机器人动力学与控制

《机器人动力学与控制》是2005年高等教育出版社出版的图书，作者是霍伟。本教材以力学理论和控制理论的全面讲述为特色。教材的重点在于用严谨而系统的方式介绍机器人动力学与控制的基本概念和主要结果。全面介绍了机器人建模与控制研究中所涉及的基本概念、算法和有代表性的结果，特别是控制方法的介绍更具全面性。全书共3章，分别是：机器人运动学，机器人动力学，机器人控制。

绪论

第一章  机器人运动学?

1.1  刚体位置与指向的确定?

1.2  机器人杆件坐标系的建立?

1.3  运动学问题?

1.4  速度问题?

1.5  加速度问题?

第二章  机器人动力学?

2.1  用Lagrange方程建立自由运动机器人的动力学方程?

2.2  用Newton?Euler方程建立自由运动机器人的动力学方程?

2.3  自由运动机器人的逆动力学算法?

2.4  自由运动机器人的正动力学算法?

2.5  机器人的最小惯性参数及其应用?

2.6  运动受限机器人模型及其它有关问题?

第三章  机器人控制

3.1  概述?

3.2  独立的PD控制

3.3  具有重力补偿的PD控制?

3.4  计算力矩法?

3.5  解出加速度控制?

3.6  机器人的最优控制

3.7  非线性解耦及任置极点方法?

3.8  基于输入?输出稳定性理论设计的机器人控制器?

3.9  机器人的自适应控制?

3.10  机器人的变结构控制?

3.11  机器人的鲁棒控制?

3.12  运动受限机器人的位置-力混合控制?

3.13  多机器人的位置-力混合控制?

习题?

参考文献

机器人动力学与麵

Robot

Dynamics

and

Control

霍 伟 编 著

高等教育出版社

内容提要

本教材以力学理论和控制理 论的全面讲述为特色。

教材的重点在于用严谨而系

统的方式介绍机器人动力学 与控制的基本概念和主要结 果

。全面介绍了机器人建模

特别是控制方法的介绍更

算法和有代表性的结果

，

与控制研究中所涉及的基本概 念

、

机器人动力学

、

机器人运动学

、

机器人控制

。

具全面性

。

全书共

3

章，

分别是

：

“

‘

‘

专业及

机械电子工程

”

机械制造及其自动

、

本书适合

控制理论与控制工程

”

也可½为从事有关研究的博士生

等专业机器人控制研究方向 的硕士研究生½用

，

化”

和工程技术人员的参考书

。

图书在版编目

CIP

)

数据

（

机器人动力学与控制

/

霍伟编著

.

一北京

:

高等教育

出版社

,2005.1

ISBN

7

04

013978

2

.

霍

…

in

①机器人

-

动力学

-

研究

生

-

教材

②机器人控制

研究生

-

教材

1

Y

.

TP

24

I

机

…

-

n

-

-

中½版本图书馆

CIP

数据核字

(

2004

)

第

119256

号

策 划 编 辑 韩 颖

责任编辑曲文利

-

责任绘图尹文军

责 任 印 制 孔 源

版式设计史新薇

封面设计李卫青

责 任 校 对 殷 然

出版发行高等教育出版社

社

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经

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-

销新华书店北京发行所

刷北京星月印刷厂

本

张

数

787

x

960

1

/

16

13.5

印

字

220

000

版印定

次 价

2005

年

1

月第

1

版

2005

年

1

月第

1

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13978

00

-

前

言

½内极为

机器人制造业与机器人学的研究一直是½际

、

近四十年来

，

机器人的应用范

得到了极其迅速的发展

.

½前

，

重视的高技术领域之一

，

½防

围已扩大到人类生产和生活的各个方面

，

极大地½响和促进了工业

、

和科技事业的发展

.

在早期的机器人研究中

，

与机器人的机械结构相比

，

其控制用计算机

的价格高且运算½力有限

，

故只½采用极简单的控制方案

，

难于满足高

高精度机器人的性½要求

.

自

20

世纪

70

年代以来

，

速

、

随着电子技术与

计算机科学的发展

，

计算机运算½力大大提高而成本不断下降

，

这就½得

人们越来越重视发展各种考虑机器人动力学模型的计算机实时控制方

以充分发挥出为完成复杂任务而设计得日益精密从而也越加昂贵的

案

，

机器人机械结构的½力

[1]

.

因此

，

在机器人研究中

，

控制系统的设计已显

得越来越重要

，

成为提高机器人性½的关键问题之一

.

由于机器人控制

涉及机器人学

、

控制理论

、

力学

、

计算机控制等多方面的知识

，

特别是这一

研究领域正处于迅速发展之中

，

大量的文献不断出现

，

这常常½得初次接

触这一领域的人感到难于入手

.

本书的目的就是为有志于从事机器人控

制研究的研究生和科技人员提供一本有价值的入门教材

.

本书中详细讲述了关于机器人运动学

、

动力学及控制的基本问题和

基础理论

，

并附有习题½为练习

.

考虑到一些研究生和科研人员对力学

不太熟悉的情况

，

书中对所用到的力学知识½做了详细推导

.

这些½有利

于读者系统而扎实地掌握机器人动力学与控制方面的基础理论

，

以便进

一步深入学习及从事有关的科研和应用工½

.

本书½为研究生教材

，

供课内

36

40

学时½用

.

课时安排为第

1

章

第

10

学时

，

2

章

12

学时

，

3

章

14

18

学时

.

书中的习题分为两类

：

第

一

类是希望在课程学习过程中完成的

，

它们或是因书中篇幅所限而未½予

以证明的一些重要结论

、

引理或推论

，

或是为牢固掌握所学知识

，

以便进

一步学习所需要做的练习

；

另一类是取自有关文献的难度较大的选做题

，

这类习题用

*

号标出

.

为了理论上的完整

，

书中

2.6

节第四部分给出了

用机器人几½参数直接确定其最小惯性参数的理论证明

.

½这部分证明

相½繁琐

，

在教学中可不讲授

，

而只要求学生学会½用相关结果即可

.

学

习本书不要求读者具有理论力学及分析力学知识

，

½要求具有运动稳定

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