目录



<p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p>目录</p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p>第1章绪论</p> <p> </p> <p>1.1机器人的出现</p> <p> </p> <p>1.1.1机器人的发展</p> <p> </p> <p>1.1.2现代意义上的机器人</p> <p> </p> <p>1.2机器人的定义、组成和特征</p> <p> </p> <p>1.2.1机器人的定义和组成</p> <p> </p> <p>1.2.2机器人的特征</p> <p> </p> <p>1.2.3机器人的开发准则</p> <p> </p> <p>1.3国内外机器人的发展</p> <p> </p> <p>1.3.1国外机器人的发展</p> <p> </p> <p>1.3.2国内机器人的发展</p> <p> </p> <p>1.4各种典型的机器人</p> <p> </p> <p>1.4.1军用机器人</p> <p> </p> <p>1.4.2工业机器人</p> <p> </p> <p>1.4.3服务机器人</p> <p> </p> <p>1.4.4仿生机器人</p> <p> </p> <p>1.4.5其他机器人</p> <p> </p> <p>1.5机器人带来的影响</p> <p> </p> <p>1.6机器人展望</p> <p> </p> <p>第2章机器人应用技术</p> <p> </p> <p>2.1机器人控制技术</p> <p> </p> <p>2.1.1机器人开环控制</p> <p> </p> <p>2.1.2机器人闭环控制</p> <p> </p> <p>2.1.3机器人PID控制</p> <p> </p> <p>2.1.4助老机器人的开、闭环控制系统设计实例</p> <p> </p> <p>2.2机器人定位技术</p> <p> </p> <p>2.2.1基于航迹推算的定位方法</p> <p> </p> <p>2.2.2基于地图的定位方法</p> <p> </p> <p>2.2.3基于视觉的定位方法</p> <p> </p> <p>2.3机器人基于多传感器的信息融合技术</p> <p> </p> <p>2.3.1多传��器信息融合技术的定义</p> <p> </p> <p>2.3.2多传感器信息处理的典型方法</p> <p> </p> <p>2.3.3多传感器的分布格局</p> <p> </p> <p>2.4机器人模糊控制技术</p> <p> </p> <p>2.4.1模糊控制的发展</p> <p> </p> <p>2.4.2模糊控制的定义</p> <p> </p> <p>2.4.3模糊控制的特点</p> <p> </p> <p>2.4.4模糊控制的应用</p> <p> </p> <p>2.5机器人路径规划技术</p> <p> </p> <p>2.5.1机器人路径规划的定义</p> <p> </p> <p>2.5.2实现机器人路径规划的方法模型</p> <p> </p> <p>第3章机器人系统设计基础</p> <p> </p> <p>3.1行走机构设计</p> <p> </p> <p>3.1.1足式行走机构</p> <p> </p> <p>3.1.2履带式行走机构</p> <p> </p> <p>3.1.3轮式行走机构</p> <p> </p> <p>3.2底盘结构设计</p> <p> </p> <p>3.2.1底盘材料及结构选择</p> <p> </p> <p>3.2.2基于轮式机器人的底盘结构分析</p> <p> </p> <p>3.3电动机选型</p> <p> </p> <p>3.3.1步进电动机简介</p> <p> </p> <p>3.3.2步进电动机选型</p> <p> </p> <p>3.3.3直流电动机简介</p> <p> </p> <p>3.3.4直流电动机选型</p> <p> </p> <p>3.4机械臂机构设计</p> <p> </p> <p>3.4.1机械臂的分类</p> <p> </p> <p>3.4.2机械臂的作用</p> <p> </p> <p>3.4.3机械臂设计要求</p> <p> </p> <p>3.5机器人整体结构材料的选择原则</p> <p> </p> <p>3.6机器人软件系统设计</p> <p> </p> <p>3.6.1机器人软件系统设计概要</p> <p> </p> <p>3.6.2机器人软件系统总体设计</p> <p> </p> <p>3.6.3机器人软件系统开发工具简介</p> <p> </p> <p>3.6.4机器人软件系统开发工具的分类</p> <p> </p> <p>第4章智能车机器人本体设计</p> <p> </p> <p>4.1智能车的底盘安装设计</p> <p> </p> <p>4.1.1智能车的底盘部分组成</p> <p> </p> <p>4.1.2智能车的底盘安装过程</p> <p> </p> <p>4.1.3车轮部件的特点</p> <p> </p> <p>4.2系统硬件组成及安装说明</p> <p> </p> <p>4.2.1直流电动机及驱动模块的选型</p> <p> </p> <p>4.2.2电源及稳压模块的选取</p> <p> </p> <p>4.2.3主控模块</p> <p> </p> <p>4.2.4传感器模块</p> <p> </p> <p>4.3智能车的机械臂设计</p> <p> </p> <p>4.3.1机械臂材料选择</p> <p> </p> <p>4.3.2机械臂结构特征</p> <p> </p> <p>4.4基于C语言的控制程序编写实例</p> <p> </p> <p>4.4.1智能车开环控制及程序设计</p> <p> </p> <p>4.4.2智能车闭环控制及程序设计</p> <p> </p> <p>4.4.3声呐传感器的控制程序设计</p> <p> </p> <p>4.4.4红外传感控制程序</p> <p> </p> <p>4.4.5火焰传感控制程序</p> <p> </p> <p>4.4.6电子罗盘控制程序</p> <p> </p> <p>4.4.7智能车的机械