時(shí)識(shí)別法185
4.5.3逐次識(shí)別法與同時(shí)識(shí)別法的優(yōu)缺點(diǎn)討論186
4.6參數(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn)前需考慮的實(shí)際問(wèn)題186
4.7雙足機(jī)器人參數(shù)識(shí)別與實(shí)驗(yàn)187
4.7.1基于足底力和關(guān)節(jié)位置/速度數(shù)據(jù)的機(jī)器人參數(shù)識(shí)別187
4.7.2參數(shù)識(shí)別的通用模型與求解算法187
4.7.3雙足機(jī)器人的參數(shù)識(shí)別問(wèn)題建模188
4.7.4雙足機(jī)器人的參數(shù)識(shí)別實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析190
4.8本章小結(jié)192
【思考題與習(xí)題】193
第5章機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制194
5.1機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)與位置/軌跡追蹤控制的總論194
5.1.1機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系194
5.1.2機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制的總論195
5.2機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制的基本概念與分類197
5.2.1機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制的一些基本概念197
5.2.2以焊接機(jī)器人操作臂為例對(duì)實(shí)際的位置/軌跡追蹤控制中的軌跡進(jìn)行說(shuō)明198
5.2.3機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制方法的分類199
5.3機(jī)器人位置/軌跡追蹤控制的PID控制200
5.3.1PID控制的數(shù)學(xué)與力學(xué)基本原理200
5.3.2機(jī)器人位置軌跡追蹤控制的PID控制器202
5.3.3機(jī)器人位置軌跡追蹤控制的PD控制系統(tǒng)與控制技術(shù)202
5.4動(dòng)態(tài)控制204
5.4.1何謂機(jī)器人的動(dòng)態(tài)控制204
5.4.2機(jī)器人的前饋動(dòng)態(tài)控制204
5.5前饋 PD反饋的動(dòng)態(tài)控制206
5.5.1何謂機(jī)器人的前饋 PD反饋的動(dòng)態(tài)控制？206
5.5.2前饋 PD反饋的動(dòng)態(tài)控制器及其控制系統(tǒng)構(gòu)成206
5.6計(jì)算力矩控制法206
5.6.1何謂機(jī)器人動(dòng)態(tài)控制的計(jì)算力矩控制法？206
5.6.2計(jì)算力矩控制法的控制器及其控制系統(tǒng)構(gòu)成207
5.7加速度分解控制法208
5.7.1為什么需要加速度分解控制？208
5.7.2何謂機(jī)器人動(dòng)態(tài)控制的加速度分解控制法208
5.7.3加速度分解控制法的控制器及其控制系統(tǒng)構(gòu)成209
5.7.4機(jī)器人作業(yè)空間內(nèi)有位姿軌跡外部測(cè)量系統(tǒng)的加速度分解控制系統(tǒng)209
5.8本章小結(jié)211
【思考題與習(xí)題】212
第6章機(jī)器人力控制213
6.1機(jī)器人作業(yè)的分類與力控制基本概念213
6.2用于機(jī)器人力控制的力傳感器及其應(yīng)用215
6.2.1六維力與六維力傳感器215
6.2.2JR3六維力/力矩傳感器系統(tǒng)及其在力控制系統(tǒng)的應(yīng)用216
6.2.3六維力/力矩傳感器測(cè)得的力/力矩?cái)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和力學(xué)原理217
6.2.4關(guān)于機(jī)器人受到來(lái)自于環(huán)境作用的外力的處理方法與力反饋方式220
6.3機(jī)器人操作臂與作業(yè)環(huán)境的數(shù)學(xué)和力學(xué)建模221
6.3.1平面內(nèi)機(jī)器人與作業(yè)環(huán)境或作業(yè)對(duì)象物的建模221
6.3.2n自由度機(jī)器人與作業(yè)環(huán)境或作業(yè)對(duì)象物的通用模型221
6.3.3關(guān)于機(jī)器人與環(huán)境力學(xué)模型的使用222
6.4基于位置控制的力控制系統(tǒng)223
6.4.1基于位置控制的力控制的概念和力控制方法的分類223
