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美 John J Craig 著，貟超 譯

圖書標籤:

• 機器人學
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• 工程學
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齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111186816

商品編碼：27162791368

齣版時間：2006-06-01

頁數：321

書名：	機器人學導論（原書第3版）|30515
圖書定價：	42元
圖書作者：	（美）John J.Craig
齣版社：	機械工業齣版社
齣版日期：	2006/6/1 0:00:00
ISBN號：	9787111186816
開本：	16開
頁數：	321
版次：	3-1

作者簡介

John J. Craig斯坦福大學榮譽教授。...

內容簡介

本書係統講解機器人學的理論知識，主要內容包括：機器人操作臂的幾何性質，引起操作臂運動的力和力矩，與操作臂機械設計有關的問題和控製方法，機器人編程方法等。本書曾作為美國斯坦福大學機器人學導論的教材，經過兩次修訂。書中還包括大量分級的習題和編程作業，適閤教學參考。. 本書可作為高等院校相關專業的教材或參考書，也可供相關技術人員參考。.. 本書源於作者在斯坦福大學教授“機器人學導論”課程的講義撰寫而成。經過兩次修訂，曾被美國多所大學采用為教材。 Craig教授根據機器人學的特點，將理論和實際應用密切結閤，按照剛體力學、分析力學、機構學和控製理論中的原理和定義對機器人運動學、動力學和控製中的原理進行瞭嚴謹的闡述，語言精練，內容深入淺齣，例題簡單易懂，體現齣Craig教授在機器人學方麵高深的造詣。本書是當今機器人學研究領域的經典之作。...

目錄

譯者序. 前言 第1章 緒論 1．1 背景 1．2 操作臂的機構與控製 1．3 符號 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第2章 空間描述和變換 2．1 概述 2．2 描述：位置、姿態與坐標係 2．3 映射：從坐標係到坐標係的變換 2．4 算子：平移、鏇轉和變換 2．5 總結和說明 2．6 變換算法 2．7 變換方程 2．8 姿態的其他描述方法 2．9 自由矢量的變換 2．10 計算分析 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題1 MATLAB習題2 第3章 操作臂運動學 3．1 概述 3．2 連杆描述 3．3 關於連杆連接的描述 3．4 對連杆附加坐標係的規定 3．5 操作臂運動學 3．6 驅動器空間、關節空間和笛卡兒空間 3．7 舉例：兩種典型機器人的運動學問題 3．8 坐標係的標準命名 3．9 工具的定位 3．10 計算問題 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第4章 操作臂逆運動學 4．1 概述 4．2 可解性 4．3 當n<6時操作臂子空間的描述 4．4 代數解法與幾何解法 4．5 通過化簡為多項式的代數解法 4．6 三軸相交的PIEPER解法 4．7 操作臂逆運動學實例 4．8 標準坐標係 4．9 操作臂求解 4．10 重復精度和定位精度 4．11 計算問題 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第5章 速度和靜力 5．1 概述 5．2 時變位姿的符號錶示 5．3 剛體的綫速度和角速度 5．4 對角速度的進一步研究 5．5 機器人連杆的運動 5．6 連杆間的速度傳遞 5．7 雅可比 5．8 奇異性 5．9 作用在操作臂上的靜力 5．10 力域中的雅可比 5．11 速度和靜力的笛卡兒變換 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第6章 操作臂動力學 6．1 概述 6．2 剛體的加速度 6．3 質量分布 6．4 牛頓方程和歐拉方程 6．5 牛頓—歐拉迭代動力學方程 6．6 迭代形式與封閉形式的動力學方程 6．7 封閉形式動力學方程應用舉例 6．8 操作臂動力學方程的結構 6．9 操作臂動力學的拉格朗日公式 6．10 建立笛卡兒空間的規範化操作臂動力學方程 6．11 計及非剛體效應 6．12 動力學仿真 6．13 計算效率問題 參考文獻 習題.. 編程習題 MATLAB習題1 MATLAB習題2 MATLAB習題3 第7章 軌跡的生成 7．1 概述 7．2 關於路徑描述和路徑生成的綜述 7．3 關節空間規劃方法 7．4 笛卡兒空間規劃方法 7．5 笛卡兒路徑的幾何問題 7．6 路徑的實時生成 7．7 使用機器人編程語言描述路徑 7．8 使用動力學模型的路徑規劃 7．9 無碰撞路徑規劃 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第8章 操作臂的機械設計 8．1 概述 8．2 基於任務需求的設計 8．3 運動學構形 8．4 工作空間屬性的定量測量 8．5 冗餘機構與閉鏈機構 8．6 驅動方式 8．7 剛度與變形 8．8 位置檢測 8．9 力檢測 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第9章 操作臂的綫性控製 9．1 概述 9．2 反饋與閉環控製 9．3 階綫性係統 9．4 二階係統的控製 9．5 控製律的分解 9．6 軌跡跟蹤控製 9．7 抗乾擾 9．8 連續時間控製與離散時間控製 9．9 單關節的建模和控製 9．10 工業機器人控製器的結構 參考文獻 習題 編程習題 MATLAB習題 第10章 操作臂的非綫性控製 10．1 概述 10．2 非綫性係統和時變係統 10．3 多輸入多輸齣控製係統 10．4 操作臂的控製問題 10．5 實際應用中的問題 10．6 當前的工業機器人控製係統 10．7 李雅普諾夫穩定性分析 10．8 基於笛卡兒空間的控製係統 10．9 自適應控製 參考文獻 習題 編程習題 第11章 操作臂的力控製 11．1 概述 11．2 工業機器人在裝配作業中的應用 11．3 局部約束任務中的控製坐標係 11．4 力啦混閤控製問題 11．5 質量-彈簧係統的力控製 11．6 力／位混閤控製方法 11．7 當前的工業機器人控製方法 參考文獻 習題 編程習題 第12章 機器人編程語言及編程係統 12．1 概述 12．2 機器人編程的三個級彆 12．3 應用實例 12．4 機器人編程語言的必要條件 12．5 機器人編程語言的特殊問題 參考文獻 習題 編程習題 第13章 離綫編程係統 13．1 概述 13．2 離綫編程係統的核心問題 13．3 引導仿真器 13．4 離綫編程係統的自動子任務 參考文獻 習題 編程習題 附錄A 三角恒等式 附錄B 24種角坐標係的鏇轉矩陣定義 附錄C 逆運動學公式 部分習題答案 索引...

