機器人技術基礎（第2版 配光盤） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉極峰，丁繼斌 編

圖書標籤:

• 機器人技術
• 機器人
• 自動化
• 控製工程
• 電子工程
• 機械工程
• 人工智能
• 配光盤
• 教材
• 第2版

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040363524

版次：2

商品編碼：11855703

包裝：平裝

叢書名： “十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材

開本：16開

齣版時間：2012-12-01

用紙：膠版紙

頁數：307

字數：390000

正文語種：中文

內容簡介

　　《機器人技術基礎（第2版）》本次修訂的基本思路是：全書係統介紹機器人技術的基礎知識，以國內外較流行的莫托曼機器人為主綫，在相關章節充實國內外機器人的新技術，引入包括各編者已結題的工程實例，推介流行實用的編程語言和方法，各章結尾安排一定量的計算練習、編程或思考題，並在書後給齣計算題等部分習題的參考答案，供學習時參考；附錄中增加瞭獲得中國機器人大賽等一等奬的競賽機器人設計實例和機器人實驗項目實例。
　　《機器人技術基礎（第2版）》可作為應用型本科機類、近機類各專業的教材，也可作為遠程教育、高職高專教育的教學用書，亦可供有關工程技術人員參考。

內頁插圖

目錄

主要符號錶

第1章 緒論
1．1 概述
1．1．1 機器人發展簡史
1．1．2 機器人的定義
1．1．3 機器人技術的研究領域與相關學科
1．2 機器人的分類
1．2．1 按機器人的開發內容與應用分類
1．2．2 按機器人的發展程度分類
1．2．3 按機器人的性能指標分類
1．2．4 按機器人的結構形式分類
1．2．5 按坐標形式分類
1．2．6 按控製方式分類
1．2．7 按驅動方式分類
1．2．8 按機器人工作時的機座可動性分類
1．3 機器人的組成
1．4 機器人的技術參數
1．4．1 機器人的主要技術參數
1．4．2 MOTOMANUP6型通用工業機器人的技術參數
1．4．3 MOTOMANEA1400型弧焊機器人的技術參數
習題

第2章 機器人本體結構
2．1 概述
2．1．1 機器人本體的基本結構形式
2．1．2 機器人本體材料的選擇
2．2 機身及臂部結構
2．2．1 機身結構的基本形式和特點
2．2．2 臂部結構的基本形式和特點
2．2．3 機器人的平穩性和臂杆平衡方法
2．3 腕部及手部結構
2．3．1 腕部結構的基本形式和特點
2．3．2 手部結構的基本形式和特點
2．4 傳動及行走機構
2．4．1 傳動機構的基本形式和特點
2．4．2 行走機構的基本形式和特點
習題

第3章 機器人運動學
3．1 齊次坐標與位姿錶示
3．1．1 齊次坐標
3．1．2 位姿錶示
3．2 齊次變換
3．2．1 鏇轉的齊次變換
3．2．2 平移的齊次變換
3．2．3 復閤變換
3．3 機器人的位姿分析
3．3．1 杆件坐標係的建立
3．3．2 連杆坐標係間的變換矩陣
3．4 機器人正嚮運動學
3．4．1 斯坦福機器人運動方程
3．4．2 PUMA560型機器人運動學方程
3．5 機器人逆嚮運動學
3．5．1 逆嚮運動學的解
3．5．2 逆嚮運動學求解實例
3．6 蘋果采摘機械手運動學分析實例
習題

第4章 機器人動力學
4．1 機器人雅可比
4．1．1 機器人雅可比的定義
4．1．2 機器人速度分析
4．1．3 機器人雅可比討論
4．2 機器人靜力分析
4．2．1 操作臂的力和力矩平衡
4．2．2 機器人力雅可比
4．2．3 機器人靜力計算
4．3 機器人動力學方程
4．3．1 歐拉方程
4．3．2 拉格朗日方程
4．3．3 平麵關節機器人動力學分析
4．4 機器人的動態特性
習題

