機器人自動化：建模、仿真與控制基本信息

自主移動機器人尤其是無人機的興起推動了相關學科的蓬勃發(fā)展。自動化的目的是設計能夠操縱現(xiàn)有動態(tài)系統(tǒng)（汽車、飛機、經(jīng)濟系統(tǒng)等）的控制系統(tǒng)。因此受控系統(tǒng)應按如下方式構建：使物理系統(tǒng)形成回路，并配備使用智能電子器件的傳感器。雖然最初的系統(tǒng)僅服從物理定律，但是閉環(huán)系統(tǒng)的演化遵循電子元器件中內(nèi)嵌的IT程序。

本書主要闡述機器人的建模、仿真和控制方法，并通過大量習題來對基本概念和基本方法進行演繹和驗證，所涉及的理論分析采用狀態(tài)空間方法，從而可以用簡單的方式來處理普通和復雜的系統(tǒng)，包括不同類型的開關和傳感器。本書是一本講述機器人自動化的基本原理和方法的書籍，可作為高等院校機器人專業(yè)的教材，也可供從事機器人研究和產(chǎn)業(yè)化的工程技術人員閱讀。

譯者序

前言

第1章建模

11線性系統(tǒng)

12機械系統(tǒng)

13伺服電動機

14習題

15習題解答

第2章仿真

21向量場的概念

22圖形表示

221模式

222旋轉矩陣

223齊次坐標

23仿真

231歐拉法

232龍格庫塔法

233泰勒法

24習題

25習題解答

第3章線性系統(tǒng)

31穩(wěn)定性

32拉普拉斯變換

321拉普拉斯變量

322傳遞函數(shù)

323拉普拉斯變換

324輸入輸出關系

33狀態(tài)方程與傳遞函數(shù)的關系

34習題

35習題解答

第4章線性控制

41能控性和能觀性

42狀態(tài)反饋控制

43輸出反饋控制

44小結

45習題

46習題解答

第5章線性化控制

51線性化

511函數(shù)的線性化

512動態(tài)系統(tǒng)的線性化

513工作點附近的線性化

52非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性

53習題

54習題解答

術語表

參考文獻 2100433B

建模與仿真是機器人學研究的主要內(nèi)容之一，為機器人科學與技術的進步做出重要貢獻?！吨悄軝C器人系統(tǒng)建模與仿真》介紹了機器人系統(tǒng)建模與仿真的基礎理論、基本方法和常用軟件，并通過大量的研究實例，系統(tǒng)地介紹了機器人系統(tǒng)建模和仿真領域當前的一些研究成果?！吨悄軝C器人系統(tǒng)建模與仿真》共分為4篇17章。研究導論篇重點介紹了機器人系統(tǒng)仿真建模中存在的問題和方法；建模理論基礎篇重點介紹了與機器人建模密切相關的代表性基礎理論如系統(tǒng)理論、復雜性理論、反饋控制論、相似性理論、多智能體理論；仿真方法篇重點介紹了基本建模方法如基本運動學、動力學方法，特殊建模方法如數(shù)學方法、物理方法、仿生方法；仿真軟件與應用篇重點介紹了軟件仿真方法如常用軟件MATLAB/SIMULINK、COSMOS、ODE、OPENGL、ADAMS等。《智能機器人系統(tǒng)建模與仿真》以基礎理論、研究方法和方法應用為主線，穿插了多種移動機器人和操作機器人中的仿真研究和建模示例。