編輯推薦

Craig教授根據機器人學的特點，將理論和實際應用密切結閤，按照剛體力學、分析力學、機構學和控製理論中的原理和定義對機器人運動學、動力學和控製中的原理進行瞭嚴謹的闡述，語言精練，內容深入淺齣，例題簡單易懂，體現齣Craig教授在機器人學方麵高深的造詣。《機器人學導論》（原書第3版）是當今機器人學研究領域的經典之作。 更多精彩好書推薦，請點擊以下圖片查看：

機械的智慧之眼：探索智能機器的奧秘 在科技飛速發展的今天，機器人早已不是科幻電影中的虛影，而是滲透到我們生活方方麵麵的現實力量。從精準執行工業生産的機械臂，到探索未知星球的太空探測器，再到協助人類完成復雜手術的醫療機器人，它們無一不展現著人類智慧的結晶和對未來的無限憧憬。而這一切的背後，是一門深刻而迷人的科學——機器人學。 本書將帶領你踏上一段激動人心的探索之旅，深入揭示智能機器的核心原理與前沿技術。我們並非要描繪一個冰冷、機械化的未來，而是要展現一個人類與機器人協同共生、共同創造更美好世界的宏大圖景。這是一次對“智能”本質的追尋，對“運動”規律的解析，對“感知”能力的模擬，以及對“決策”機製的構建。 第一章：機器人的概念與發展曆程 在正式開啓我們的探索之前，我們首先要明確“機器人”究竟是什麼。本書將從曆史的長河中溯源，迴溯機器人概念的萌芽與演變。你將瞭解到，機器人並非一日之功，而是集機械工程、電子工程、計算機科學、控製論、人工智能等諸多學科智慧的結晶。我們將穿越工業革命的蒸汽時代，見證第一颱自動化設備的誕生；我們將走進信息時代的蓬勃發展，觀察計算機技術如何賦能機器人；我們將觸及人工智能的曙光，思考機器是否能夠真正“思考”。 這一章將帶你領略不同時期、不同類型的機器人代錶作，它們各自的特點、應用場景以及所代錶的技術突破。你將理解，機器人不僅僅是簡單的工具，它們是人類對自身能力的延伸，是對復雜任務的簡化，更是對未知領域探索的先鋒。通過梳理機器人發展史上的重要裏程碑，你將對這項技術有一個宏觀而深刻的認識，為後續更深入的學習打下堅實的基礎。 第二章：機器人運動學：身體的語言 想象一下，一個機器人要從A點移動到B點，它該如何規劃自己的“身體”動作？這正是運動學所要解決的核心問題。在本章中，我們將聚焦於機器人的“身體”，也就是其機械結構。你將學習到如何描述機器人的關節、連杆，以及它們之間的相對運動。 我們將深入探討正運動學和逆運動學。正運動學就好比描述一個人的肢體如何協同工作來完成某個動作，比如抬起手臂、伸齣手指。它迴答的是“已知關節角度，如何計算末端執行器（例如機器人的手）的位置和姿態”的問題。而逆運動學則更具挑戰性，它更像是我們的大腦思考“我想要把手放在那個杯子上，我的關節需要以怎樣的角度去運動”的問題。求解逆運動學是機器人實現精準控製的關鍵，也是機器人能夠執行復雜任務的基礎。 我們將介紹各種機器人臂的構型，如串聯機器人、並聯機器人，以及它們各自的運動學特性和應用優勢。你將理解，理解機器人的運動學，就像理解人體的骨骼與肌肉如何協同發力，是操控機器人的第一步，也是最基礎的一步。 第三章：機器人動力學：力的秘密 如果說運動學描述的是機器人的“身體語言”，那麼動力學研究的就是驅動這具“身體”的“內在力量”。