臂控制实例</p> <p> </p> <p>4.5智能车的车身结构设计</p> <p> </p> <p>4.5.1车身模块组成</p> <p> </p> <p>4.5.2车身零部件材料的选择</p> <p> </p> <p>4.5.3车身模块的安装过程</p> <p> </p> <p>4.5.4智能车的整体机械结构</p> <p> </p> <p>第5章机器人视觉系统</p> <p> </p> <p>5.1机器人视觉简介</p> <p> </p> <p>5.1.1机器人视觉相关定义</p> <p> </p> <p>5.1.2机器人视觉基本原理</p> <p> </p> <p>5.1.3机器人视觉要求</p> <p> </p> <p>5.1.4机器人视觉应用</p> <p> </p> <p>5.2摄像机模型</p> <p> </p> <p>5.2.1单目视觉模型</p> <p> </p> <p>5.2.2双目视觉模型</p> <p> </p> <p>5.3图像处理技术</p> <p> </p> <p>5.3.1图像处理技术简介</p> <p> </p> <p>5.3.2图像采集</p> <p> </p> <p>5.3.3图像格式转换</p> <p> </p> <p>5.3.4图像处理软件简介</p> <p> </p> <p>5.4滤波算法简介</p> <p> </p> <p>5.4.1常见的滤波方法</p> <p> </p> <p>5.4.2滤波电路的分类</p> <p> </p> <p>5.4.3智能车的复合滤波算法实验研究实例</p> <p> </p> <p>5.5基于摄像头路径识别的智能车控制系统设计</p> <p> </p> <p>5.5.1硬件结构与方案设计</p> <p> </p> <p>5.5.2控制策略</p> <p> </p> <p>5.5.3电动机转向控制及转速调节</p> <p> </p> <p>第6章机器人传感器技术</p> <p> </p> <p>6.1传感器的作用</p> <p> </p> <p>6.2传感器的分类</p> <p> </p> <p>6.3内部传感器</p> <p> </p> <p>6.3.1电位器</p> <p> </p> <p>6.3.2编码器</p> <p> </p> <p>6.3.3陀螺仪</p> <p> </p> <p>6.3.4电子罗盘</p> <p> </p> <p>6.3.5GPS</p> <p> </p> <p>6.4外部传感器</p> <p> </p> <p>6.4.1接近开关</p> <p> </p> <p>6.4.2光电开关</p> <p> </p> <p>6.4.3红外传感器</p> <p> </p> <p>6.4.4超声波传感器</p> <p> </p> <p>6.5传感器的检测</p> <p> </p> <p>6.5.1位置和角度检测</p> <p> </p> <p>6.5.2速度和角速度的测量</p> <p> </p> <p>6.5.3加速度和角加速度的测量</p> <p> </p> <p>6.5.4姿态检测</p> <p> </p> <p>6.6驱动器</p> <p> </p> <p>6.7传感器编程应用案例</p> <p> </p> <p>6.8小结</p> <p> </p> <p>第7章机器人系统仿真</p> <p> </p> <p>7.1基于SolidWorks的智能车建模</p> <p> </p> <p>7.1.1零部件的绘制方法</p> <p> </p> <p>7.1.2底盘模块的三维建模</p> <p> </p> <p>7.1.3机械臂的建模</p> <p> </p> <p>7.1.4智能车的虚拟装配</p> <p> </p> <p>7.2机器人仿真系统</p> <p> </p> <p>7.2.1机器人仿真应用</p> <p> </p> <p>7.2.2机器人仿真概念</p> <p> </p> <p>7.3搭建机器人仿真模型</p> <p> </p> <p>7.3.1Model Builder简介</p> <p> </p> <p>7.3.2导入机器人仿真模型</p> <p> </p> <p>7.3.3构建机器人仿真模型</p> <p> </p> <p>7.4机器人仿真</p> <p> </p> <p>7.4.1Simulator Project简介</p> <p> </p> <p>7.4.2拼装机器人仿真模型</p> <p> </p> <p>7.4.3构建机器人模型</p> <p> </p> <p>7.5搭建机器人仿真环境</p> <p> </p> <p>7.5.1LabVIEW简介</p> <p> </p> <p>7.5.2创建仿真场景模型</p> <p> </p> <p>7.5.3创建仿真环境</p> <p> </p> <p>7.6典型机器人仿真案例分析</p> <p> </p> <p>7.7小结</p> <p> </p> <p>第8章机器人系统开发</p> <p> </p> <p>8.1myRIO简介</p> <p> </p> <p> </p> <p>8.2创建项目</p> <p> </p> <p>8.2.1创建LabVIEW项目</p> <p> </p> <p>8.2.2添加FPGA目标</p> <p> </p> <p>8.3部署应用程序</p> <p> </p> <p>8.3.1NI myRIO与LabVIEW</p> <p> </p> <p>8.3.2NI LabVIEW RIO架构简介</p> <p> </p> <p>8.3.3部署应用程序至实时控制器</p> <p> </p> <p>8.4基于myRIO的视觉应用案例</p> <p> </p> <p>8.4.1视觉小车的电气系统规划</p> <p> </p> <p>8.4.2算法设计思想及流程</p> <p> </p> <p>8.4.3图像采集模块</p> <p> </p> <p>8.4.4图像处置与阐述模块</p> <p> </p> <p>8.4.5视觉小车抓取过程</p> <p> </p> <p>8.4.6LabVIEW嵌入式开发模块技术要点</p> <p> </p> <p>8.5小结</p> <p> </p> <p>参考文献</p>显示全部信息前 言

