機器人基礎與數字孿生系統

前言
第1章緒論
1.1關於機器人學
1.1.1機器人的起源
1.1.2機器人學的發展
1.1.3機器人的定義
1.2典型機器人
1.2.1操作型機器人
1.2.2移動機器人
1.3數字孿生系統
1.3.1數字孿生的發展歷程
1.3.2數字孿生的定義
1.4數字孿生關鍵技術
1.5本書主要內容
習題
參考文獻
第2章機器人機構
2.1運動副
2.2串聯機器人機構
2.2.1手臂機構
2.2.2手腕機構
2.2.3末端執行器
2.3並聯機器人機構
2.4移動機器人機構
2.4.1輪式行走機構
2.4.2多足步行機構
2.5機器人的自由度
2.5.1按自由度分類的機器人
2.5.2自由度計算
2.6驅動器、傳動機構與減速器
2.6.1驅動器
2.6.2傳動機構
2.6.3減速器
2.7關節空間、任務空間與驅動空間
習題
參考文獻
第3章機器人運動學
3.1齊次變換
3.1.1位置描述
3.1.2方位描述
3.1.3坐標系描述
3.1.4坐標變換
3.1.5齊次坐標和齊次變換
3.2DH約定和MDH約定
3.2.1關節與連桿
3.2.2連桿坐標系
3.2.3連桿變換矩陣
3.3正向運動學遞歸
3.4逆向運動學遞歸
3.5路徑規劃
3.5.1關節空間
3.5.2笛卡兒空間
習題
參考文獻
第4章機器人動力學
4.1分析力學體系下的拉格朗日方程
4.1.1分析力學預備知識
4.1.2第二類拉格朗日方程
4.1.3機械臂的拉格朗日方程
4.2矢量力學體系下的牛頓-歐拉方程
4.2.1牛頓方程和歐拉方程
4.2.2機器人的牛頓-歐拉動力學方程
4.2.3自由運動機器人的正向動力學算法
4.3凱恩方程
4.3.1質點系下的凱恩方程
4.3.2剛體系統的凱恩方程
4.4動力學參數辨識
4.4.1動力學建模
4.4.2模型線性化及最小參數集
4.4.3激勵軌跡設計
4.4.4動力學參數辨識算法
4.4.5辨識數據預處理分析
4.4.6動力學參數辨識結果驗證
4.5機器人動力學的虛擬樣機仿真
4.5.1模塊子系統建立
4.5.2聯合仿真系統建立
習題
參考文獻
第5章機器人系統的傳感與控制
5.1執行器與傳感器
5.1.1執行器
5.1.2傳感器
5.2反饋與穩定性
5.2.1反饋
5.2.2機器人系統的狀態空間描述
5.2.3控制系統的穩定性
5.3機械臂的位置控制
5.3.1PD控制
5.3.2計算力矩控制
5.3.3滑模控制
5.4機械臂的阻抗控制
5.5動力學非線性補償控制
5.5.1神經網絡
5.5.2典型神經網絡模型
5.5.3RBF網絡模型參考自適應控制
5.5.4機械臂的動力學非線性補償控制
習題
參考文獻
第6章數字孿生系統架構及引擎
6.1系統架構及技術體系
6.1.1一般架構設計
6.1.2數字孿生技術體系
6.1.3實例
6.2數字孿生引擎
6.2.1一般引擎系統
6.2.2實例
6.3可視化應用
6.3.1VR/AR/MR技術
6.3.2關於Unity
6.3.3Unity實例開發
習題
參考文獻
第7章人機共融的數字孿生系統
7.1結構化環境建模
7.1.1人機孿生系統架構
7.1.2機器人虛擬模型
7.1.3機器人虛實模型的快速映射
7.1.4模型與數據融合的虛實運動跟隨
7.2非結構化環境的視覺重建
7.2.1人體骨骼模型處理
7.2.2虛擬現實交互系統
7.3人機安全交互關鍵技術
7.3.1安全感知算法
7.3.2人機數字孿生系統的協同構建
習題
參考文獻
第8章數字孿生系統的故障診斷
8.1基於特征生成模型的故障診斷方法
8.1.1條件變分自編碼器
8.1.2輔助分類生成式對抗網絡
8.1.3CVAE-ACGAN-CNN故障診斷方法
8.1.4CVAE-ACGAN-CNN試驗對比驗證
8.2性能退化評估模型
8.2.1軸承性能退化評估方法
8.2.2堆疊去噪自動編碼
8.2.3支持向量數據描述
8.2.4基於SDAE-SVDD的性能退化評估模型
8.2.5SDAE-SVDD試驗對比驗證
8.3融合工業雲的數字孿生故障診斷系統
8.3.1邊緣計算
8.3.2工業雲
8.3.3虛擬現實
8.3.4數字孿生故障診斷系統驗證
習題
參考文獻
第9章數字孿生系統的生命周期管理
9.1剩余壽命預測算法
9.1.1剩余壽命預測技術現狀
9.1.2剩余壽命預測算法相關理論與技術
9.1.3試驗數據來源及數據預處理
9.1.4注意力編碼解碼網絡
9.1.5剩余壽命預測
9.2不確定性度量模型
9.2.1不確定性分析
9.2.2基於貝葉斯推理的模型不確定性度量
9.2.3模型不確定性度量構建方式
9.2.4結果及分析
9.3預測與監測管理
9.3.1界面可視化功能
9.3.2數據庫準備與使用
9.3.3Unity 3D與Python腳本實現調用集成
9.3.4試驗結果及分析
習題
參考文獻