機器人模擬控制與應用

前言
第1章 緒論
1.1 機器人與機器人學
1.2 機器人的分類
1.3 工業機器人的組成
1.4 機器人基本參數和性能指標
1.5 機器人的發展趨勢
1.6 小結
第2章 機器人模擬工具基礎
2.1 數學建模模擬工具基礎
2.1.1 MATLAB軟件介紹
2.1.2 Simulink模擬工具箱簡介
2.2 多體系統建模模擬工具基礎
2.2.1 ADAMS軟件介紹
2.2.2 單連桿機器人建模模擬案例
2.3 二連桿機器人建模
2.3.1 問題描述
2.3.2 創建載荷
2.3.3 創建系統狀態變量
2.3.4 創建輸出/輸入對象
2.3.5 創建轉矩
2.3.6 導出控制對象
2.4 擬人臂機器人建模
2.4.1 問題描述
2.4.2 最終模型
2.4.3 創建系統狀態變量和輸入/輸出對象
2.4.4 導出控制對象
2.5 球坐標機器人（RRP）建模
2.5.1 問題描述
2.5.2 最終模型
2.5.3 創建系統狀態變量和輸入/輸出對象
2.5.4 創建關節驅動
2.5.5 導出控制對象
2.6 二連桿機器人剛柔耦合建模
2.6.1 問題描述
2.6.2 剛柔桿的替換方法
第3章 機器人學的數學基礎
3.1 空間基本概念描述
3.1.1 點的空間描述
3.1.2 矢量的空間描述
3.1.3 剛體運動及剛體變換
3.2 剛體位姿的空間描述
3.2.1 剛體位置的空間描述
3.2.2 剛體姿態的空間描述——旋轉矩陣
3.3 齊次坐標變換——剛體運動變換矩陣
3.4 剛體姿態的其他描述方法
3.4.1 RPY角
3.4.2 歐拉角
3.4.3 四元數
3.5 相對於參考系的坐標變換
3.5.1 相對於參考系的平移變換
3.5.2 相對於參考系的旋轉變換
3.5.3 相對於參考系的覆合變換
3.6 相對於本地坐標系的變換
3.7 旋轉矩陣的指數坐標形式
3.8 剛體變換矩陣的指數坐標形式
第4章 機器人正向運動學分析
4.1 標準D-H法
4.2 修正的D-H法
4.3 機器人正向運動學的指數積公式
第5章 機器人逆向運動學分析
5.1 幾何法
5.2 直接代數法
5.3 串聯機器人逆向運動學通用解法
第6章 機器人速度分析
6.1 微分運動與雅可比矩陣
6.2 斜對稱矩陣
6.3 角速度及角速度疊加原理
6.4 線速度疊加原理
6.5 完整雅可比矩陣計算
6.6 剛體的空間速度與物體速度
6.7 基於指數積公式的雅可比矩陣推導
6.8 雅可比矩陣的逆與奇異性
6.9 雅可比矩陣的偽逆
6.10 雅可比矩陣與靈巧度
第7章 機器人靜力學分析
7.1 連桿的受力和平衡分析
7.2 力雅可比矩陣
7.3 二連桿機器人靜力學建模
7.3.1 初始位姿調整
7.3.2 施加負載和轉矩
7.3.3 模擬設置及結果
第8章 機器人動力學分析
8.1 拉格朗日法
8.2 單連桿機器人動力學分析
8.3 二連桿機器人動力學分析
8.4 單連桿機器人動力學模擬
8.4.1 問題描述
8.4.2 創建系統變量和輸入對象
8.4.3 修正關節轉矩變量表達式
8.5 基於遞歸牛頓-歐拉法的動力學方程
8.5.1 剛體的線加速度和角加速度
8.5.2 慣性張量
8.5.3 速度和加速度的外推
8.5.4 關節力矩的內推
8.5.5 基於牛頓-歐拉法的二連桿機械臂動力學模擬分析
第9章 機器人軌跡規劃
9.1 軌跡規劃基本原理
9.2 關節空間軌跡規劃
9.2.1 三次多項式插值
9.2.2 五次多項式插值
9.2.3 帶拋物線過渡線性插值
9.3 直角坐標空間軌跡規劃
9.4 考慮姿態的直角坐標空間軌跡規劃
第10章 機器人控制
10.1 關節獨立PD控制
10.2 單連桿PD控制模擬
10.3 帶重力補償的單連桿PD控制
10.4 二連桿PD控制模擬
10.5 擬人臂機械手PD控制模擬
10.6 基於逆向動力學模型的控制
10.6.1 非線性模型的反饋線性化
10.6.2 模型線性化+閉環反饋控制
10.7 基於逆向動力學模型的機器人控制模擬
第11章 機器人力的控制
11.1 機器人被動柔順控制
11.2 機器人主動柔順控制
11.3 機器人阻抗控制
11.3.1 機器人關節空間阻抗控制
11.3.2 機器人直角坐標空間阻抗控制
11.4 機器人主動剛度控制
11.5 力位置混合控制
11.6 二連桿機器人關節空間阻抗控制模擬
11.7 二連桿機器人直角坐標空間阻抗控制模擬
11.8 二連桿機器人主動剛度控制模擬
11.9 二連桿機器人力位置混合控制模擬
第12章 機器人先進控制
12.1 李雅普諾夫穩定性判據
12.2 機器人自適應控制
12.2.1 機器人名義模型建立
12.2.2 不確定部分的RBF神經網絡逼近
12.2.3 控制器設計與分析
12.2.4 二連桿機械臂RBF神經網絡的自適應控制模擬
12.3 機器人滑模變結構控制
12.3.1 機器人滑模控制的基本原理
12.3.2 基於名義模型的二連桿機器人滑模控制率設計
12.3.3 二連桿機械臂滑模控制仿