6.4.2剛度控制（stiffness control）的力控制系統(tǒng)224
6.4.3阻尼控制（damping control）的力控制系統(tǒng)226
6.4.4阻抗控制（impedance control）的力控制系統(tǒng)228
6.4.5假想柔順控制（compliance control）的力控制系統(tǒng)229
6.4.6基于位置控制的力控制小結(jié)及自然思考229
6.5基于力矩控制的力控制系統(tǒng)230
6.5.1基于力矩控制的力控制系統(tǒng)的概念及分類230
6.5.2無(wú)動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償?shù)闹苯亲鴺?biāo)系內(nèi)基于JT和PD控制的力控制系統(tǒng)及穩(wěn)定性分析231
6.5.3無(wú)動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償?shù)幕旌峡刂品椒ㄅc力控制系統(tǒng)232
6.5.4有動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償?shù)牧刂品椒?33
6.5.5有動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)混合力控制方法234
6.6基于位置控制的力控制與基于力矩控制的力控制系統(tǒng)和方法的比較234
6.7本章小結(jié)234
【思考題與習(xí)題】235
第7章機(jī)器人模型參數(shù)不確定下的動(dòng)態(tài)控制——魯棒控制和自適應(yīng)控制236
7.1機(jī)器人模型的不確定性與動(dòng)態(tài)控制問(wèn)題236
7.1.1機(jī)器人模型及模型參數(shù)的不確定性236
7.1.2機(jī)器人動(dòng)態(tài)控制問(wèn)題238
7.1.3何謂機(jī)器人的魯棒控制239
7.1.4何謂機(jī)器人的自適應(yīng)控制240
7.2機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特征及動(dòng)力學(xué)方程的不確定量240
7.2.1動(dòng)力學(xué)特征240
7.2.2機(jī)器人模型存在的不確定量表示241
7.3基于逆動(dòng)力學(xué)的基本控制方式和不確定性的影響241
7.3.1基于逆動(dòng)力學(xué)的基本控制方式——公稱控制241
7.3.2基于逆動(dòng)力學(xué)的公稱控制的增益矩陣Kp、Kv及閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定響應(yīng)242
7.3.3不確定量對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的分析243
7.4基于李雅普諾夫方法的魯棒控制243
7.5基于被動(dòng)特性的魯棒控制244
7.5.1基于被動(dòng)特性的魯棒控制的基本控制方式——公稱控制244
7.5.2基于被動(dòng)特性的魯棒控制——基本控制方式下的不確定性影響246
7.5.3采用李雅普諾夫方法的魯棒控制——基于被動(dòng)特性的魯棒控制及其改進(jìn)版247
7.6機(jī)器人的自適應(yīng)控制248
7.6.1自適應(yīng)控制及其控制系統(tǒng)類型248
7.6.2機(jī)器人操作臂系統(tǒng)線性化的自適應(yīng)控制應(yīng)用問(wèn)題249
7.6.3考慮機(jī)器人操作臂構(gòu)造的自適應(yīng)控制系統(tǒng)構(gòu)成249
7.6.4自適應(yīng)控制方法中的機(jī)器人操作臂系統(tǒng)的模型化問(wèn)題250
7.6.5機(jī)器人系統(tǒng)模型化、基底參數(shù)和自適應(yīng)控制控制律（控制算法）251
7.7本章小結(jié)254
【思考題與習(xí)題】254
第8章機(jī)器人最優(yōu)控制與最短時(shí)間控制256
8.1最優(yōu)控制的基本概念和形式化256
8.1.1變分法的基本問(wèn)題、概念及其發(fā)展256
8.1.2最優(yōu)控制的基本概念257
8.1.3定常系統(tǒng)與非定常系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題及問(wèn)題的轉(zhuǎn)換258
8.2變分法在最優(yōu)控制問(wèn)題的應(yīng)用259
8.2.1乘子向量λ（t）、哈密爾頓（Hamilton）函數(shù)H（x， u，λ）與歐拉（Euler）方程組259
8.2.2變分法用于最優(yōu)控制問(wèn)題時(shí)邊界條件的規(guī)范化形式260
8.3最優(yōu)控制中自由端點(diǎn)問(wèn)題的最大值原理262
8.3.1自由端點(diǎn)問(wèn)題的提法262
