協(xié)作機(jī)器人——感知、交互、操作與控制技術(shù) 劉星
定 價(jià)：45 元
- 作者：劉星
- 出版時(shí)間：2024/11/1
- ISBN：9787111766063
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開(kāi)本：16開(kāi)
當(dāng)前，協(xié)作機(jī)器人已成為機(jī)器人研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的主流。本書較為系統(tǒng)地介紹了協(xié)作機(jī)器人的基本概念及其在感知、交互、操作與控制等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，能夠幫助讀者了解并快速走上協(xié)作機(jī)器人的研究、開(kāi)發(fā)之路。本書共13 章，分別為協(xié)作機(jī)器人概論、協(xié)作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、協(xié)作機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、協(xié)作機(jī)器人感知、協(xié)作機(jī)器人力控制、協(xié)作機(jī)器人阻抗控制、人-機(jī)器人交互技術(shù)、機(jī)器人-環(huán)境交互技術(shù)、協(xié)作機(jī)器人操作技能學(xué)習(xí)、車臂復(fù)合協(xié)作機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用、協(xié)作機(jī)器人仿真實(shí)驗(yàn)，以及協(xié)作機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)。
本書可作為高等院校機(jī)器人工程、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、機(jī)械工程、航空航天及相關(guān)專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的輔助教材，也可供研究開(kāi)發(fā)人員、工程技術(shù)人員及自學(xué)者參考。
本書系統(tǒng)而全面地覆蓋了協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的核心知識(shí)體系。 從感知技術(shù)出發(fā)， 探討了機(jī)器人如何通過(guò)視覺(jué)、 觸覺(jué)、 力覺(jué)等多種傳感器獲取環(huán)境信息， 實(shí)現(xiàn)對(duì)外界世界的精準(zhǔn)感知； 進(jìn)而深入到交互技術(shù)， 分析了機(jī)器人如何理解人類意圖， 以及如何通過(guò)自然語(yǔ)言、 手勢(shì)等多種方式與人類進(jìn)行有效溝通； 在操作與控制技術(shù)部分， 詳細(xì)闡述了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、 力控制、 柔順控制、 操作技能學(xué)習(xí)等關(guān)鍵技術(shù)， 以及如何通過(guò)先進(jìn)的控制算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)下的精準(zhǔn)操作與高效執(zhí)行。
本書不僅注重理論知識(shí)的闡述， 更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用的指導(dǎo)， 以幫助讀者將所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 為未來(lái)的科研與工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著我國(guó)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人已不能滿足當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)和生活的需求。機(jī)器人與人在共享的工作空間中協(xié)作完成復(fù)雜的任務(wù)，已成為機(jī)器人行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。這一新的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)機(jī)器人的安全性和可操作性提出了更高的要求。感知、交互、操作和控制是應(yīng)對(duì)這一要求的關(guān)鍵技術(shù)。
傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人缺乏感知能力，通常采用高剛度的位置控制模式，柔順性差，難以適應(yīng)人機(jī)協(xié)作的生產(chǎn)環(huán)境，一旦出現(xiàn)碰撞操作人員或障礙物的情況，可能會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故，存在較大的安全隱患。傳統(tǒng)的解決方案是將機(jī)器人視為危險(xiǎn)源，通過(guò)圍欄等設(shè)施建立隔離空間，同時(shí)通過(guò)復(fù)雜的編程與嚴(yán)格的管理來(lái)提高機(jī)器人系統(tǒng)的安全性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。新型機(jī)器人為了完成越來(lái)越多樣化的任務(wù)，非常注重人機(jī)協(xié)作。未來(lái)將是人-機(jī)器人共融的時(shí)代，因此研發(fā)具有多模態(tài)感知、流暢人機(jī)交互和高性能操作控制功能的協(xié)作機(jī)器人在工程實(shí)踐中具有重要的意義。
在國(guó)防軍工、航空航天、災(zāi)難救援等復(fù)雜或極端危險(xiǎn)的作業(yè)領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人代替或協(xié)助操作人員完成作業(yè)任務(wù)也已成為重要的發(fā)展趨勢(shì)，非結(jié)構(gòu)化的工作環(huán)境以及復(fù)雜的作業(yè)任務(wù)對(duì)于機(jī)器人的感知、認(rèn)知、決策、行動(dòng)等都提出了更高的要求。人機(jī)協(xié)同完成復(fù)雜作業(yè)任務(wù)成為當(dāng)前的最佳解決方案。本書將為相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)者提供重要理論、方法及應(yīng)用參考。希望本書的出版能夠?qū)ξ覈?guó)協(xié)作機(jī)器人的研究和應(yīng)用起到推動(dòng)的作用。
