移動(dòng)機(jī)器人控制導(dǎo)論

譯者序
前言
主要符號(hào)與首字母縮寫
關(guān)于機(jī)器人的名人語錄
第1章　移動(dòng)機(jī)器人：一般概念1
　11　引言1
　12　機(jī)器人的定義和歷史1
　　121　機(jī)器人是什么1
　　122　機(jī)器人的發(fā)展歷史2
　13　地面機(jī)器人運(yùn)動(dòng)8
　　131　腿式運(yùn)動(dòng)8
　　132　輪式運(yùn)動(dòng)10
　參考文獻(xiàn)22
第2章　移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)23
　21　引言23
　22　背景概念23
　　221　機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)23
　　222　齊次變換26
　　223　非完整約束28
　23　非完整約束移動(dòng)機(jī)器人30
　　231　獨(dú)輪車30
　　232　差分驅(qū)動(dòng)WMR31
　　233　三輪車35
　　234　類車WMR36
　　235　鏈與Brockett積分器模型40
　　236　牽引車-掛車WMR41
　24　全向WMR的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模43
　　241　通用多輪全向WMR43
　　242　帶有麥克納姆輪的四輪全向WMR45
　參考文獻(xiàn)48
第3章　移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)50
　31　引言50
　32　通用機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模50
　　321　牛頓-歐拉動(dòng)力學(xué)模型51
　　322　拉格朗日動(dòng)力學(xué)模型52
　　323　多連桿機(jī)器人的拉格朗日模型52
　　324　非完整約束機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)建模52
　33　差分驅(qū)動(dòng)輪式移動(dòng)機(jī)器人53
　　331　牛頓-歐拉動(dòng)力學(xué)模型53
　　332　拉格朗日動(dòng)力學(xué)模型54
　　333　滑移式WMR的動(dòng)力學(xué)56
　34　類車輪式移動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型60
　35　三輪全向移動(dòng)機(jī)器人62
　36　四麥輪全向機(jī)器人66
　參考文獻(xiàn)71
第4章　移動(dòng)機(jī)器人傳感器72
　41　引言72
　42　傳感器的分類與特性72
　　421　傳感器分類72
　　422　傳感器特性74
　43　位置傳感器和速度傳感器74
　　431　位置傳感器74
　　432　速度傳感器76
　44　距離傳感器76
　　441　聲吶傳感器76
　　442　激光傳感器77
　　443　紅外傳感器78
　45　機(jī)器人視覺79
　　451　一般問題79
　　452　傳感81
　　453　預(yù)處理84
　　454　圖像分割85
　　455　圖像描述85
　　456　圖像識(shí)別85
　　457　圖像解釋86
　　458　全向視覺86
　46　其他機(jī)器人傳感器91
　　461　陀螺儀91
　　462　羅盤92
　　463　力傳感器和觸覺傳感器92
　47　全球定位系統(tǒng)94
　48　鏡頭與相機(jī)光學(xué)元件95
　參考文獻(xiàn)97
第5章　移動(dòng)機(jī)器人控制I：基于李雅普諾夫的方法98
　51　引言98
　52　背景概念98
　　521　狀態(tài)空間模型98
　　522　李雅普諾夫穩(wěn)定性102
　　523　狀態(tài)反饋控制105
　　524　二階系統(tǒng)106
　53　通用機(jī)器人控制器109
　　531　PD位置控制109
　　532　基于李雅普諾夫穩(wěn)定性的控制設(shè)計(jì)110
　　533　計(jì)算力矩控制111
　　534　笛卡兒空間中的機(jī)器人控制112
　54　差分驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的控制113
　　541　非線性運(yùn)動(dòng)跟蹤控制114
　　542　動(dòng)態(tài)跟蹤控制116
　55　差分驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的計(jì)算力矩控制117
　　551　運(yùn)動(dòng)跟蹤控制117
　　552　動(dòng)態(tài)跟蹤控制118
　56　類車移動(dòng)機(jī)器人的控制121
　　561　停車控制121
　　562　引導(dǎo)-跟隨系統(tǒng)的控制123
