正版 机器人手册(原书第2版)(第1卷)-机器人基础

目录 译者序 作者序一(第1版) 作者序二(第1版) 作者序三(第1版) 作者序四(第1版) 第2版前言 多媒体扩展序 如何访问多媒体内容 主编简介 篇主编简介 多媒体团队简介 作者列表 缩略词列表 第1章绪论——如何使用《机器人手册》1 1.1机器人学发展简史1 1.2机器人学的研究群体2 1.3如何使用本手册3 视频文献5 第1篇机器人学基础 内容导读8 第2章运动学11 2.1概述11 2.2位置与姿态表示12 2.3关节运动学20 2.4几何表示24 2.5工作空间26 2.6正运动学26 2.7逆运动学27 2.8正微分运动学29 2.9逆微分运动学30 2.10静力学变换30 2.11结论与延展阅读30 参考文献31 第3章动力学33 3.1概述34 3.2空间向量表示法35 3.3正则方程40 3.4刚体系统动力学模型42 3.5运动树46 3.6运动环51 3.7结论与延展阅读54 参考文献56 第4章机构与驱动59 4.1概述60 4.2系统特征60 4.3运动学与动力学61 4.4串联机器人64 4.5并联机器人65 4.6机械结构66 4.7关节机构67 4.8驱动器69 4.9机器人的性能指标75 4.10结论与延展阅读77 视频文献77 参考文献78 第5章传感与估计80 5.1概述80 5.2感知过程81 5.3传感器82 5.4估计过程87 5.5表征96 5.6结论与延展阅读97 参考文献98 第6章模型辨识100 6.1概述100 6.2运动学标定102 6.3惯性参数估计107 6.4可辨识性与条件数分析112 6.5结论与延展阅读118 视频文献119 参考文献120 第7章运动规划122 7.1机器人运动规划122 7.2运动规划的概念123 7.3基于抽样的规划124 7.4替代算法127 7.5微分约束130 7.6扩展与演变133 7.7高级议题136 7.8结论与延展阅读139 视频文献139 参考文献140 第8章运动控制144 8.1运动控制简介145 8.2关节空间与操作空间控制146 8.3独立关节控制147 8.4PID控制149 8.5跟踪控制151 8.6计算转矩与计算转矩类控制153 8.7自适应控制156 8.8优与鲁棒控制159 8.9轨迹生成与规划161 8.10数字化实现164 8.11学习控制166 视频文献167 参考文献168 第9章力控制171 9.1背景171 9.2间接力控制173 9.3交互作业179 9.4力/运动混合控制184 9.5结论与延展阅读188 视频文献189 参考文献190 第10章冗余度机器人192 10.1概述192 10.2面向任务的运动学194 10.3微分逆运动学196 10.4冗余度求解优化方法200 10.5冗余度求解的任务增广法202 10.6二阶冗余度求解204 10.7可循环性204 10.8容错性205 10.9结论与延展阅读206 视频文献206 参考文献207 第11章含有柔性单元的机器人210 11.1含有柔性关节的机器人211 11.2含有柔性连杆的机器人227 视频文献240 参考文献241 第12章机器人体系架构与编程245 12.1概述245 12.2发展历程247 12.3体系架构组件250 12.4案例研究——GRACE256 12.5机器人体系架构的设计艺术258 12.6机器人体系架构的实现259 12.7结论与延展阅读261 视频文献261 参考文献261 第13章基于行为的系统265 13.1机器人控制方法265 13.2基于行为系统的基本原理267 13.3基础行为270 13.4基于行为系统的表示法270 13.5基于行为系统的学习271 13.6应用与后续工作275 13.7结论与延展阅读278 视频文献278 参考文献279 第14章机器人人工智能推理方法283 14.1为什么机器人要应用AI推理283 14.2知识表征与推理284 14.3推理与决策291 14.4基于规划的机器人控制297 14.5结论与延展阅读301 视频文献302 参考文献302 第15章机器人学习307 15.1什么是机器人学习307 15.2模型学习309 15.3强化学习319 15.4结论330 视频文献331 参考文献331 LⅩⅤⅠⅠLⅩⅤⅠⅠⅠ第2篇机器人设计 内容导读340 第16章设计与性能评价342 16.1机器人设计过程342 16.2工作空间指标344 16.3灵巧性指标347 16.4其他性能指标349 16.5其他类型的机器人352 16.6本章小结356 参考文献356 第17章肢系统359 17.1肢系统的设计360 17.2概念设计360 17.3设计过程示例363 17.4模型导引设计366 17.5各种肢系统373 17.6性能指标376 视频文献378 参考文献379 第18章并联机构382 18.1定义382 18.2并联机构的构型综合383 18.3运动学384 18.4速度与精度分析385 18.5奇异性分析386 18.6工作空间分析387 18.7静力学分析388 18.8动力学分析389 18.9设计考虑390 18.10柔索驱动并联机器人390 18.11应用示例392 18.12结论与延展阅读392 视频文献393 参考文献393 第19章机器人手 19.1基本概念 19.2机器人手的设计 19.3驱动与传感技术 19.4机器人手的建模与控制 19.5应用和发展趋势 19.6结论与延展阅读 视频文献 参考文献 第20章蛇形机器人与连续体机器人 20.1蛇形机器人研究简史 20.2连续体机器人研究简史 20.3蛇形机器人与连续体机器人的 建模 20.4蛇形机器人与连续体机器人的 运动规划 20.5结论与相关领域的扩展 视频文献 参考文献 第21章软体机器人驱动器 21.1研究背景 21.2软体机器人驱动器的设计 21.3软体机器人驱动器的建模 21.4软体机器人的建模 21.5刚度评估 21.6笛卡儿刚度控制 21.7周期性运动控制 21.8软体机器人的优控制 21.9结论与开放性问题 视频文献 参考文献 第22章模块化机器人 22.1概念与定义 22.2可重构模块化操作臂 22.3自重构模块化机器人 22.4结论与延展阅读 视频文献 参考文献 第23章仿生机器人 23.1概述 23.2仿生机器人设计组件 23.3机构 23.4材料与制造 23.5结论 视频文献 参考文献 第24章轮式机器人 24.1概述 24.2轮式机器人的机动性 24.3轮式机器人的结构 24.4轮-地交互模型 24.5轮式机器人的悬架系统 24.6结论 视频文献 参考文献 第25章水下机器人 25.1背景 25.2机械系统 25.3电力系统 25.4水下驱动器和传感器 25.5计算机、通信和体系架构 25.6水下操作臂 25.7结论与延展阅读 视频文献 参考文献 第26章飞行机器人 26.1背景与研究历史 26.2飞行机器人的特征 26.3空气动力学与飞行力学基础 26.4固定翼飞行器的设计与建模 26.5旋翼机的设计与建模 26.6扑翼机的设计与建模 26.7系统集成与实现 26.8飞行机器人的应用 26.9结论与延展阅读 视频文献 参考文献 第27章微纳机器人 27.1概述 27.2尺度 27.3微纳尺度的驱动技术 27.4微纳尺度的成像技术 27.5制造 27.6微装配 27.7微型机器人 27.8纳米机器人 27.9结论 视频文献 参考文献