第1章 導論

1．1 智能機器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀簡介

1．1．1 機器人語言

1．1．2 末端操作器

1．1．3 運動學和動力學

1．1．4 機器人控制

1．1．5 多傳感系統(tǒng)技術

1．2 智能機器人系統(tǒng)的研究方法

1．2．1 隱喻方法

1．2．2 模型方法

1．2．3 數(shù)值方法

1．2．4 計算方法

1．2．5 虛擬方法

1．2．6 綜合集成方法

1．3 智能機器人系統(tǒng)建模中的問題與方法

1．3．1 機器人系統(tǒng)建模概述

1．3．2 機器人系統(tǒng)建模方法

習題

參考文獻

第2章 建?；A理論

2．1 系統(tǒng)理論

2．1．1 系統(tǒng)理論起源

2．1．2 系統(tǒng)分類

2．1．3 系統(tǒng)建模與系統(tǒng)分析

2．1．4 系統(tǒng)結構模型

2．1．5 層次分析法

2．1．6 系統(tǒng)評價

2．1．7 系統(tǒng)決策

習題

2．2 復雜性理論

2．2．1 復雜性概述

2．2．2 對復雜問題建模與仿真的重要思考

2．2．3 復雜適應系統(tǒng)理論

2．2．4 復雜系統(tǒng)微觀仿真

2．2．5 復雜系統(tǒng)的處理方法

2．2．6 綜合集成的復雜系統(tǒng)理論

2．2．7 復雜系統(tǒng)仿真

習題

2．3 反饋控制論

2．3．1 控制論概述

2．3．2 反饋控制

2．3．3 無約束線性二次反饋最優(yōu)控制問題

2．3．4 機器人組合非線性反饋控制器設計

習題

2．4 相似性理論

2．4．1 相似性理論概述

2．4．2 相似理論三大定理

2．4．3 基于相似性理論的系統(tǒng)仿真基本概念框架

2．4．4 基于相似性理論的系統(tǒng)仿真方法

2．4．5 系統(tǒng)相似的度量

2．4．6 仿真系統(tǒng)建模的相似性與復雜性

習題

2．5 多智能體理論

2．5．1 多智能體概述

2．5．2 多機器人系統(tǒng)的自主性

習題

參考文獻

第3章 智能機器人系統(tǒng)建模方法

3．1 機器人的基本模型

3．1．1 運動學模型

3．1．2 動力學模型

3．2 智能機器人系統(tǒng)的數(shù)學建模方法

3．2．1 數(shù)學元模型

3．2．2 幾何模型

3．2．3 圖論模型

3．2．4 基于圖論的構形網(wǎng)絡建模

3．2．5 函數(shù)模型

習題

3．3 智能機器人系統(tǒng)的物理建模方法

3．3．1 物理場模型

3．3．2 物理現(xiàn)象模型

3．3．3 物理比例模型

習題

3．4 智能機器人系統(tǒng)的仿生建模方法

3．4．1 仿生機器人的研究現(xiàn)狀與進展

3．4．2 仿生機械力學模型

3．4．3 仿生神經(jīng)感知模型

3．4．4 仿生進化和優(yōu)化模型

3．4．5 仿生群智能模型

3．4．6 仿生信息模型

習題

參考文獻

第4章 仿真軟件與應用

4．1 基于MATLAB/Simulink的仿真

4．1．1 機器人系統(tǒng)仿真中的MATLAB

4．1．2 基于simulink的機器人系統(tǒng)仿真

4．1．3 基于SimMechanics的機器人系統(tǒng)仿真

4．1．4 基于MATLAB/Simulink的機器人動力學仿真

4．1．5 基于MATLAB/SimMechanics的機器人系統(tǒng)仿真實例

4．2 基于Solidworks/COSMOS的仿真

4．2．1 CAC/CAM技術在機器人研究中的應用

4．2．2 SolidW0rks簡介及其應用

4．2．3 Solidworks二次開發(fā)的系統(tǒng)分析

4．2．4 C0SMOS/Works軟件介紹

4．2．5 基于C0SM0S/works的起重機有限元分析建模方案

4．2．6 起重機的有限元模型建立

4．2．7 在COSMOS/works中的分析前處理應用介紹

4．3 基于ODE的仿真

4．3．1 ODE的基本概念

4．3．2 ODE的構成

4．3．3 ODE與其他軟件的結合應用

4．3．4 0DE物理引擎在Space操作系統(tǒng)中的應用

4．3．5 蛇形機器人蜿蜒運動的0DE控制仿真

4．4 基于OPenGL的仿真

4．4．1 OPenGL簡介

4．4．2 OPenGL三維仿真實現(xiàn)的一般方法

4．4．3 OPenGL仿真的關鍵技術

4．4．4 OPenGL變換

4．4．5 OPenGL中三維幾何造型的特點

4．4．6 Windows下OPenGL的工作方式

4．4．7 OPenGL工作結構和動畫原理

4．4．8 Visual C 調(diào)用OPenGL實現(xiàn)位圖方法

4．4．9 基于OPenGL和S0lidWorks的輪式移動機器人仿真

4．4．10 基于OPenGL和SolidWorks的空間站及艙外機械臂仿真

4．5 其他仿真軟件與技術

4．5．1 ADAMS軟件概述

4．5．2 ADAMS軟件基本模塊

4．5．3 RecurDyn軟件簡介

4．5．4 IsightFD軟件簡介

4．5．5 機器人工具箱Robotics ToolBOx簡介

參考文獻

第5章 聯(lián)合仿真案例介紹

5．1 基于Pro，/E、ADAMS和ANSYS的3一RPS型并聯(lián)機器人聯(lián)合仿真

5．1．1 引言

5．1．2 Pro/E、ADAMS和ANSYS三種軟件簡介

5．1．3 并聯(lián)機器人簡介

5．1．4 接口Mech/Pro 2005插件

5．1．5 3-RPS型并聯(lián)機器人聯(lián)合仿真案例

5．1．6 結論

5．2 基于ADAMS與MATLAB/Simulink的二連桿機器人聯(lián)合仿真

5．2．1 引言

5．2．2 ADAMS和MATLAB/Simulink軟件

5．2．3 兩種軟件的聯(lián)合仿真控制流程

5．2．4 二連桿機器人動力學模型的建立

5．2．5 二連桿機器人聯(lián)合仿真案例

5．2．6 結論

5．3 基于Isight-FD與MATLAB/SimMechanics的機構參數(shù)優(yōu)化

5．3．1 引言

5．3．2 兩種軟件聯(lián)合仿真流程

5．3．3 平面四桿機構參數(shù)優(yōu)化聯(lián)合仿真案例

5．3．4 結論

參考文獻 2100433B

《MATLAB建模與仿真實用教程》對MATLAB進行了詳細的介紹和講解，力爭做到深入淺出，并配有大量實例，使讀者能夠達到零起點入門和快速提高的目的。 《MATLAB建模與仿真實用教程》主要內(nèi)容包括MATLAB建模基礎、MATLAB數(shù)值與符號計算、MATLAB程序設計、圖形圖像、Simulink建模與仿真、科學計算、通信系統(tǒng)建模與仿真、自動控制系統(tǒng)建模與仿真、蟻群算法建模與仿真及神經(jīng)網(wǎng)絡建模與仿真。

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