　57　全向移動(dòng)機(jī)器人的控制126
　參考文獻(xiàn)130
第6章　移動(dòng)機(jī)器人控制II：仿射系統(tǒng)和不變流形方法131
　61　引言131
　62　背景概念132
　　621　仿射動(dòng)態(tài)系統(tǒng)132
　　622　流形137
　　623　使用不變集的李雅普諾夫穩(wěn)定性139
　63　移動(dòng)機(jī)器人的反饋線性化141
　　631　一般問題141
　　632　差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人輸入-輸出反饋線性化與軌跡跟蹤147
　64　使用不變集的移動(dòng)機(jī)器人反饋穩(wěn)定控制156
　　641　采用鏈?zhǔn)侥Ｐ偷莫?dú)輪車的穩(wěn)定控制156
　　642　由雙Brockett積分器建模的差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)控制158
　　643　采用鏈?zhǔn)侥Ｐ偷念愜嚈C(jī)器人的穩(wěn)定控制160
　參考文獻(xiàn)167
第7章　移動(dòng)機(jī)器人控制III：自適應(yīng)控制和魯棒控制168
　71　引言168
　72　背景概念168
　　721　模型參考自適應(yīng)控制168
　　722　魯棒非線性滑?？刂?70
　　723　使用李雅普諾夫穩(wěn)定方法的魯棒控制173
　73　移動(dòng)機(jī)器人的模型參考自適應(yīng)控制175
　　731　差分驅(qū)動(dòng)WMR175
　　732　通過輸入-輸出線性化實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制176
　　733　全向機(jī)器人179
　74　移動(dòng)機(jī)器人的滑模控制182
　75　極坐標(biāo)系中的滑?？刂?84
　　751　建模184
　　752　滑?？刂?85
　76　利用李雅普諾夫方法對(duì)差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)魯棒控制186
　　761　標(biāo)稱控制器188
　　762　魯棒控制器188
　參考文獻(xiàn)190
第8章　移動(dòng)機(jī)器人控制IV：模糊方法和神經(jīng)方法191
　81　引言191
　82　背景概念192
　　821　模糊系統(tǒng)192
　　822　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)196
　83　模糊和神經(jīng)機(jī)器人控制：一般問題202
　　831　模糊機(jī)器人控制202
　　832　神經(jīng)機(jī)器人控制204
　84　移動(dòng)機(jī)器人的模糊控制205
　　841　自適應(yīng)模糊跟蹤控制器205
　　842　Dubins汽車的模糊局部路徑跟蹤210
　　843　模糊滑模控制214
　85　移動(dòng)機(jī)器人的神經(jīng)控制220
　　851　采用MLP網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)跟蹤控制器220
　　852　采用RBF網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)跟蹤控制器223
　　853　神經(jīng)控制器的穩(wěn)定性證明223
　參考文獻(xiàn)224
第9章　移動(dòng)機(jī)器人控制V：基于視覺的方法226
　91　引言226
　92　背景概念226
　　921　機(jī)器人視覺控制的分類226
　　922　運(yùn)動(dòng)學(xué)變換227
　　923　相機(jī)視覺轉(zhuǎn)換228
　　924　圖像的雅可比矩陣230
　93　基于位置的視覺控制：一般問題233
　　931　點(diǎn)到點(diǎn)定位233
　　932　基于位姿的運(yùn)動(dòng)控制234
　94　基于圖像的視覺控制：一般問題234
　　941　逆雅可比矩陣的應(yīng)用234
　　942　轉(zhuǎn)置拓展雅可比矩陣的應(yīng)用235
　　943　圖像雅可比矩陣的估計(jì)236
　95　移動(dòng)機(jī)器人視覺控制237
　　951　位姿穩(wěn)定控制238
　　952　墻壁跟蹤控制240
　　953　引導(dǎo)-跟隨系統(tǒng)的控制241
　96　視野中的路標(biāo)保持243
　97　自適應(yīng)線性路徑跟隨視覺控制247
　　971　圖像雅可比矩陣247
　　972　視覺控制器249
　98　基于圖像的移動(dòng)機(jī)器人視覺伺服253
　99　使用全向視覺的移動(dòng)機(jī)器人視覺伺服254
　　991　一般問題：雙曲線、拋物線與橢圓方程254
　　992　折反射投影幾何257
