机器人与数字人：基于MATLAB的建模与控制

图书标准信息

• 作者 张永德 译
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2017-06
• 版次 1
• ISBN 9787111565543
• 定价 119.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 394页
• 丛书 机器人学译丛

【内容简介】

本书提供了一系列多元且实用的工具，可用于复杂机器人系统的建模和控制，以及数字人的建模和运动生成。书中首先介绍机器人运动学的数学原理和控制系统设计，然后将机器人算法和建模过程向更高维度、更大规模和更复杂的研究领域——数字人建模——推进。全书包含大量MATLAB代码和可视化图形示例，读者可跟随讲解内容在MATLAB中创建3D机器人模型和数字人模型，并通过实时动画操作模型。本书适合机器人相关工程类专业的高年级本科生和研究生学习，同时也可作为机器人和数字人研发者及工程师的参考指南。

【目录】

A Journey from Robot to Digital Human: Mathematical Principles and Applications with MATLAB Programming
译者序
前言
第1章机器人和数字人建模概述1
1.1机器人的发展历程: 过去、现在和未来1
1.2数字人建模：历史、成就和新挑战5
1.3借助机器人分析方法进行数字人建模7
参考文献8
第2章数学基础10
2.1向量、坐标变换和空间描述10
2.2李群和李代数13
2.3指数映射和k过程15
2.4对偶数、对偶向量及代数形式19
2.4.1对偶环微积分21
2.4.2对偶向量和对偶矩阵23
2.4.3单位旋量和特殊正交对偶矩阵25
2.5外代数简介27
习题29
参考文献31
第3章刚体运动的表示32
3.1平移和旋转32
3.2线速度和角速度38
3.3位置和方向的统一表示42
3.4切空间和雅可比矩阵变换48
习题52
参考文献54
第4章机器人运动学和静力学55
4.1DH法55
4.2刚体运动的齐次变换57
4.3运动学反解62
4.4雅可比矩阵和微分运动68
4.5对偶变换73
4.6机器人静力学77
4.7计算机仿真实践85
4.7.1斯坦福机器人运动85
4.7.2工业机器人模型及其运动86
习题87
参考文献90
第5章冗余机器人和混联机器人系统91
5.1广义逆矩阵91
5.2冗余机器人93
5.3混联机器人系统105
5.4并联机构的运动学建模110
5.4.1Stewart平台110
5.4.2雅可比方程和对偶原理117
5.4.33＋3自由度混联机器人手臂建模和分析124
5.5计算机仿真实践132
习题134
参考文献136
第6章机器人手臂数字样机和3D动画138
6.1MATLAB中的基本曲面绘制和数据结构138
6.2机器人手臂的数字化建模和装配145
6.3运动规划和3D动画149
习题152
参考文献153
第7章机器人动力学：建模和方程154
7.1机器人动力学的几何解释154
7.2牛顿欧拉算法157
7.3拉格朗日方程162
7.4惯性矩阵的确定163
7.5位形流形和等距嵌入171
7.5.1度量分解和流形嵌入172
7.5.2位形流形的等距嵌入178
7.5.3组合等距嵌入和结构矩阵180
7.5.4最小等距嵌入和等距化181
7.6简洁动力学方程191
习题193
参考文献193
第8章机器人系统控制196
8.1路径规划和轨迹跟踪196
8.2独立关节伺服控制199
8.3输入/输出映射和系统可逆性203
8.3.1输入/输出映射和相对度的概念203
8.3.2系统的可逆性及应用207
8.4精确线性化和可线性化理论208
8.4.1对合性和完全可积性209
8.4.2输入状态线性化过程210
8.4.3输入/输出线性化过程213
8.4.4输入/输出通道的动态扩展217
8.4.5线性子系统和内部动态220
8.4.6零动态和最小相位系统222
8.5机器人系统动态控制232
8.5.1李雅普诺夫稳定性理论233
8.5.2设定点稳定性和轨迹跟踪控制策略237
8.6多级联系统反推控制器设计239
8.6.1李雅普诺夫直接法控制器设计239
8.6.2反推递推法控制器设计242
8.7机器人自适应控制系统248
8.8计算机仿真实践260
8.8.13关节类斯坦福机器人手臂动力学建模和控制260
8.8.2欠驱动机器人系统建模和控制261
8.8.3并联机器人动力学建模和控制262
习题263
参考文献266
第9章数字人建模：运动学和静力学268
9.1局部与全局运动学模型和运动类型268
9.2五点模型的局部和全局雅可比矩阵280
9.3运动范围和力的范围284
9.3.1人体结构体系基本概念284
9.3.2人体运动系统概述285
9.3.3运动范围和关节舒适区287
9.3.4关节力的范围289
9.4数字人静力学293
9.4.1关节力矩分布和平衡法则293
9.4.2由重力产生的关节力矩分布300
9.5姿态优化准则304
9.5.1关节舒适准则305
9.5.2对接关节力矩分布准则305
9.5.3最小做功的目标312
习题312
参考文献313
第10章数字人建模：三维实体模型和运动生成315
10.1利用MATLAB建立人体模型315
10.2手部模型和数字传感325
10.3运动规划和定量描述334
10.4人体基本运动分析：行走、奔跑和跳跃342
10.5数字人现实运动生成344
习题358
参考文献358
第11章数字人建模：动力学和交互式控制360
11.1动力学模型、算法及实现360
11.2δ力激励和步态动力学364
11.3模拟汽车碰撞中的数字人动力学运动366
11.4简易爆炸装置中的人体模型动力学建模和分析372
11.5车辆主动系统的动态交互式控制376
11.5.1车辆主动约束系统建模和控制377
11.5.2主动悬挂系统模型和人机交互控制383
11.6数字人建模展望384
习题386
参考文献386
索引388