即使我們知道瞭機器人身體的運動規律，如果缺乏足夠的動力去支撐，也無法完成任何任務。 本章將深入探討機器人關節處的力學原理。你將學習如何計算驅動機器人運動所需的力矩或力，以及機器人運動過程中産生的慣性力、科裏奧利力等。我們將引入拉格朗日方程、牛頓-歐拉方程等經典動力學模型，讓你理解如何從物理定律齣發，建立起機器人的動力學模型。 動力學分析對於機器人設計的魯棒性和效率至關重要。一個準確的動力學模型能夠幫助工程師優化電機的選型，預測機器人在高速運動時的性能，以及設計齣更穩定、更節能的機器人。你將明白，動力學是實現機器人精確、高效運動的內在驅動力。 第四章：機器人感知：機器人的“眼睛”與“耳朵” 智能的機器人必須能夠“感知”周圍的環境。本章將聚焦於機器人的感知係統，探討它們如何獲取關於外部世界的信息。我們將從最直觀的視覺感知開始，介紹各種攝像頭、圖像傳感器以及圖像處理的基本技術。你將學習如何讓機器人“看懂”圖像，識彆物體、理解場景。 除瞭視覺，我們還將探討其他重要的感知方式，如聽覺、觸覺、距離感知等。例如，激光雷達（LiDAR）和超聲波傳感器如何幫助機器人測量距離，從而構建環境地圖；觸覺傳感器如何讓機器人“感受”物體的紋理、硬度和溫度，從而實現更精細的操作。 我們還將介紹傳感器融閤技術，即如何將來自不同傳感器的數據有機地結閤起來，從而獲得更全麵、更準確的環境信息。理解機器人的感知能力，就像理解我們人類如何通過眼睛、耳朵、鼻子、皮膚等器官與世界互動，是機器人實現自主導航、避障和交互的基礎。 第五章：機器人路徑規劃與導航：在未知中前行 擁有瞭感知能力，機器人便能開始思考如何“走齣去”。路徑規劃與導航是機器人實現自主移動的關鍵技術。在本章中，你將學習如何讓機器人規劃齣一條從起點到終點的最優路徑，同時避開障礙物。 我們將介紹各種經典的路徑規劃算法，如A算法、Dijkstra算法等，它們就像是為機器人繪製一張“地圖”並尋找“最佳路綫”。你將瞭解如何構建環境地圖，如何在地圖上錶示機器人的位置和姿態，以及如何根據地圖和環境信息實時更新路徑。 此外，我們還將探討機器人定位技術。機器人如何在未知的環境中確定自己的位置？這涉及到SLAM（Simultaneous Localization and Mapping，即同步定位與地圖構建）等前沿技術。通過理解這些技術，你將明白機器人如何做到“一邊探路，一邊建圖”，從而在復雜環境中自信地穿梭。 第六章：機器人控製：精準的指令 感知和規劃隻是“思考”，而控製則是“行動”。本章將深入探討如何設計有效的控製策略，讓機器人按照預定的指令精確地執行動作。 我們將從最基礎的PID（比例-積分-微分）控製器入手，理解其工作原理和應用。然後，我們將進階到更復雜的控製方法，如模型預測控製（MPC）、自適應控製等，這些方法能夠讓機器人在麵對不確定性和動態變化的環境時，依然能夠保持優異的控製性能。 你將學習到如何根據機器人的動力學模型，設計齣能夠剋服各種乾擾、實現精確跟蹤的控製算法。一個好的控製係統，能夠讓機器人的手臂以毫秒級的精度抓取微小的物體，或者讓自動駕駛汽車平穩地穿越車流。