8.3.2最大值原理262
8.4最優(yōu)控制中tf可動(dòng)時(shí)的自由端點(diǎn)問(wèn)題的最大值原理262
8.5最優(yōu)控制中終端狀態(tài)帶有約束的最大值原理263
8.6機(jī)器人最優(yōu)控制及其最優(yōu)控制輸入求解問(wèn)題的最優(yōu)化表達(dá)264
8.6.1機(jī)器人最優(yōu)控制的實(shí)際問(wèn)題264
8.6.2機(jī)器人最優(yōu)控制輸入求解問(wèn)題的最優(yōu)化表達(dá)264
8.7機(jī)器人最優(yōu)控制問(wèn)題的最優(yōu)控制輸入求解方法266
8.7.1求解機(jī)器人最優(yōu)控制輸入問(wèn)題的梯度法266
8.7.2梯度法求解機(jī)器人最優(yōu)控制輸入的數(shù)值解法算法與流程267
8.8機(jī)器人最短時(shí)間控制268
8.8.1機(jī)器人最短時(shí)間控制的形式化268
8.8.22-DOF平面機(jī)器人最短時(shí)間控制的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果270
8.9本章小結(jié)275
【思考題與習(xí)題】275
第9章機(jī)器人柔性臂的建模與控制277
9.1柔性臂建模基礎(chǔ)277
9.1.1從剛性的工業(yè)機(jī)器人操作臂到機(jī)器人柔性臂277
9.1.2機(jī)器人柔性臂的類型及基本原理278
9.1.3剛性關(guān)節(jié)-彈性桿件串聯(lián)機(jī)器人柔性臂的坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換279
9.1.4剛性關(guān)節(jié)-彈性桿件串聯(lián)機(jī)器人柔性臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程280
9.2柔性臂動(dòng)力學(xué)建模及其運(yùn)動(dòng)方程式282
9.2.1機(jī)器人柔性臂動(dòng)力學(xué)建模的拉格朗日法282
9.2.21桿機(jī)器人柔性臂的動(dòng)力學(xué)建模285
9.3機(jī)器人柔性臂的控制理論與方法289
9.3.1狀態(tài)方程式和輸出方程式289
9.3.2機(jī)器人柔性臂的魯棒穩(wěn)定控制291
9.4機(jī)器人柔性臂控制仿真結(jié)果293
9.4.1機(jī)器人柔性臂模型及物理參數(shù)293
9.4.2機(jī)器人柔性臂控制仿真結(jié)果與分析293
9.5本章小結(jié)295
【思考題與習(xí)題】295
第10章機(jī)器人協(xié)調(diào)控制296
10.1引言——單臺(tái)機(jī)器人與多機(jī)器人協(xié)調(diào)問(wèn)題296
10.1.1如何看待多機(jī)器人協(xié)調(diào)問(wèn)題？296
10.1.2關(guān)于多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制的根本問(wèn)題297
10.2多機(jī)器人操作的作業(yè)對(duì)象物的運(yùn)動(dòng)和內(nèi)力298
10.2.1作業(yè)對(duì)象物的運(yùn)動(dòng)與坐標(biāo)系定義298
10.2.2被操作的作業(yè)對(duì)象物所受的“內(nèi)力”301
10.3多機(jī)器人操作作業(yè)對(duì)象物的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題與方法302
10.3.1引言——多機(jī)器人操作臂操作物體需要考慮的問(wèn)題302
10.3.2物體的運(yùn)動(dòng)與內(nèi)力的控制303
10.3.3關(guān)于負(fù)載的分配問(wèn)題304
10.4基于阻抗控制的協(xié)調(diào)控制305
10.4.1引言305
10.4.2操持單個(gè)物體的柔順控制問(wèn)題與虛擬阻抗305
10.4.3操持單個(gè)物體的各機(jī)器人操作臂的阻抗控制306
10.4.4兩臺(tái)機(jī)器人操作臂協(xié)調(diào)進(jìn)行裝配作業(yè)的阻抗控制307
10.5本章小結(jié)310
【思考題與習(xí)題】311
第11章主從機(jī)器人系統(tǒng)的主從控制312
11.1引言——主從機(jī)器人概念與發(fā)展概況312
11.1.1何謂主從機(jī)器人系統(tǒng)和主從機(jī)器人操作臂系統(tǒng)312
11.1.2主從機(jī)器人發(fā)展概況313
11.1.3關(guān)于本章的特別說(shuō)明314
11.2基本的雙向控制315
11.2.1基本的雙向控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)315