第5章 機器人軌跡規劃
5．1 概述
5．1．1 機器人軌跡的概念
5．1．2 軌跡規劃的一般性問題
5．1．3 軌跡的生成方式
5．1．4 軌跡規劃涉及的主要問題
5．2 插補方式分類與軌跡控製
5．2．1 插補方式分類
5．2．2 機器人軌跡控製過程
5．3 機器人軌跡插值計算
5．3．1 直綫插補
5．3．2 圓弧插補
5．3．3 定時插補與定距插補
5．3．4 關節空間插補
5．4 機器人手部路徑的軌跡規劃
5．4．1 操作對象的描述
5．4．2 作業的描述
習題

第6章 機器人控製係統
6．1 機器人傳感器
6．1．1 機器人傳感器的特點和要求
6．1．2 機器人內部傳感器
6．1．3 機器人外部傳感器
6．2 驅動與運動控製係統
6．2．1 概述
6．2．2 基於計算機和芯片的運動控製器設計
6．2．3 基於PC技術的運動控製（卡）器
6．2．4 機器人的伺服執行機構
6．2．5 MOTOMANUP6型機器人的運動控製
6．3 控製理論與算法
6．3．1 機器人分解運動的速度控製
6．3．2 機器人分解運動的加速度控製
6．3．3 力和力矩的控製
習題

第7章 機器人語言與編程
7．1 概述
7．2 編程語言類型
7．2．1 動作級編程語言
7．2．2 對象級編程語言
7．2．3 任務級編程語言
7．3 編程語言係統
7．3．1 編程語言係統的組成
7．3．2 編程語言係統的基本功能
7．4 常用的機器人編程語言
7．4．1 VAL語言
7．4．2 SIGIA語言
7．4．3 IML語言
7．4．4 AL語言
7．5 機器人離綫編程
7．5．1 機器人離綫編程的特點及功能
7．5．2 機器人離綫編程係統的結構
7．5．3 MOTOMANUP6型機器人離綫編程仿真係統
習題

第8章 工業機器人
8．1 焊接機器人
8．1．1 概述
8．1．2 弧焊機器人工作站
8．1．3 弧焊機器人工作站柔性焊接夾具設計實例
8．2 搬運及碼垛機器人工作站
8．2．1 紙漿成品搬運機器人工作站
8．2．2 汽車搬運機器人工作站
8．2．3 碼垛機器人工作站
8．3 噴塗機器人
8．3．1 EP-500S小型電動噴塗機器人
8．3．2 EP-500S小型電動噴塗機器人在自動噴塗生産綫上的應用
8．4 裝配機器人
8．4．1 FANUC公司的電動機自動裝配綫
8．4．2 西屋公司的APAS係統
8．4．3 日立經驗學習機器人裝配係統
習題

第9章 操縱型機器人
9．1 概述
9．1．1 操縱型機器人的分類與應用
9．1．2 操縱型機器人的結構特點
9．2 操縱型機器人的控製
9．2．1 操縱型機器人的控製特點
9．2．2 操縱型機器人的控製設計
9．3 操縱型機器人實例
9．3．1 服務機器人
9．3．2 水下機器人
9．3．3 清掃機器人
9．3．4 割草機器人
9．3．5 果蔬采摘機器人
習題

第10章 智能機器人
10．1 概述
10．1．1 智能機器人技術的形成
10．1．2 智能機器人的應用
10．1．3 智能機器人的普及
10．2 智能機器人的新型驅動元件
10．2．1 靜電驅動器
10．2．2 形狀記憶閤金驅動器
10．2．3 壓電效應驅動器
10．2．4 磁緻伸縮驅動器
10．2．5 人工肌肉
10．3 智能機器人的控製技術
10．3．1 智能機器人的模糊控製
10．3．2 智能機器人的人工神經網絡控製
10．4 智能機器人的視覺技術
10．4．1 人的視覺原理
10．4．2 機器人視覺係統的組成
10．4．3 圖像的預處理
10．4．4 圖像的分割
10．4．5 機器人視覺係統的應用
10．5 智能機器人的發展與展望
10．5．1 智能機器人的發展趨勢
10．5．2 智能機器人的發展展望
10．6 機器人焊縫視覺跟蹤技術實例
習題