　　993　基于全向視覺的移動(dòng)機(jī)器人視覺伺服263
　參考文獻(xiàn)271
第10章　移動(dòng)機(jī)械臂：建模和控制274
　101　引言274
　102　背景概念274
　　1021　DenavitHartenberg方法274
　　1022　機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)276
　　1023　可操作性測(cè)量277
　　1024　平面雙連桿機(jī)器人278
　103　移動(dòng)機(jī)械臂的建模281
　　1031　一般運(yùn)動(dòng)學(xué)模型281
　　1032　一般動(dòng)力學(xué)模型283
　　1033　五自由度非完整約束移動(dòng)機(jī)械臂的建模283
　　1034　全向移動(dòng)機(jī)械臂的建模287
　104　移動(dòng)機(jī)械臂的控制290
　　1041　差分驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)械臂的計(jì)算力矩控制290
　　1042　全向移動(dòng)機(jī)械臂的滑?？刂?91
　105　基于視覺的移動(dòng)機(jī)械臂控制296
　　1051　一般問題296
　　1052　全狀態(tài)移動(dòng)機(jī)械臂視覺控制299
　參考文獻(xiàn)304
第11章　移動(dòng)機(jī)器人路徑、運(yùn)動(dòng)和任務(wù)規(guī)劃306
　111　引言306
　112　一般概念306
　113　移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃308
　　1131　機(jī)器人導(dǎo)航中的基本操作308
　　1132　路徑規(guī)劃方法的分類308
　114　基于模型的機(jī)器人路徑規(guī)劃309
　　1141　位形空間309
　　1142　路線圖路徑規(guī)劃方法311
　　1143　全球與局部路徑規(guī)劃的集成322
　　1144　全覆蓋路徑規(guī)劃324
　115　移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃327
　　1151　一般的在線方法327
　　1152　運(yùn)動(dòng)規(guī)劃：使用向量場(chǎng)329
　　1153　解析運(yùn)動(dòng)規(guī)劃331
　116　移動(dòng)機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃335
　　1161　一般問題335
　　1162　規(guī)劃的表示和生成336
　　1163　世界建模、任務(wù)規(guī)范和機(jī)器人程序綜合338
　參考文獻(xiàn)340
第12章　移動(dòng)機(jī)器人定位與地圖構(gòu)建343
　121　引言343
　122　背景概念343
　　1221　隨機(jī)過程344
　　1222　隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模型345
　　1223　離散卡爾曼濾波器與預(yù)測(cè)器345
　　1224　貝葉斯學(xué)習(xí)346
　123　傳感器瑕疵349
　124　相對(duì)定位350
　125　航位推算的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析351
　　1251　差分驅(qū)動(dòng)WMR351
　　1252　艾克曼轉(zhuǎn)向352
　　1253　三輪驅(qū)動(dòng)352
　　1254　全向驅(qū)動(dòng)352
　126　絕對(duì)定位353
　　1261　一般問題353
　　1262　基于三邊測(cè)量的定位353
　　1263　基于三角測(cè)量的定位355
　　1264　基于地圖匹配的定位356
　127　基于卡爾曼濾波器的定位和傳感器標(biāo)定及融合357
　　1271　機(jī)器人定位357
　　1272　傳感器標(biāo)定359
　　1273　傳感器融合359
　128　同步定位與地圖構(gòu)建362
　　1281　一般問題362
　　1282　基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的SLAM362
　　1283　基于貝葉斯估計(jì)的SLAM366
　　1284　基于粒子濾波器的SLAM369
　　1285　基于全向視覺的SLAM371
　參考文獻(xiàn)380
第13章　實(shí)驗(yàn)研究382
　131　引言382
　132　模型參考自適應(yīng)控制382
　133　基于李雅普諾夫的魯棒控制384
　134　使用基于極坐標(biāo)的控制器實(shí)現(xiàn)位姿穩(wěn)定和泊車控制385
　135　基于不變流形的控制器的穩(wěn)定化386