11.2.21-自由度系統(tǒng)的模型化315
11.2.3對(duì)稱型雙向主從控制317
11.2.4力反射型雙向主從控制318
11.2.5力歸還型雙向主從控制318
11.2.6雙向控制系統(tǒng)的統(tǒng)一表示319
11.3主從機(jī)器人操作臂系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性320
11.4以系統(tǒng)穩(wěn)定為目標(biāo)的主從控制320
11.4.1并聯(lián)（并行）型控制法（parallel control method）主從控制320
11.4.2基于假想（虛擬）內(nèi)部模型的主從控制321
11.4.3主從操作的動(dòng)態(tài)控制323
11.4.4主從操作的阻抗控制323
11.5主從機(jī)器人異構(gòu)的主從控制324
11.5.1主從機(jī)器人系統(tǒng)操作存在的問(wèn)題與主從異構(gòu)的概念324
11.5.2在公共坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行的主從雙向控制325
11.5.3在臂坐標(biāo)系內(nèi)進(jìn)行的雙向控制326
11.6本章小結(jié)326
【思考題與習(xí)題】327
第12章移動(dòng)機(jī)器人控制的基礎(chǔ)理論、方法與技術(shù)328
12.1移動(dòng)機(jī)器人控制概論328
12.1.1移動(dòng)和移動(dòng)方式及移動(dòng)機(jī)器人分類328
12.1.2移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展概論328
12.1.3移動(dòng)機(jī)器人控制的理論與實(shí)際問(wèn)題335
12.2輪式移動(dòng)機(jī)器人軌跡追蹤控制336
12.2.1由與位移成比例的操縱機(jī)構(gòu)操縱的直線移動(dòng)軌跡控制336
12.2.2由與位移、速度成比例的操縱方法操縱的直線行走337
12.2.3獨(dú)立二輪驅(qū)動(dòng)型移動(dòng)機(jī)器人的直線行走控制339
12.2.4輪式移動(dòng)機(jī)器人直線行走控制方法的總結(jié)339
12.2.5輪式移動(dòng)機(jī)器人軌跡追蹤控制與電機(jī)電流控制340
12.3輪式機(jī)器人非完整約束系統(tǒng)與非線性控制342
12.3.1非線性控制與可積性342
12.3.2什么是非完整約束和非完整約束系統(tǒng)344
12.3.3非完整約束控制和欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)控制345
12.3.4非完整約束控制系統(tǒng)和欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械的幾何模型347
12.3.5速度約束為非完整約束的車輛模型349
12.4輪式移動(dòng)機(jī)器人的欠驅(qū)動(dòng)控制與奇異點(diǎn)問(wèn)題356
12.4.1引言356
12.4.2車輛控制和奇異點(diǎn)問(wèn)題356
12.4.3車輛的軌跡追蹤問(wèn)題359
12.4.4車輛的目標(biāo)軌跡追蹤控制361
12.5輪式移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)穩(wěn)定性與穩(wěn)定移動(dòng)控制361
12.5.1輪式移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題361
12.5.2雙擺桿可變擺長(zhǎng)倒立擺小車模型的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)行為特性分析364
12.5.3載臂輪式移動(dòng)機(jī)器人基于倒立擺小車模型的失穩(wěn)恢復(fù)與穩(wěn)定移動(dòng)控制374
12.6腿足式步行移動(dòng)機(jī)器人的穩(wěn)定步行控制與全域自穩(wěn)定器391
12.6.1關(guān)于腿足式步行移動(dòng)機(jī)器人的穩(wěn)定步行控制理論與方法概論391
12.6.2腿足式步行機(jī)器人用傳感器原理與使用393
12.6.3ZMP概念及基于ZMP的穩(wěn)定步行控制原理與技術(shù)404
12.6.4本田技研P2、P3型以及ASIMO等全自立仿人機(jī)器人的步行控制原理與技術(shù)407
12.6.5基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)訓(xùn)練平臺(tái)的腿足式機(jī)器人全域自穩(wěn)定器獲得方法與實(shí)驗(yàn)411
12.6.6本節(jié)小結(jié)428
12.7本章小結(jié)428
【思考題與習(xí)題】428
附錄430
參考文獻(xiàn)441