附錄 機器人課程實驗示例
實驗示例一 慧魚機器人模型組裝綜閤實驗
實驗示例二 MOTOMAN機器人焊槍動作與編程實驗

參考文獻

前言/序言

　　21世紀是機器人技術創新、創造、發明和普及的新時代，各類機器人技術的發展日新月異，在全球範圍內，機器人技術正悄然走進人類生活的方方麵麵：機器人醫生、機器人護士、機器人廚師、機器人導遊、機器人保姆、機器人花匠……以及自動按摩床、自動按摩椅、自動存取款機、自動售票機、自動售貨機，廚房及房間的煙霧自動檢測報警器，住宅小區立體車庫的搬運機器人，人類生活中這些機器人産品，正為人類帶來便捷和安全。
　　2007年比爾·蓋茨在拉斯維加斯電子展演講中講到：“現在，我看著多種技術發展的趨勢開始匯為一股推動機器人技術前進的洪流，我完全能夠想象，機器人將成為人類日常生活的一部分。”他在《科學美國人》雜誌嚮世界預言：“機器人領域即將重復個人計算機崛起的道路，隻要點燃機器人普及的‘導火索’，這場革命必將與個人計算機一樣，徹底改變人類的生活方式。”

機器人技術基礎（第2版 配光盤） 內容簡介 《機器人技術基礎（第2版）》是一本深入淺齣、係統全麵介紹機器人技術核心知識與實踐應用的權威教材。本書旨在為讀者構建紮實的機器人技術理論框架，並結閤實際操作，引導讀者掌握機器人設計、構建、編程和應用的關鍵技能。本版在原有的基礎上進行瞭修訂與完善，引入瞭最新的行業發展動態和技術前沿，並配備瞭豐富的學習資源，力求為廣大讀者，尤其是高校學生、科研人員及機器人行業從業者，提供一份兼具學術深度和工程實用性的參考。 第一部分：機器人學概論與基礎理論 本書首先從機器人學的宏觀視角齣發，為讀者勾勒齣機器人技術的整體圖景。 機器人學導論： 詳細闡述瞭機器人學的定義、發展曆程、研究內容以及其在現代社會中的重要地位和廣泛應用前景。從早期工業機器人的萌芽，到如今服務機器人、特種機器人、協作機器人等多元化發展，本書將帶領讀者迴顧機器人技術波瀾壯闊的演進之路，並展望未來發展趨勢。 機器人學基本概念： 深入解析瞭機器人的基本組成部分，包括感知係統（傳感器）、決策係統（控製器）和執行係統（執行器）的相互關係和協同工作原理。闡述瞭機器人本體的運動學和動力學基礎，包括坐標變換、連杆變換、關節空間與工作空間的關係、雅可比矩陣、慣性矩陣、科裏奧利力等關鍵概念，為後續的學習打下堅實的理論基礎。 機器人學數學基礎： 詳細講解瞭機器人學研究所必需的數學工具，包括綫性代數（矩陣運算、特徵值分解）、嚮量分析、微積分、概率論與數理統計等。重點強調這些數學工具在機器人運動學、動力學、狀態估計、路徑規劃等方麵的應用，幫助讀者理解復雜的理論推導過程。 第二部分：機器人感知係統 感知是機器人“認識”世界、做齣決策的基礎。本部分將詳盡介紹各類機器人傳感器及其應用。 視覺感知： 深入剖析瞭機器視覺的原理和技術，包括圖像采集、圖像處理（濾波、邊緣檢測、形態學操作）、特徵提取（SIFT, SURF, ORB等）、目標識彆與跟蹤。重點介紹單目視覺、雙目視覺、RGB-D相機等不同視覺傳感器的特性與應用場景。讀者將瞭解如何利用視覺信息進行場景理解、物體定位、SLAM（同步定位與地圖構建）等。 距離與位置感知： 詳細介紹激光雷達（LiDAR）、超聲波傳感器、紅外傳感器等測量距離和環境信息的傳感器。講解其工作原理、性能參數、優缺點以及在避障、測距、環境建模等方麵的應用。 姿態與力矩感知： 深入探討瞭慣性測量單元（IMU，包括加速度計和陀螺儀）、磁力計、編碼器、力/力矩傳感器等用於測量機器人自身姿態、速度、關節角度以及與環境交互力的傳感器。分析這些傳感器在機器人導航、運動控製、人機交互中的作用。 其他傳感器： 簡要介紹觸摸傳感器、聲音傳感器、化學傳感器等，拓展讀者的感知技術視野。 第三部分：機器人運動控製 精準可靠的運動控製是機器人實現預定任務的關鍵。本部分將係統介紹機器人控製理論與方法。 機器人運動學： 詳細講解正運動學（根據關節變量計算末端執行器位姿）和逆運動學（根據期望末端執行器位姿計算關節變量）的理論與求解方法。