智能機(jī)器人系統(tǒng)建模與仿真

高宏偉，男(漢族)，遼寧沈陽(yáng)人，1978年5月出生，副教授/博士，碩士生導(dǎo)師，就職于沈陽(yáng)理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院。2007年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所模式識(shí)別與智能系統(tǒng)專業(yè)，獲得工學(xué)博士學(xué)位?，F(xiàn)任沈陽(yáng)理工大學(xué)光電檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)方向?qū)W術(shù)帶頭人，遼寧省省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)核心成員。主持和參與完成國(guó)家、省、市級(jí)課題及企業(yè)橫向課題10余項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外核心期刊和重要國(guó)際會(huì)議上以第一作者發(fā)表論文20余篇，其中，EI收錄10余篇。目前主要從事計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)、圖像處理技術(shù)和智能控制理論與算法等領(lǐng)域的研究工作。劉金國(guó)，1978年9月生，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研究員、博士生導(dǎo)師，機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任助理。近年來(lái)先后負(fù)責(zé)和參加國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃、載人航天工程預(yù)研項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院重要方向性項(xiàng)目等30多項(xiàng)課題。在國(guó)內(nèi)外期刊和會(huì)議發(fā)表論文60多篇，申請(qǐng)專利20多項(xiàng)，獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)分院優(yōu)秀青年科技人才獎(jiǎng)、遼寧省自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)優(yōu)秀論文獎(jiǎng)、無(wú)人智能系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議(ISIUS2008)*論文提名獎(jiǎng)、IEEE機(jī)器人仿生學(xué)國(guó)際會(huì)議(IEEEROBIO2005)*論文獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)20多項(xiàng)。主要研究方向包括：智能機(jī)器人系統(tǒng)、空間機(jī)器人與自動(dòng)化裝備、機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)及智能控制方法等。

第1章 導(dǎo)論

1．1 智能機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

1．1．1 機(jī)器人語(yǔ)言

1．1．2 末端操作器

1．1．3 運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)

1．1．4 機(jī)器人控制

1．1．5 多傳感系統(tǒng)技術(shù)

1．2 智能機(jī)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(jì)算方法

1．2．5 虛擬方法

1．2．6 綜合集成方法

1．3 智能機(jī)器人系統(tǒng)建模中的問(wèn)題與方法

1．3．1 機(jī)器人系統(tǒng)建模概述

1．3．2 機(jī)器人系統(tǒng)建模方法

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第2章 建?；A(chǔ)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(jié)構(gòu)模型

2．1．5 層次分析法

2．1．6 系統(tǒng)評(píng)價(jià)

2．1．7 系統(tǒng)決策

習(xí)題

2．2 復(fù)雜性理論

2．2．1 復(fù)雜性概述

2．2．2 對(duì)復(fù)雜問(wèn)題建模與仿真的重要思考

2．2．3 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論

2．2．4 復(fù)雜系統(tǒng)微觀仿真

2．2．5 復(fù)雜系統(tǒng)的處理方法

2．2．6 綜合集成的復(fù)雜系統(tǒng)理論

2．2．7 復(fù)雜系統(tǒng)仿真

習(xí)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(wú)約束線性二次反饋?zhàn)顑?yōu)控制問(wèn)題

2．3．4 機(jī)器人組合非線性反饋控制器設(shè)計(jì)

習(xí)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(fù)雜性

習(xí)題

2．5 多智能體理論

2．5．1 多智能體概述

2．5．2 多機(jī)器人系統(tǒng)的自主性

習(xí)題

參考文獻(xiàn)

第3章 智能機(jī)器人系統(tǒng)建模方法

3．1 機(jī)器人的基本模型

3．1．1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

3．1．2 動(dòng)力學(xué)模型

3．2 智能機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法

3．2．1 數(shù)學(xué)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(gòu)形網(wǎng)絡(luò)建模

3．2．5 函數(shù)模型

習(xí)題

3．3 智能機(jī)器人系統(tǒng)的物理建模方法

3．3．1 物理場(chǎng)模型

3．3．2 物理現(xiàn)象模型

3．3．3 物理比例模型

習(xí)題

3．4 智能機(jī)器人系統(tǒng)的仿生建模方法

3．4．1 仿生機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

3．4．2 仿生機(jī)械力學(xué)模型

3．4．3 仿生神經(jīng)感知模型

3．4．4 仿生進(jìn)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(xí)題

參考文獻(xiàn)

第4章 仿真軟件與應(yīng)用

4．1 基于MATLAB/Simulink的仿真

4．1．1 機(jī)器人系統(tǒng)仿真中的MATLAB

4．1．2 基于simulink的機(jī)器人系統(tǒng)仿真

4．1．3 基于SimMechanics的機(jī)器人系統(tǒng)仿真

4．1．4 基于MATLAB/Simulink的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真

4．1．5 基于MATLAB/SimMechanics的機(jī)器人系統(tǒng)仿真實(shí)例

4．2 基于Solidworks/COSMOS的仿真

4．2．1 CAC/CAM技術(shù)在機(jī)器人研究中的應(yīng)用

4．2．2 SolidW0rks簡(jiǎn)介及其應(yīng)用

4．2．3 Solidworks二次開(kāi)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(jī)有限元分析建模方案