本書的編寫受到西北工業(yè)大學(xué)“十四五”研究生教材建設(shè)項(xiàng)目的資助。本書在編寫過(guò)程中，得到了西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院黃攀峰教授、劉正雄教授、常海濤副研究員等的大力支持，課題組研究生郭琪、王高照、劉子昊、李冰倩等在本書的校稿方面付出了大量勞動(dòng)。本書的很多想法來(lái)源于編者在新加坡國(guó)立大學(xué)葛樹(shù)志教授實(shí)驗(yàn)室聯(lián)培時(shí)的研究工作，在此向葛樹(shù)志教授表示衷心的感謝。編者的博士生導(dǎo)師，西安交通大學(xué)梅雪松教授對(duì)本書進(jìn)行了審閱并作序，在此一并感謝。
由于編者能力有限，同時(shí)協(xié)作機(jī)器人作為一個(gè)新生事物還在不斷發(fā)展當(dāng)中，因此書中難免存在紕漏，懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
編者
高等院校老師
第1章協(xié)作機(jī)器人概論
1.1協(xié)作機(jī)器人基本概念
1.2協(xié)作機(jī)器人國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.3協(xié)作機(jī)器人國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
1.4協(xié)作機(jī)器人特點(diǎn)
1.5人機(jī)協(xié)作方式
1.6協(xié)作機(jī)器人分類
1.7協(xié)作機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)
1.8協(xié)作機(jī)器人柔順控制
第2章協(xié)作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.1協(xié)作機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.2協(xié)作機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.3冗余機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)
2.4協(xié)作機(jī)器人路徑規(guī)劃
第3章協(xié)作機(jī)器人動(dòng)力學(xué)
3.1機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
3.2基于拉格朗日方程的機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)建模
3.3基于柔性動(dòng)力學(xué)的機(jī)械臂建模
第4章協(xié)作機(jī)器人感知
4.1協(xié)作機(jī)器人力覺(jué)感知
4.2協(xié)作機(jī)器人觸覺(jué)感知
4.3協(xié)作機(jī)器人視覺(jué)感知
4.4協(xié)作機(jī)器人聽(tīng)覺(jué)感知
4.5人類肢體動(dòng)作感知
4.6多模態(tài)融合感知
第5章協(xié)作機(jī)器人力控制
5.1力控制概念
5.2力控制方法
5.3力/位置混合控制方法
5.4總結(jié)
第6章協(xié)作機(jī)器人阻抗控制
6.1阻抗控制概念
6.2基于力控制的阻抗控制
6.3基于位置控制的阻抗控制
6.4阻抗控制應(yīng)用實(shí)例
第7章人-機(jī)器人交互技術(shù)
7.1人-機(jī)器人交互概述
7.2人-機(jī)器人交互接口
7.3人-機(jī)器人協(xié)作控制
7.4機(jī)器人動(dòng)態(tài)行為控制
7.5主動(dòng)人-機(jī)器人協(xié)作
第8章機(jī)器人-環(huán)境交互技術(shù)
8.1機(jī)器人-環(huán)境交互分類
8.2機(jī)器人-環(huán)境交互建模
8.3機(jī)器人-環(huán)境交互控制
8.4機(jī)器人-環(huán)境交互控制發(fā)展趨勢(shì)
第9章協(xié)作機(jī)器人操作技能學(xué)習(xí)
9.1協(xié)作機(jī)器人操作分類
9.2協(xié)作機(jī)器人操作過(guò)程建模
9.3協(xié)作機(jī)器人操作技能建模
9.4協(xié)作機(jī)器人操作控制策略
9.5協(xié)作機(jī)器人操作技能學(xué)習(xí)
9.6協(xié)作機(jī)器人靈巧操作
9.7協(xié)作機(jī)器人操作技能推理
第10章車臂復(fù)合協(xié)作機(jī)器人
10.1復(fù)合機(jī)器人基本概念
10.2復(fù)合機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀
10.3復(fù)合機(jī)器人車臂協(xié)同控制技術(shù)
10.4復(fù)合機(jī)器人主動(dòng)柔順控制技術(shù)
第11章協(xié)作機(jī)器人在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用
11.1協(xié)作機(jī)器人在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用
11.2協(xié)作機(jī)器人在航天制造領(lǐng)域的應(yīng)用
11.3協(xié)作機(jī)器人與空間在軌服務(wù)
第12章協(xié)作機(jī)器人仿真實(shí)驗(yàn)
12.1典型仿真平臺(tái)
12.2仿真實(shí)驗(yàn)方法
12.3典型應(yīng)用場(chǎng)景
第13章協(xié)作機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)
13.1人工智能和協(xié)作機(jī)器人的融合
13.2結(jié)構(gòu)的模塊化和仿生
13.3混合協(xié)作機(jī)器人
13.4認(rèn)知與行為控制
13.5人機(jī)混合智能系統(tǒng)
13.6人機(jī)協(xié)同智能增強(qiáng)
參考文獻(xiàn)
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