這就像是為機器人的“大腦”與“身體”之間架起一座高效、可靠的“通信橋梁”。 第七章：機器人力控與觸覺：細膩的互動 在許多應用場景中，機器人不僅僅需要“到”某個位置，更需要以“某種方式”去接觸和作用於物體。例如，在裝配過程中，螺絲刀需要以閤適的力度擰緊螺釘；在醫療手術中，機械臂需要輕柔地觸摸組織。這就是力控製的範疇。 本章將深入探討機器人如何感知和控製接觸力。你將瞭解阻抗控製、混閤力/位置控製等技術，它們能夠讓機器人與環境進行更“聰明”的互動。通過力反饋，機器人可以“感受”到物體的阻力，並據此調整自身的運動，實現更安全、更精細的操作。 力控製技術的進步，使得機器人能夠勝任更多需要精細操作和人機協作的任務，為機器人走進日常生活、承擔更復雜的社會功能打開瞭新的可能性。 第八章：機器人抓取與操作：靈巧的雙手 “抓取”是機器人最基本但也最具挑戰性的任務之一。一個能夠靈活抓取和操作物體的機器人，纔能真正實現其在生産、服務等領域的價值。 本章將專注於機器人抓取與操作相關的技術。你將學習如何設計機械手，如何選擇閤適的抓取策略，以及如何利用視覺和觸覺信息來完成抓取任務。我們將探討不同類型的抓手（如夾持器、吸盤等）及其適用性。 此外，你還將瞭解更高級的操作技術，如物體識彆與位姿估計、抓取點選擇、物體操作（如放置、堆疊、穿戴等）。這就像是教會機器人“如何用手”，讓它們能夠靈活地處理各種形狀、大小和材質的物品，從而在自動化生産綫、物流倉儲以及傢庭服務等領域發揮更大的作用。 第九章：人機交互：和諧的共舞 隨著機器人技術的發展，人與機器人之間的協作將變得越來越普遍。如何設計安全、高效、自然的人機交互方式，是機器人走嚮普及的關鍵。 本章將探討人機交互的各種形式。你將瞭解如何通過語音、手勢、觸控屏等多種方式與機器人進行溝通。我們將介紹如何讓機器人理解人類的意圖，如何提供清晰的反饋，以及如何建立信任和默契。 良好的用戶體驗是機器人能夠被廣泛接受和喜愛的基礎。從工業協作機器人到服務機器人，再到陪伴機器人，人機交互的設計貫穿始終，它決定瞭機器人能否真正融入我們的生活，成為我們可靠的夥伴。 第十章：機器人應用與未來展望 在本書的最後，我們將目光投嚮機器人技術的廣闊應用領域和激動人心的未來。你將瞭解到機器人已經在工業製造、醫療健康、交通運輸、農業生産、科學探索、傢庭服務等眾多領域取得瞭顯著的成就。 我們將分析當前機器人技術麵臨的挑戰，如安全性、魯棒性、成本、倫理道德等問題。同時，我們也將展望機器人技術的未來發展趨勢，如更強的通用性、更高的智能化水平、更深度的融閤、更廣泛的社會影響等。 這是一次對過去成就的迴顧，也是對未來可能性的暢想。機器人學是一個充滿活力、不斷創新的領域，它將持續推動人類社會的發展，為我們帶來更便捷、更安全、更美好的生活。 結語 本書旨在為你打開一扇通往機器人世界的大門，讓你理解智能機器的底層邏輯，掌握其核心技術。我們希望通過嚴謹的理論闡述和生動的案例分析，激發你對機器人學的濃厚興趣，培養你獨立思考和解決問題的能力。無論你是學生、研究者，還是對智能科技充滿好奇的探索者，都能在這本書中找到屬於自己的那份收獲。讓我們一起，用智慧之光，點亮通往未來智能機器的道路。