　136　滑模模糊邏輯控制388
　137　基于視覺的控制389
　　1371　引導(dǎo)-跟隨系統(tǒng)的控制389
　　1372　開閉環(huán)協(xié)同控制391
　　1373　基于全向視覺的控制392
　138　全向移動(dòng)機(jī)器人滑?？刂?96
　139　差分驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)械臂的控制398
　　1391　計(jì)算力矩控制398
　　1392　最大可操作性控制399
　1310　基于模糊邏輯的全局和局部集成路徑規(guī)劃器400
　1311　不確定環(huán)境中的模糊神經(jīng)混合路徑規(guī)劃405
　　13111　路徑規(guī)劃算法406
　　13112　仿真結(jié)果406
　1312　基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的移動(dòng)機(jī)器人SLAM408
　1313　基于粒子濾波器的雙機(jī)器人協(xié)同SLAM409
　　13131　第一步：預(yù)測(cè)409
　　13132　第二步：更新410
　　13133　第三步：重采樣410
　　13134　實(shí)驗(yàn)研究410
　1314　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)機(jī)器人控制和導(dǎo)航411
　　13141　軌跡跟蹤411
　　13142　避障導(dǎo)航413
　1315　差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人模糊跟蹤控制415
　1316　基于視覺的差分驅(qū)動(dòng)機(jī)器人自適應(yīng)魯棒跟蹤控制417
　1317　移動(dòng)機(jī)械臂球形全向視覺控制419
　參考文獻(xiàn)420
第14章　移動(dòng)機(jī)器人智能控制的通用系統(tǒng)與軟件架構(gòu)423
　141　引言423
　142　通用智能控制架構(gòu)424
　　1421　一般問題424
　　1422　分層的智能控制架構(gòu)424
　　1423　多分辨率的智能控制架構(gòu)425
　　1424　參考模型智能控制架構(gòu)425
　　1425　基于行為的智能控制架構(gòu)426
　143　移動(dòng)機(jī)器人控制軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)特征428
　144　兩種移動(dòng)機(jī)器人控制軟件架構(gòu)的簡(jiǎn)介430
　　1441　面向組件的Jde架構(gòu)430
　　1442　分層移動(dòng)機(jī)器人控制軟件架構(gòu)432
　145　兩種移動(dòng)機(jī)器人控制軟件架構(gòu)的比較評(píng)估433
　　1451　初步問題433
　　1452　比較評(píng)估435
　146　智能人機(jī)交互界面436
　　1461　智能人機(jī)交互界面的結(jié)構(gòu)436
　　1462　機(jī)器人化的人機(jī)交互界面的主要功能437
　　1463　自然語言人機(jī)交互界面437
　　1464　圖形化人機(jī)交互界面438
　147　兩種智能移動(dòng)機(jī)器人研究原型機(jī)440
　　1471　SENARIO智能輪椅441
　　1472　ROMAN智能服務(wù)移動(dòng)機(jī)械臂443
　148　對(duì)其他問題的進(jìn)一步討論446
　　1481　異構(gòu)化設(shè)計(jì)446
　　1482　模塊化設(shè)計(jì)449
　參考文獻(xiàn)452
第15章　工作中的移動(dòng)機(jī)器人456
　151　引言456
　152　工廠和工業(yè)中的移動(dòng)機(jī)器人456
　153　社會(huì)生活中的移動(dòng)機(jī)器人459
　　1531　救援機(jī)器人459
　　1532　機(jī)器人手杖、導(dǎo)引助手和醫(yī)院中使用的移動(dòng)機(jī)器人460
　　1533　家務(wù)移動(dòng)機(jī)器人462
　154　輔助型移動(dòng)機(jī)器人463
　155　移動(dòng)型遙操作機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人465
　156　其他機(jī)器人應(yīng)用案例469
　　1561　戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器人469
　　1562　娛樂機(jī)器人471
　　1563　研究型機(jī)器人472
　157　移動(dòng)機(jī)器人的安全性473
　參考文獻(xiàn)474
習(xí)題477
機(jī)器人網(wǎng)站列表495