4．2．6 起重機(jī)的有限元模型建立

4．2．7 在COSMOS/works中的分析前處理應(yīng)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(gòu)成

4．3．3 ODE與其他軟件的結(jié)合應(yīng)用

4．3．4 0DE物理引擎在Space操作系統(tǒng)中的應(yīng)用

4．3．5 蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)的0DE控制仿真

4．4 基于OPenGL的仿真

4．4．1 OPenGL簡(jiǎn)介

4．4．2 OPenGL三維仿真實(shí)現(xiàn)的一般方法

4．4．3 OPenGL仿真的關(guān)鍵技術(shù)

4．4．4 OPenGL變換

4．4．5 OPenGL中三維幾何造型的特點(diǎn)

4．4．6 Windows下OPenGL的工作方式

4．4．7 OPenGL工作結(jié)構(gòu)和動(dòng)畫(huà)原理

4．4．8 Visual C 調(diào)用OPenGL實(shí)現(xiàn)位圖方法

4．4．9 基于OPenGL和S0lidWorks的輪式移動(dòng)機(jī)器人仿真

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

4．5 其他仿真軟件與技術(shù)

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(jiǎn)介

4．5．4 IsightFD軟件簡(jiǎn)介

4．5．5 機(jī)器人工具箱Robotics ToolBOx簡(jiǎn)介

參考文獻(xiàn)

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(jī)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(jiǎn)介

5．1．3 并聯(lián)機(jī)器人簡(jiǎn)介

5．1．4 接口Mech/Pro 2005插件

5．1．5 3-RPS型并聯(lián)機(jī)器人聯(lián)合仿真案例

5．1．6 結(jié)論

5．2 基于ADAMS與MATLAB/Simulink的二連桿機(jī)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(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的建立

5．2．5 二連桿機(jī)器人聯(lián)合仿真案例

5．2．6 結(jié)論

5．3 基于Isight-FD與MATLAB/SimMechanics的機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化聯(lián)合仿真案例

5．3．4 結(jié)論

參考文獻(xiàn) 2100433B

建模與仿真是機(jī)器人學(xué)研究的主要內(nèi)容之一，為機(jī)器人科學(xué)與技術(shù)的進(jìn)步做出重要貢獻(xiàn)。《智能機(jī)器人系統(tǒng)建模與仿真》介紹了機(jī)器人系統(tǒng)建模與仿真的基礎(chǔ)理論、基本方法和常用軟件，并通過(guò)大量的研究實(shí)例，系統(tǒng)地介紹了機(jī)器人系統(tǒng)建模和仿真領(lǐng)域當(dāng)前的一些研究成果。《智能機(jī)器人系統(tǒng)建模與仿真》共分為4篇17章。研究導(dǎo)論篇重點(diǎn)介紹了機(jī)器人系統(tǒng)仿真建模中存在的問(wèn)題和方法；建模理論基礎(chǔ)篇重點(diǎn)介紹了與機(jī)器人建模密切相關(guān)的代表性基礎(chǔ)理論如系統(tǒng)理論、復(fù)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(diǎn)介紹了基本建模方法如基本運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)方法，特殊建模方法如數(shù)學(xué)方法、物理方法、仿生方法；仿真軟件與應(yīng)用篇重點(diǎn)介紹了軟件仿真方法如常用軟件MATLAB/SIMULINK、COSMOS、ODE、OPENGL、ADAMS等?！吨悄軝C(jī)器人系統(tǒng)建模與仿真》以基礎(chǔ)理論、研究方法和方法應(yīng)用為主線，穿插了多種移動(dòng)機(jī)器人和操作機(jī)器人中的仿真研究和建模示例。

《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》系統(tǒng)、全面地論述系統(tǒng)建模與仿真理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用，反映國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的最新技術(shù)學(xué)術(shù)成果和發(fā)展趨勢(shì)。全書(shū)分為系統(tǒng)建模理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與應(yīng)用兩大部分。注重基礎(chǔ)理論、方法與技術(shù)論述，強(qiáng)調(diào)理論結(jié)合實(shí)際，內(nèi)容豐富、新穎，突出實(shí)際工程應(yīng)用是《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》的鮮明特色?！冬F(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》涉及航空、航天、航海、核能、機(jī)械、電子、信息、控制、交通、通信、環(huán)保、系統(tǒng)工程、經(jīng)濟(jì)、軍事和科學(xué)試驗(yàn)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，主要讀者對(duì)象為高等院校理工和軍事類本科生和研究生，亦可作為科學(xué)工作者、工程技術(shù)人員及高校教師的重要參考書(shū)。