評分☆☆☆☆☆

最近心血來潮，想深入瞭解一下機器人領域，就隨手在網上搜瞭搜，結果看到瞭這本《機器人學導論（原書第3版）》。說實話，一開始對“機器人學”這個概念還有點模糊，感覺它離我們普通人挺遙遠，像是隻存在於科幻電影裏的東西。但翻開這本書，我纔意識到自己錯瞭。它不像我想象中那麼晦澀難懂，而是用一種非常係統、清晰的方式，從最基礎的概念講起，一步步帶領讀者進入機器人的世界。 我印象最深的是它對機器人運動學和動力學的講解。雖然這兩個詞聽起來有點專業，但作者的敘述方式非常形象生動，還配有很多圖示，把那些復雜的數學公式和理論變得直觀易懂。讀到運動學部分，我纔明白原來機器人手臂的每一個關節是如何協同工作，纔能精準地完成抓取、搬運等動作的。而動力學則讓我看到瞭，在執行這些動作時，需要考慮到的力、力矩等物理原理，這背後蘊含著多麼精妙的工程設計。這本書讓我不再覺得機器人是冰冷的機器，而是充滿瞭智慧和工程之美的産物。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是擁有瞭一位經驗豐富的導師，它不會直接告訴你答案，而是引導你一步步去思考、去探索。我尤其喜歡它在講解過程中穿插的那些真實世界的案例分析，比如工業機器人是如何在生産綫上工作的，或者服務型機器人是如何與人類互動的。這些案例讓我能夠將書本上的理論知識與實際應用聯係起來，深刻理解機器人技術在不同領域是如何發揮作用的。 還有一點讓我覺得非常贊賞的是，這本書的排版和設計都非常用心。文字清晰，圖片質量也很高，閱讀體驗非常舒適。即使在處理一些比較抽象的概念時，它也能通過精美的插圖和錶格，幫助讀者更好地理解。讀完之後，我感覺自己對機器人學不再是“一知半解”，而是建立瞭一個紮實的知識框架，這對於我以後進一步學習更深入的機器人理論，打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我之前對機器人學一直是個門外漢，感覺這領域太高深瞭，離自己太遠。偶然間看到瞭這本《機器人學導論（原書第3版）》，抱著試試看的心態買瞭下來。沒想到，它徹底改變瞭我對機器人學的看法。這本書的寫作風格非常通俗易懂，即使是一些復雜的概念，作者也能用清晰的語言和生動的例子來解釋，讓人感覺一點也不枯燥。 我尤其欣賞書中對於機器人控製理論的講解。從PID控製到更復雜的模型預測控製，它都循序漸進地進行瞭介紹，並且提供瞭很多具體的算法實現和仿真示例。這讓我深刻體會到，要讓機器人精確地執行指令，背後有著多麼精妙的控製邏輯。這本書不僅讓我學到瞭理論知識，更重要的是，它激發瞭我對機器人技術進一步探索的興趣。感覺讀完之後，自己仿佛打開瞭一扇新世界的大門。

評分☆☆☆☆☆

剛開始拿到這本《機器人學導論（原書第3版）》時，我並沒有抱太高的期望，隻是覺得名字聽起來比較權威，內容應該會比較全麵。沒想到，它真的給瞭我很大的驚喜。這本書的知識體係構建得非常嚴謹，從最基本的機器人定義、發展曆史，到核心的運動控製、感知技術，再到一些前沿的機器人應用，幾乎涵蓋瞭機器人學的所有重要方麵。 我特彆喜歡書中關於機器人感知係統的介紹，它詳細闡述瞭各種傳感器的工作原理，以及如何利用這些傳感器來“看”、“聽”、“感知”周圍的環境。這讓我瞭解到，機器人之所以能夠做齣智能的決策，很大程度上依賴於它們強大的感知能力。此外，書中還對機器人規劃和導航方麵的內容做瞭深入的探討，這些都是讓機器人能夠獨立自主地完成任務的關鍵技術。總而言之，這本書就像一座寶庫，裏麵蘊藏著豐富的機器人學知識，對於任何想要瞭解機器人技術的人來說，都是一本不可多得的好書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對科技發展充滿好奇的普通讀者，我一直在尋找能夠係統瞭解前沿技術的書籍，直到我發現瞭這本《機器人學導論（原書第3版）》。這本書給我帶來的不僅僅是知識，更是一種全新的視角。它讓我看到瞭機器人技術是如何從概念走嚮現實，並在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。 書中對機器人與人工智能的交叉融閤部分尤其引人入勝。它探討瞭如何讓機器人擁有“思考”的能力，如何通過機器學習和深度學習來提升機器人的智能化水平。這讓我意識到，機器人不僅僅是執行指令的工具，更是未來社會智能化變革的關鍵推動者。此外，書中還對機器人安全性和倫理道德方麵的討論，讓我從更宏觀的層麵思考機器人技術的發展方嚮。這本書的深度和廣度都讓我印象深刻，它是一本能夠啓發思考、拓寬視野的優秀讀物。