布鲁诺·西西利亚诺（Bruno Sicilian），1987年毕业于意大利那不勒斯大学，获电子工程学博士学位。控制和机器人技术的专家，那不勒斯大学计算机和系统工程PRISMA实验室主任。目前研究力控制、视觉伺服、工业机器人/手操作、轻型柔性手臂、人一机器人交互以及服务机器人。合著出版图书6本，编辑合订本5本，发表期刊论文65篇，会议论文及专著章节165篇，被世界各机构邀请作了85次讲座和研讨会。施普林格高级机器人报告（STAR）系列、施普林格机器人手册的合作编辑，众多有声望期刊的编委会成员，许多国际会议的主席或联合主席。IEEE会士和ASME会士。IEEE机器人与自动化协会（RAS）主席，曾担任该协会技术活动副主席和出版活动副主席，很好讲师，行政委员会和其他几个协会委员会成员。

《机器人手册》（原书第2版）第1卷机器人基础共分两篇：机器人学基础和机器人设计。第1篇机器人学基础主要介绍了用于机器人系统建模、设计和控制的基本原理和方法，包括运动学、动力学、机构与驱动、传感与估计、模型辨识、运动规划、运动控制、力控制、冗余度机器人、含有柔性单元的机器人、机器人体系架构与编程、基于行为的系统、机器人人工智能推理方法和机器人学习等主题，这些主题是后续章节内容的基础，并被拓展和应用于特定的机器人系统中。第2篇机器人设计主要介绍了与机器人实际物理模型的设计和建模相关的主题，既阐述了机器人设计与性能评价，又介绍了包括肢系统、并联机构、机器人手、蛇形机器人与连续体机器人、软体机器人的驱动器、模块化机器人、仿生机器人、轮式机器人、水下机器人、飞行机器人和微纳机器人等在实际物理实现过程中的设计、建模、运动计划和控制等问题。本篇各章所涉及的主题不仅对构建机器人实际物理模型不可或缺，而且对机器人动作的生成与控制，以及按预期的方式进行操作也很重要。本手册可供机器人、人工智能、机械工程、自动化、计算机等领域的科研技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考，还可供机器人业余爱好者阅读。