应用机器人学：运动学、动力学与控制技术

本书由澳大利亚墨尔本皇家理工大学的RezaN.Jazar所著，是原书的第2版。全书分为运动学、动力学和控制技术3个部分，共15章，主要内容包括：概述、旋转运动学、定向运动学、运动运动学、正向运动学、逆向运动学、角速度、速度运动学、运动学中的数值法、加速度运动学、运动动力学、机器人动力学、路径规划、时间优控制、控制技术。本书可作为机械电子工程、电气工程、电子工程、自动控制等专业的高年级本科生、工程硕士生或博士生以及理工科大学教师的教学参考书，也可供从事机器人和自动化设备或生产线等应用开发工作的研发人员或相关工程技术人员学习和参考。

译者序

原书第2版前言

原书第1版前言

第1章  概述  1

1.1  发展历史  1

1.2  机器人元器件  2

1.2.1  连杆  2

1.2.2  关节  3

1.2.3  机械手  4

1.2.4  机械手腕  4

1.2.5  末端执行器  4

1.2.6  驱动器  5

1.2.7  传感器  5

1.2.8  控制器  5

1.3  机器人的分类  5

1.3.1  几何结构  5

1.3.2  工作空间  7

1.3.3  驱动  8

1.3.4  控制  9

1.3.5  应用  9

1.4  机器人运动学、动力学、控制概述  9

1.4.1  三元组  10

1.4.2  单位矢量  11

1.4.3  参考坐标系和坐标系统  11

1.4.4  矢量函数  13

1.5  机器人动力学问题  14

1.6  主题预览  14

1.7  机器人———多学科交叉的机器  15

1.8  本章小结  15

习题  16

第Ⅰ部分  机器人运动学

第2章  旋转运动学  21

2.1  绕全局直角坐标轴旋转  21

2.2  绕全局直角坐标轴连续旋转  27

2.3  全局翻滚角、俯仰角、偏航角  30

2.4  绕局部直角坐标轴旋转  31

2.5  绕局部直角坐标轴连续旋转  34

2.6  欧拉角  35

2.7  局部翻滚角、俯仰角、偏航角  43

2.8  局部轴对全局轴旋转  44

2.9  一般变换  46

2.10  主动变换和被动变换  51

2.11  本章小结  53

习题  54

第3章  定向运动学  62

3.1  轴角旋转  62

3.2  欧拉参数  70

3.3  欧拉参数的确定  75

3.4  四元数  77

3.5  自旋张量与旋转张量  80

3.6  表述旋转过程中的问题  82

3.6.1  旋转矩阵  83

3.6.2  角轴  84

3.6.3  欧拉角  84

3.6.4  四元数  85

3.6.5  欧拉参数  87

3.7  旋转的合成与分解  88

3.8  本章小结  92

习题  93

第4章  运动的运动学  100

4.1  刚体运动  100

4.2  齐次变换  103

4.3  逆齐次变换  109

4.4  复合齐次逆变换  114

4.5  螺旋坐标  121

4.6  逆螺旋运动  134

4.7  复合螺旋变换  136

4.8  普吕克(Plücker)坐标  139

4.9  线几何和面几何  144

4.9.1  矢量矩  144

4.9.2  角度和距离  145

4.9.3  平面和线  145

4.10  螺旋坐标和普吕克坐标  148

4.11  本章小结  149

习题  150

第5章  正向运动学  158

5.1  D-H注释  158

5.2  相邻两坐标系间的变换  164

5.3  机器人正向位置运动学  177

5.4  球形手腕  186

5.5  组装运动学  194

5.6  螺旋坐标变换  203

5.7  非D-H法  207

5.8  本章小结  212

习题  212

第6章  逆向运动学  222

6.1  解耦技术  222

6.2  逆变换技术  234

6.3  迭代技术  246

6.4  逆向运动技术比较  249

6.4.1  解的存在性和唯一性  249

6.4.2  逆向运动技术  250

6.5  奇异配置  250

6.6  本章小结  252

习题  252

第7章  角速度  260

7.1  角速度矢量及其矩阵  260

7.2  时间导数和坐标系  269

7.3  刚体速度  276

7.4  速度变换矩阵  280

7.5  齐次变换矩阵的导数  286

7.6  本章小结  292

习题  292

第8章  速度运动学  298

8.1  刚性连杆速度  298

8.2  正向速度运动学  302

8.3  雅可比生成矢量  310

8.4  逆向速度运动学  320

8.5  本章小结  326

习题  326

第9章  运动学中的数值法  333

9.1  线性代数方程  333

9.2  矩阵求逆  343

9.3  非线性代数方程  348

9.4  连杆变换矩阵中的雅可比矩阵  353

9.5  本章小结  360

习题  360

第Ⅱ部分  机器人动力学

第Ⅲ部分  机器人控制