介紹解析法、數值法等求解逆運動學的技術。 機器人動力學： 闡述機器人動力學模型（牛頓-歐拉法、拉格朗日法）的建立過程，分析機器人運動時的慣性力、科裏奧利力、重力等影響。重點介紹動力學方程的應用，如軌跡規劃、力控製等。 機器人控製器設計： 詳盡介紹PID控製、基於模型的控製、自適應控製、模糊控製、神經網絡控製等各類機器人控製器設計方法。通過具體的實例，展示如何設計和調整控製器參數以實現魯棒、精確的運動控製。 路徑規劃與軌跡生成： 講解如何在復雜環境中為機器人規劃齣一條安全、高效的運動路徑。介紹全局路徑規劃算法（A、Dijkstra）和局部路徑規劃算法（Potential Field、Dynamic Window Approach）。同時，闡述軌跡生成技術，將路徑轉化為機器人的關節運動指令。 第四部分：機器人導航與定位 機器人在未知或動態環境中自主導航是其核心能力之一。本部分將深入探討機器人導航與定位的理論與技術。 定位技術： 詳細介紹裏程計（Wheel Odometry）、慣性導航（INS）、GPS、信標定位等機器人自身位置估計方法。 SLAM（同步定位與地圖構建）： 重點闡述SLAM技術，包括基於激光雷達的SLAM（如Gmapping, Cartographer）和基於視覺的SLAM（如ORB-SLAM, VINS-Fusion）。講解SLAM的基本原理，包括傳感器數據融閤、特徵匹配、後端優化等。 路徑跟蹤與避障： 講解機器人在已知地圖中如何沿著規劃好的路徑精確運動，以及如何實時檢測並規避動態障礙物。 第五部分：機器人規劃與決策 機器人如何根據環境信息和任務目標做齣智能決策，是實現高級功能的前提。 任務規劃： 介紹機器人任務規劃的方法，包括基於狀態空間的規劃、基於行為的規劃、以及AI規劃技術（如STRIPS）。 行為決策： 闡述如何讓機器人根據感知信息做齣實時行為選擇，例如避障行為、跟隨行為、抓取行為等。 機器學習在機器人中的應用： 介紹強化學習、監督學習、無監督學習等機器學習方法在機器人感知、控製、決策等方麵的最新應用。 第六部分：機器人係統集成與實踐 理論學習需要與實踐相結閤。本部分將引導讀者進行機器人係統的實際構建與開發。 機器人硬件平颱： 介紹常見的機器人硬件平颱，如ROS（Robot Operating System）兼容的機器人底盤、機械臂、無人機等。講解不同平颱的設計理念、核心組件和接口。 ROS（Robot Operating System）： 作為機器人開發的事實標準，本書將詳細介紹ROS的架構、核心概念（節點、話題、服務、動作）、工具鏈（RViz, Rviz, Gazebo）以及如何利用ROS進行機器人程序的開發和集成。 機器人仿真： 講解使用Gazebo等仿真平颱進行機器人模型構建、環境搭建、算法測試和驗證的重要性，以及如何在仿真環境中進行高效的開發。 案例研究： 通過介紹多個實際機器人應用案例，如工業自動化中的協作機器人、服務機器人（掃地機器人、送餐機器人）、自動駕駛汽車中的關鍵技術等，幫助讀者理解理論知識在實際工程中的落地應用。 附帶光盤內容 本書附帶的光盤提供瞭豐富的配套學習資源，極大地增強瞭本書的學習價值。光盤中包含： 仿真軟件與模型： 預置瞭Gazebo等主流機器人仿真軟件的安裝包，以及本書案例研究所需的機器人模型、傳感器模型和環境模型。讀者無需額外配置即可直接啓動仿真環境，進行實踐操作。 源代碼示例： 提供瞭本書中介紹的各種算法和控製器的C++和Python實現源代碼，方便讀者學習、修改和擴展。這些代碼經過精心設計和測試，可以直接運行或作為二次開發的基礎。 數據集： 包含瞭一些常用的機器人學數據集，如圖像數據集、點雲數據集、傳感器數據等，用於讀者進行算法的訓練和驗證。 教學視頻： 部分核心章節和關鍵技術的教學視頻，以直觀的方式講解理論知識和操作步驟，輔助讀者理解。 參考資料與鏈接： 收集瞭大量與機器人技術相關的學術論文、技術文檔、開源項目鏈接等，方便讀者進行更深入的研究和學習。 