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內(nèi)容簡介

　　仿人服務(wù)機(jī)器人在外形、行為設(shè)計(jì)上模仿人類，同時(shí)兼具可移動性和可操作性，能夠在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)，亦是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。本書以自主研發(fā)的仿人家庭服務(wù)機(jī)器人為研究對象，著重介紹非球形手腕6 自由度串聯(lián)機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)求解方法和路徑規(guī)劃方法，旨在通過探索機(jī)械臂運(yùn)動、規(guī)劃、控制的機(jī)理，提升機(jī)器人在復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中的智能操作水平。本書適宜機(jī)器人行業(yè)以及機(jī)械、自控、電氣等相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員閱讀，也可供醫(yī)療、康復(fù)、物流、軍事等領(lǐng)域技術(shù)人員參考。

作者簡介

　　張明，沈陽工業(yè)大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于東北大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，于2018年由國家公派（CSC）赴日本高知工科大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)，入選沈陽市高層次創(chuàng)新人才。主要研究方向?yàn)槿嵝詸C(jī)器人技術(shù)和磁力減震技術(shù)等。主持國家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目，遼寧省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，遼寧省教育廳青年項(xiàng)目，產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目等縱向課題五項(xiàng)。參與國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，遼寧省中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項(xiàng)等項(xiàng)目。在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，授權(quán)發(fā)明及實(shí)用新型專利6項(xiàng)。

圖書目錄

第1章緒論 001
1.1 仿人服務(wù)機(jī)器人誕生與應(yīng)用 001
1.2 仿人服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù) 003
1.2.1 仿人服務(wù)機(jī)器人研究及應(yīng)用概況 003
1.2.2 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)原理與前沿 009
1.2.3 路徑規(guī)劃與方法 012
1.2.4 服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂路徑規(guī)劃 015
1.3 關(guān)鍵技術(shù)與技術(shù)難點(diǎn) 017
第2章機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)分析與仿真 019
2.1 機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)分析與仿真概述 019
2.2 剛體位姿描述方法 020
2.3 機(jī)械臂正運(yùn)動學(xué)分析 023
2.4 啟發(fā)式分層迭代逆解方法 027
2.4.1 FABRIK 方法原理 027
2.4.2 基于C-FABRIK 方法的逆解估計(jì) 029
2.4.3 基于解析法的逆運(yùn)動學(xué)方程降維 034
2.4.4 啟發(fā)式分層迭代逆解方法的實(shí)現(xiàn)流程 038
2.4.5 冗余逆解的選取 041
2.5 啟發(fā)式分層迭代逆解方法的性能分析 042
2.6 機(jī)械臂速度與加速度分析 053
2.7 啟發(fā)式分層迭代逆解方法仿真實(shí)驗(yàn)與分析 055
2.7.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 056
2.7.2 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 057
2.8 本章小結(jié) 068
第3章機(jī)械臂靜態(tài)路徑規(guī)劃方法 069
3.1 機(jī)械臂靜態(tài)路徑規(guī)劃方法概述 069
3.2 路徑規(guī)劃 071
3.2.1 位形空間 071
3.2.2 障礙物和規(guī)劃路徑的表示 073
3.3 快進(jìn)樹方法（FMT*）基本原理 074
3.4 基于通知采樣技術(shù)和任意時(shí)間技術(shù)的快進(jìn)樹方法（IAFMT*） 078
3.4.1 IAFMT* 方法概述 079
3.4.2 基于混合增量搜索的可行路徑規(guī)劃 082
3.4.3 通知采樣技術(shù)基本原理 085
3.4.4 基于動態(tài)尋優(yōu)搜索的高質(zhì)量路徑規(guī)劃 086
3.4.5 路徑規(guī)劃中次優(yōu)連接的產(chǎn)生與修正 090
3.5 IAFMT* 方法的性能分析 092
3.5.1 概率完備性 092
3.5.2 漸進(jìn)最優(yōu)性 099
3.5.3 算法復(fù)雜度 104
3.6 實(shí)驗(yàn)與分析 106
3.6.1 性能測試實(shí)驗(yàn)設(shè)置 106
3.6.2 性能測試實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 108
3.6.3 機(jī)械臂仿真實(shí)驗(yàn)與分析 112
3.7 本章小結(jié) 115
第4章機(jī)械臂動態(tài)路徑規(guī)劃方法 116
4.1 機(jī)械臂動態(tài)路徑規(guī)劃方法概述 116
4.2 高斯過程回歸模型 117
4.3 高斯隨機(jī)動態(tài)路徑規(guī)劃方法 120
4.3.1 動態(tài)規(guī)劃基本框架 120
4.3.2 基于高斯過程回歸的隨機(jī)路徑生成 122
4.3.3 局部動態(tài)平滑路徑規(guī)劃 125
4.4 高斯隨機(jī)動態(tài)路徑規(guī)劃方法的性能分析 130
4.5 機(jī)械臂動態(tài)避障實(shí)驗(yàn)與分析 135
4.6 本章小結(jié) 138
第5章機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與智能取放 139
5.1 機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與智能取放概述 139
5.2 仿人服務(wù)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺概述 139
5.3 服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì) 145
5.3.1 機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析 145
5.3.2 機(jī)械臂整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 146
5.3.3 機(jī)械臂系統(tǒng)硬件選型 147
5.3.4 機(jī)械臂控制系統(tǒng)架構(gòu) 160
5.4 服務(wù)機(jī)器人抓取系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)建 162
5.4.1 抓取系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 162
5.4.2 抓取系統(tǒng)的構(gòu)建 164
5.5 服務(wù)機(jī)器人取放實(shí)驗(yàn) 168
5.5.1 靜態(tài)規(guī)劃取放實(shí)驗(yàn)設(shè)置 168
5.5.2 靜態(tài)規(guī)劃取放實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 170
5.5.3 動態(tài)規(guī)劃取放實(shí)驗(yàn)設(shè)置 175
5.5.4 動態(tài)規(guī)劃取放實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 177
5.6 本章小結(jié) 182
參考文獻(xiàn) 184