移動機器人系統:從理論到實踐

理論篇　移動機器人基礎理論001
第1章 機器人運動建模002
1.1　旋轉矩陣002
1.2　歐拉角006
1.3　移動機器人運動學模型009
1.4　移動機器人動力學模型010

第2章 線性系統狀態控制011
2.1　線性系統的狀態空間模型011
2.2　非線性系統的線性化013
2.3　線性系統的穩定性分析015
2.4　線性系統的狀態反饋017

第3章 機器人控制器設計019
3.1　控制器極點配置019
3.2　線性系統的可控性022
3.3　線性系統的可觀測性023
3.4　線性系統的控制器設計025

第4章 典型移動機器人建模與反饋控制027
4.1　PID 控制器027
4.2　雙輪車建模與控制031
4.2.1　一階模型與控制031
4.2.2　二階模型與控制032
4.3　履帶車重心偏移運動學與動力學建模034
4.3.1　履帶車運動學模型建立034
4.3.2　履帶車動力學模型建立039
4.4　三輪車建模與控制044
4.4.1　速度與轉向控制044
4.4.2　位置控制046

第5章 機器人的無模型控制048
5.1　無人車的無模型控制048
5.1.1　方向和速度的比例控制器048
5.1.2　方向的比例- 微分控制器050
5.2　履帶車的無模型控制051
5.2.1　基於反步法運動學控制器設計051
5.2.2　基於模糊控制的滑模控制器設計053
5.3　雪橇車的無模型控制055
5.3.1　軌跡驅動控制056
5.3.2　最大推力控制057

應用篇　移動機器人系統設計059
第6章 移動底盤機械系統設計060
6.1　移動底盤分類及運動特點060
6.2　底盤懸架設計064
6.3　底盤動力設計065
6.4　底盤通用性設計067
6.5　輪履可重構底盤設計069
6.6　輪腿可重構底盤設計071

第7章 操作執行裝置系統設計074
7.1　機械臂裝置系統設計074
7.2　機械臂裝置的控制079
7.3　仿生軟體抓持裝置的設計085
7.3.1　徑縮型封閉環軟體抓持裝置086
7.3.2　軸縮型封閉環軟體抓持092

第8章 移動機器人常用驅動電機097
8.1　直流電機097
8.2　步進電機101
8.2.1　步進電機的基本原理102
8.2.2　步進電機的控制104
8.2.3　步進電機的基本特性與應用106
8.3　伺服電機110
8.3.1　直流伺服電機111
8.3.2　交流同步伺服電機116
8.3.3　伺服電機的控制應用119
8.3.4　伺服電機控制算法120
8.3.5　伺服電機的選擇123

第9章 移動機器人傳感檢測系統126
9.1　位置檢測傳感器原理及應用126
9.1.1　里程計傳感器原理與應用126
9.1.2　定位傳感器原理及應用127
9.2　姿態檢測傳感器選型及應用127
9.3　姿態檢測傳感器原理及應用130
9.3.1　線位移檢測傳感器130
9.3.2　角位移檢測傳感器132

第10章 移動機器人通信系統136
10.1　機器人藍牙通信136
10.2　機器人無線通信138
10.2.1　WiFi 通信139
10.2.2　機器人局域網通信140
10.3　機器人NRF 通信140
10.4　機器人ZigBee 通信146

實踐篇　移動機器人案例分析149
第11章 輪式全向移動機器人系統分析150
11.1　輪式全向移動機器人底盤系統分析150
11.2　輪式全向底盤運動控制151
11.3　輪式全向機器人軌跡控制153

第12章 仿生步行機器人系統分析159
12.1　仿生步行機器人系統構建159
12.1.1　多足機器人結構分析159
12.1.2　多足機器人的發展現狀163
12.2　仿生多足機器人行為控制168
12.3　仿生多足機器人步態規劃173
12.4　仿人形機器人行為控制177

第13章 消防救援機器人系統設計與分析180
13.1　創新設計智能消防滅火機器人180
13.2　高效安全救援執行機構設計分析187
13.3　現實環境下消防救援機器人系統測試與評估190

參考文獻196