在綫社區支持： 指引讀者加入相關的在綫技術社區，與其他學習者和專傢進行交流，解決學習中遇到的問題。 總結 《機器人技術基礎（第2版）》以其係統性的理論體係、豐富的實踐指導和全麵的學習資源，緻力於成為機器人技術領域的一本必備參考書。無論您是初學者，還是希望深化專業知識的從業者，本書都將為您提供一條清晰的學習路徑，幫助您掌握機器人技術的精髓，為未來的創新和發展奠定堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書寫風格非常獨特，給人的感覺是一種“嚴謹又不失幽默”的學術探討。作者在講解一些非常復雜的理論，比如“機器人動力學”的時候，雖然內容本身很硬核，但作者卻能用一種非常引人入勝的方式來呈現。他會巧妙地引用一些曆史上著名的機器人實驗，或者一些有趣的科技新聞來引齣話題，然後逐步深入到理論分析。我尤其欣賞他在數學推導中的嚴謹性，每一個公式的來源、每一步推導的邏輯都解釋得清清楚楚，讓我這種數學功底不是特彆紮實的人也能跟得上。而光盤的內容，更像是作者為讀者量身定製的“實踐寶典”。它裏麵有大量的程序代碼，但不是那種“拿來主義”的黑箱代碼，而是帶有詳細注釋的、可以讓你深入理解其實現思路的代碼。我曾經花瞭一段時間，研究瞭光盤裏關於“路徑規劃”的算法實現，通過調試代碼，我纔真正明白瞭A算法和Dijkstra算法的區彆和應用場景。這本書讓我覺得，學習機器人技術，不僅要掌握理論，更重要的是要學會如何將理論轉化為實際的工程項目，而這本書，恰恰為我提供瞭這樣一個絕佳的平颱。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書最大的感受是它的“接地氣”！作為一個在工業界摸爬滾打多年的工程師，我深知理論知識和實際應用之間的鴻溝。很多書講的都是高大上的理論，但一到實際項目中，卻發現寸步難行。而《機器人技術基礎（第2版 配光盤）》這本書，恰恰彌補瞭這一點。它在講解原理的同時，非常注重工程實現細節。例如，在講到“電機選型”的時候，它不僅會介紹不同電機的優缺點，還會詳細講解如何根據負載、轉速、精度等要求進行計算和選擇，甚至還給齣瞭一些實際的選型案例和注意事項。這對於我們這些需要直接落地項目的人來說，簡直是福音！光盤裏的內容更是直接解決瞭實踐中的痛點。裏麵有大量的“現成”模塊和工具，比如常用的傳感器驅動庫、運動控製算法的實現代碼，還有一些故障排除的指南。我記得前段時間我負責的一個項目，遇到瞭一個棘手的“編碼器信號乾擾”問題，我花瞭幾天時間都找不到原因，後來抱著試試看的心態去光盤裏翻找，結果發現裏麵正好有一個關於“信號濾波與去噪”的專題講解，提供瞭幾種非常實用的處理方法，我照著操作，問題竟然迎刃而解瞭！這本書，真的能幫助我們把知識轉化為生産力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的視角真的太獨特瞭！作為一本技術書籍，它竟然能讀齣故事感來，我簡直驚呆瞭。作者似乎不是在講述枯燥的理論，而是在娓娓道來機器人技術是如何一步步發展到今天這樣輝煌的。從早期的機械臂設計，到後來引入的智能算法，再到如今高度仿生的機器人，每一個裏程碑式的進步都被作者賦予瞭生命。我特彆喜歡其中關於“人工智能”在機器人發展中扮演角色的章節，它沒有直接講復雜的神經網絡模型，而是從早期人工智能的夢想，到後來如何一步步剋服技術瓶頸，最終賦能機器人實現自主決策的過程。讀著讀著，我仿佛看到瞭那些在實驗室裏不眠不休的科學傢們，他們對未知的好奇心和探索精神，以及他們如何將科學幻想變成現實。光盤裏的內容也同樣讓我驚喜，它不僅僅是代碼的堆砌，更像是作者精心準備的“研究筆記”。裏麵有各種實驗的演示視頻，讓我直觀地看到瞭理論是如何轉化為實際的工程成果的。我尤其喜歡其中關於“視覺伺服”的案例，看著機器人如何通過攝像頭識彆物體並精準地進行抓取，簡直像看一部科幻大片！這本書讓我看到瞭機器人技術背後的人文關懷和曆史沉澱，而不僅僅是冰冷的機器和代碼。

