正版现货新书 协作机器人 9787302651475 陶波、赵兴炜

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协作机器人的诞生，让更多的人接触到了机器人。与工业机器人不同，协作机器人不再是被关在围栏里、人与机器人被完全隔离的状态，而是可以与人近距离接触，与人共享工作空间，成为人类工作的好帮手。协作机器人的出现，推动了机器人进入人们的日常生活。很多同学、学者使用的第一台机器人往往是协作机器人。

因此，本书从协作机器人的角度分析了机器人的运动学、动力学、运动规划、视觉、多机协同、ROS操作系统等内容。本书的特色在于，依托MATLAB作为仿真工具，在为阅读者提供协作机器人学的基本概念与公式的同时，还附上了机器人运动仿真的MATLAB代码。读者可以通过动手复现代码，对机器人的运动产生更加直观的感受。

机器人学作为一门以线性代数为基础的课程，一方面，读者不仅要具备一定的线性代数基础，还要基本掌握数学公式的推演。另一方面，机器人更像是工具，如果想要熟练使用这门工具，需要反复对工具进行使用，解决不同的问题。因此，本书在最后一节中加入了两个机器人使用场景。场景一为人机协同装配，展现了人与机器人如何高效协作，完成了复杂任务。场景二为机器人协同穿刺，展现了如何利用机器人技术解决复杂的手术场景的任务。因此，本书以大篇幅介绍机器人程序，包括机器人的仿真程序与机器人控制使用的ROS程序。希望读者在掌握理论的同时，能够通过动手实践加深对机器人的理解，并能够利用协作机器人解决实际问题，从而产生价值。

协作机器人技术是一门综合性学科，涉及的专业范围广，限于作者的研究水平和教学经验，书中的错误和疏漏之处不可避免，恳请读者批评指正。

陶波赵兴炜2023年5月

协作机器人是指能够与人在同一场景工作的机器人。协作机器人往往具有人机协作安全性，快速示教能力，轻量化设计等特点。由于协作机器人使用方便，操作灵活，在工业，教育等领域有着广泛的运用。协作机器人可以作为机器人方向的入门课程，让读者了解机器人的现状。本书既可作为智能制造本科专业必修课程教材，也适合其他专业（如机械、控制、电气、计算机、管理、工业工程等）学生选修课程的教材。对于企业从事相关工作内容的工程师和管理人员而言，此书不失为一部有价值的向导。

陶波，男，1977年生，博士、教授、博士生导师。国家“万人计划”中组部首批“青年拔尖人才支持计划”、“长江学者奖励计划”青年长江学者、新世纪优秀人才计划。在国内外学术期刊发表论文60余篇，SCI/EI收录40余篇次，应邀参与撰写英文专著2本。先后主持国家自然科学基金5项（含重点基金1项）、国家“智能机器人”重点研发计划课题1项目等。现任中国机械工程学会机器人分会常务委员、总干事，获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、国家教学成果一等奖各1项，申请国家发明专利30余项。