前言

有史以来,人类就在幻想着制造一种与人相似的能独自动作的东西,一种能灵活地完成特定操作和运动任务,并可再编程序的多功能操作器。机器人的出现将人类的幻想慢慢变成现实。现代机器人有两个特点:一是有类似于人的肢体功能,可实现空间多自由度运动;二是具有思维学习能力,能灵活适应工作情况、条件的变化。机器人的发展与计算机的发展有密切关系,虽然20世纪50年代出现了现代机器人的原型,20世纪60年代也有了实用的机器人,但其发展极其缓慢;直到20世纪70年代微型计算机出现后,机器人技术才得到蓬勃发展。<p> </p> <p> </p> <p>前言</p> <p> </p> <p>有史以来,人类就在幻想着制造一种与人相似的能独自动作的东西,一种能灵活地完成特定操作和运动任务,并可再编程序的多功能操作器。机器人的出现将人类的幻想慢慢变成现实。现代机器人有两个特点: 一是有类似于人的肢体功能,可实现空间多自由度运动; 二是具有思维学习能力,能灵活适应工作情况、条件的变化。机器人的发展与计算机的发展有密切关系,虽然20世纪50年代出现了现代机器人的原型,20世纪60年代也有了实用的机器人,但其发展极其缓慢; 直到20世纪70年代微型计算机出现后,机器人技术才得到蓬勃发展。</p> <p>机器人的发展大致分为三个阶段: **阶段为固定程序和遥控式机器人; 第二阶段为可编程序和示教再现式机器人; 第三阶段为智能机器人。机器人是离散型生产过程自动化的必然产物,特别是在危险、有害、单调、孤寂、狭小的环境下,由机器人完成工作显得更优越。应用较多的是用于各种制造业的产业机器人; 服务业及家务劳动机器人应用于种植业、采掘业、建筑业等; 军事机器人应用于军事上可完成排雷、流动哨兵、操纵武器等危险工作。</p> <p>现在,机器人的应用越来越广泛,几乎渗透到社会各领域。全国高校陆续成立机器人研究**,并通过与机器人相关企业的合作,研究、开发、生产机器人,致力于将其产业化并投入到市场应用中。美国麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室主任布鲁克斯教授认为,若干年后,机器人在人们日常生活中的应用将会类似于今天的计算机。随着社会的发展,人们的生活将离不开机器人,我们的社会也将机器人化。当前大多数人了解并学习机器人的相关知识只是作为业余爱好,但在不久的将来这将会成为他们生活中的一部分。</p> <p>本书围绕当今机器人技术的发展前沿和应用,从技术发展、研发思路、关键技术、应用方法等角度分以下8章予以介绍: 绪论、机器人应用技术、机器人系统设计基础、智能车机器人本体设计、机器人视觉系统、机器人传感器技术、机器人系统仿真和机器人系统开发。书中在介绍相关技术的同时,以案例形式介绍了整个机器人系统的设计、分析、集成和应用方法,力求做到系统性、专业性和可读性相结合。本书适用于从事现代制造技术、控制技术等领域,对机器人技术感兴趣的工程技术人员,同时也可作为相关专业本、专科学生的参考书。</p> <p>本书由赵建伟(Email: 121149420@qq.com)主编,王洪燕、班钰、陈令坤、姚志广等人参编。它是关于机器人基础理论、关键技术、设计流程和工程应用等学术专题的专著,由作者在吸收和借鉴国内外相关学术理念的基础上,结合自身多年的研究经验及工作成果编著而成。在此特别感激对本书做出贡献的老师和学生们,以及美国**仪器公司。本书的完成离不开他们提供的各种资料、心得和建议,特此致谢。</p> <p>编著者2017年1月</p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p> <p> </p>显示全部信息免费在线读第3章CHAPTER 3