評分☆☆☆☆☆

這本《機器人技術基礎（第2版 配光盤）》絕對是我近期讀到最讓我興奮的一本技術類書籍瞭！作為一個對機器人領域充滿好奇但又略顯小白的愛好者，我一直希望能找到一本既權威又易於理解的入門讀物。而這本書，可以說完全超齣瞭我的預期。從目錄的設置就能看齣作者的用心良苦，內容循序漸進，從最基礎的機械結構、傳動原理講起，到傳感器、控製器、決策規劃，再到最後的實際應用案例，層層遞進，邏輯清晰。尤其讓我印象深刻的是，書中對於一些核心概念的解釋，不再是枯燥的公式堆砌，而是穿插瞭大量的圖示和生動的比喻，讓那些抽象的技術術語變得鮮活起來。我曾經在理解“逆運動學”時感到十分睏惑，翻閱瞭多本書籍都不得要領，但在這本書裏，作者通過一個類比遊戲的方式，將復雜的計算過程可視化，讓我瞬間豁然開朗。更不用說那張配套的光盤瞭，簡直是如虎添翼！裏麵包含瞭大量的仿真軟件、算法示例代碼，甚至還有一些完整的機器人項目源代碼。這對於我這種喜歡動手實踐的人來說，是無價之寶。我迫不及待地下載瞭幾個仿真器，嘗試著搭建瞭一個簡單的機器人模型，通過修改代碼，觀察它的運動軌跡，這種成就感是看書本身無法比擬的。這本書不僅教會瞭我“是什麼”，更重要的是教會瞭我“怎麼做”，讓我真正體會到瞭機器人技術的魅力所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺是，它不僅僅是一本教材，更像是一個“智能夥伴”。我不是科班齣身，對很多專業術語理解起來比較吃力，但這本書的設計真的很貼心。作者好像特彆瞭解初學者的睏惑點，所以在講解每個概念的時候，都會提供非常詳細的解釋和相關的背景知識。比如，在講解“PID控製器”的時候，它會先介紹它在現實生活中的應用（比如恒溫器、汽車巡航控製），然後再逐步深入到其工作原理和參數調整，讓我在理解理論的同時，也能體會到它在實際中的重要性。我特彆喜歡它提供的那種“交互式”學習方式。光盤裏有一些互動式的模擬場景，你可以通過調整參數來觀察機器人行為的變化，甚至還可以嘗試自己編寫簡單的控製程序。這比單純看書要有趣得多，也更容易加深理解。我曾經花瞭一個下午的時間，用光盤裏的仿真器搭建瞭一個簡單的“避障機器人”，我不斷地嘗試修改避障算法，看著它在虛擬環境中靈活地躲避障礙物，那種感覺太棒瞭！這本書讓我覺得學習機器人技術不再是枯燥的，而是充滿樂趣和挑戰的。