第1章绪论

1．1协作机器人概述

1．2协作机器人与人机协作

1．3协作机器人结构

1．3．1协作机器人本体

1．3．2协作机器人一体化关节

1．3．3协作机器人力传感器

1．3．4协作机器人视觉传感系统

1．3．5协作机器人夹爪

1．4协作机器人的典型应用场景

1．4．1协作机器人抓取与装配

1．4．2协作机器人加工

1．4．3服务协作机器人

1．4．4移动协作机器人

第2章协作机器人运动学

2．1协作机器人运动学基础

2．1．1位置姿态与位姿的描述

2．1．2齐次变化矩阵

2．1．3DH参数描述法

2．2理想机器人运动学分析

2．2．1理想机器人正运动学

2．2．2理想机器人逆运动学

2．2．3理想机器人速度雅可比矩阵

2．2．4运动学正解MATLAB程序

2．2．5运动学逆解MATLAB程序

2．2．6雅可比矩阵MATLAB程序

2．3协作机器人运动学分析

2．3．1协作机器人运动学正解

2．3．2UR机器人运动学逆解

2．3．3UR协作机器人MATLAB程序

第3章协作机器人动力学

3．1拉格朗日法动力学建模

3．2牛顿欧拉法动力学建模

3．2．1无摩擦条件下的机器人动力学模型

3．2．2摩擦力条件下的机器人动力学模型

3．2．3机器人动力学MATLAB程序

第4章协作机器人运动规划

4．1协作机器人路径规划

4．1．1方法一： 关节空间差值规划方法

4．1．2方法二： 笛卡儿空间差值规划方法

4．2协作机器人轨迹规划

4．2．1方法一： 关节空间轨迹规划方法

4．2．2方法二： 笛卡儿空间轨迹规划方法

4．2．3关节轨迹规划MATLAB程序

4．2．4笛卡儿空间轨迹规划MATLAB程序

4．3基于控制的轨迹规划

4．3．1基于运动学模型的轨迹规划

4．3．2基于动力学模型的轨迹规划

4．3．3基于控制的轨迹规划MATLAB程序

第5章协作机器人运动控制

5．1基于运动学模型的机器人控制

5．1．1基于运动学模型的前馈控制

5．1．2基于运动学模型的反馈控制

5．1．3基于运动学模型的前馈反馈控制

5．1．4机器人运动学控制MATLAB程序

5．2基于动力学模型的机器人控制

5．2．1基于动力学模型的前馈控制

5．2．2基于动力学模型的反馈控制

5．2．3基于动力学模型的前馈反馈控制

5．2．4机器人动力学控制MATLAB程序

第6章协作机器人力控制

6．1协作机器人力控制算法

6．1．1基于运动学模型的力控制方法

6．1．2基于动力学模型的力控制方法

6．1．3机器人运动学力控制MATLAB程序

6．1．4机器人动力学力控制MATLAB程序

6．2协作机器人力位混合控制算法

6．2．1基于运动学模型的力位混合控制算法

6．2．2基于动力学模型的力位混合控制算法

6．2．3机器人动力学力控制MATLAB程序

6．2．4机器人动力学力位混合控制MATLAB程序

6．3协作机器人阻抗/导纳控制

6．3．1机器人导纳控制

6．3．2机器人阻抗控制

6．3．3机器人动力学阻抗控制MATLAB程序

第7章协作机器人视觉控制技术

7．1协作机器人视觉采集

7．1．1双目视觉系统视觉采集

7．1．2双目视觉采集MATLAB程序

7．2协作机器人的手眼关系

7．2．1眼在手外标定方法

7．2．2眼在手上标定方法

7．2．3眼在手上机器人标定MATLAB程序

7．3协作机器人视觉抓取

7．3．1机器人视觉抓取流程

7．3．2机器人视觉抓取MATLAB程序

第8章多协作机器人协同控制技术

8．1多机器人相对位置协同标定

8．2多机器人位置协同控制

8．2．1多机器人集中式控制

8．2．2集群机器人链式分布式控制

8．2．3集群机器人环式分布式控制

8．2．4多机器人协同控制MATLAB程序

8．3多机器人力交互协同控制

8．3．1多机器人力交互协同控制方法

8．3．2多机器人力交互协同控制MATLAB程序

第9章协作机器人ROS操作系统

9．1机器人操作系统ROS的组成

9．2机器人操作系统ROS编程基础

9．2．1ROS工作空间的建立

9．2．2编写ROS发布器

9．2．3编写ROS订阅器

9．3基于ROS的协作机器人操作

9．3．1机器人正运动学

9．3．2机器人逆运动学

9．3．3机器人常用的运动指令

第10章协作机器人开发案例

10．1基于协作机器人的人机协同装配

10．1．1人机协作模式的定义

10．1．2模式切换条件

10．1．3切换系统稳定性分析

10．1．4实验案例

10．2双臂协作的机器人自主穿刺

10．2．1机器人标定模型

10．2．2自标定方程组的解析解

10．2．3自标定方程的迭代解

10．2．4体外模拟自主穿刺实验

参考文献

协作机器人是指能够与人在同一场景工作的机器人。协作机器人往往具有人机协作安全性，快速示教能力，轻量化设计等特点。由于协作机器人使用方便，操作灵活，在工业，教育等领域有着广泛的运用。协作机器人可以作为机器人方向的入门课程，让读者了解机器人的现状。本书既可作为智能制造本科专业必修课程教材，也适合其他专业（如机械、控制、电气、计算机、管理、工业工程等）学生选修课程的教材。对于企业从事相关工作内容的工程师和管理人员而言，此书不失为一部有价值的向导。

陶波，男，1977年生，博士、教授、博士生导师。国家“万人计划”中组部首批“青年拔尖人才支持计划”、“长江学者奖励计划”青年长江学者、新世纪优秀人才计划。在国内外学术期刊发表论文60余篇，SCI/EI收录40余篇次，应邀参与撰写英文专著2本。先后主持国家自然科学基金5项（含重点基金1项）、国家“智能机器人”重点研发计划课题1项目等。现任中国机械工程学会机器人分会常务委员、总干事，获国家科技进步二等奖、国家技术发明二等奖、国家教学成果一等奖各1项，申请国家发明专利30余项。