机器人系统设计基础




本章主要介绍了机器人的行走机构、底盘设计、机械臂设计等方面。为使读者了解机器人的整体系统组成,还从机器人的软硬件机构出发讲述了机器人部件及其材料的选取原则,为下一章基于智能车的机器人模块设计做铺垫。3.1行走机构设计所有在地面上移动的机器人都有共同的组成部分,即车轮、履带、腿足等用于推动车体在地面上进行移动的装置。配置这些车轮、履带或腿足使其发挥应有的功能称为移动系统行走机构设计。不同的移动机器人由于用途不同,其工作环境、整体结构都不尽相同,为了达到让机器人平稳而准确地运动这一目的,必须选择一种合适的行走机构。目前常用的行走机构有四种: 足式行走机构、履带式行走机构、轮式行走机构、混合或行走机构。3.1.1足式行走机构足式行走机构即所谓的步行机器人,其步行移动方式模仿人类或动物的行走机理,用腿脚走路。它不仅能在平地上行走,而且能在凹凸不平的地面上行走,甚至可以跨越障碍、上下台阶,对环境的适应性强,智能程度相对较高,具有轮式机器人无法达到的机动性和独特的优越性能。但对设计和制作者来说,步行机器人的研究**挑战性,其主要难点在于各个腿关节之间的协调控制、机身姿态控制、转向机构和转向控制、动力的有效传递和行走机构机理。足式机器人的种类很多,一般可分为两足机器人和多足机器人,如图31所示。一般将有两腿机构移动机器人叫作两足步行机器人,这种机器人基本上是近似或模仿人的下肢机构形态而制成。三足以上的机器人称为多足机器人,主要研究模仿四足和六足动物的各种步态,其具有复杂的步态规划。

图31足式行走机器人

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本教材严格参照教育部《普通高等学校本科专业目录(2012年)》;教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会规划教材;高等学校电子信息类专业系列教材:机器人技术基础,在总结教学团队丰富教学经验的基础上,从机器人应用的实际角度出发,阐述机器人技术的概念、运动和动力学规律和算法。《机器人系统设计及其应用技术》注重将机器人基础理论与应用技术相结合,力求反映国内外机器人研究领域的新进展。使工科学生能真正的将理论学习与实际相结合,完成对机器人系统的四部分(机械系统、电气系统、控制系统、软件系统)的深刻认识,并学会机器人设计的方法。掌握用“机器人技术”去观察、分析、解决问题。力争从科学前沿的高度,培养逻辑思维和创新思维能力,提高分析、解决实际工程应用问题的能力。? 易教易学 系统阐述理论的同时,注重内容的实用性和可读性,减少理论公式的繁杂数学推导,为公式赋予明确的物理含义,便于理解和运用。? 前后衔接 强调知识内容和分析方法的前后连贯性,并妥善处理好与前期课程和后续课程的衔接性。? 认知规律 从认识和理解的规律编排内容,将数学工具工程化,将抽象问题形象化,将复杂问题简单化,将零散问题系统化,并打上作者理解的“标签”。? 层次分明 以机械系统、电气系统、控制系统、软件系统四部分为主线,以具体机器人系统为纽带,对各知识层次按照由浅入深、循序渐进的方式进行划分,环环相扣,前后呼应。? 技术前沿 介绍机器人领域的新进展,激发学习兴趣,启迪创新思想。? 教学课件 配书教案(PPT)可到清华大学出版社网站本书页面下载。? 学习辅导 机器人实验教具。? 实验指导 《机器人系统设计及其应用技术实验指导手册》(赵建伟主编,提供电子版)。