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內(nèi)容簡介

　　本書以移動機(jī)器人數(shù)字孿生建模和應(yīng)用的工程案例為主線，根據(jù)功能模塊，劃分為5個項目，分別為移動機(jī)器人數(shù)字孿生建模、構(gòu)建數(shù)字孿生服務(wù)和交互平臺、基于數(shù)字孿生模型的規(guī)劃算法工程實踐、基于數(shù)字孿生模型的控制算法工程實踐、基于數(shù)字孿生模型的柔性生產(chǎn)線工程實踐。本書內(nèi)容取材于工業(yè)企業(yè)在移動機(jī)器人應(yīng)用中典型的應(yīng)用場景和實施內(nèi)容，按照項目模塊化的形式提煉，把數(shù)字孿生平臺在移動機(jī)器人應(yīng)用中需要用到的知識內(nèi)容和技能融入到各個項目中，使讀者在項目學(xué)習(xí)和操作過程中，學(xué)會移動機(jī)器人核心技術(shù)：移動機(jī)器人數(shù)字孿生的相關(guān)知識，掌握移動機(jī)器人數(shù)字孿生建模和規(guī)劃控制算法設(shè)計的技能。本書可作為機(jī)械類、自動化專業(yè)移動機(jī)器人方向課程的教材，也可供移動機(jī)器人領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

　　謝遠(yuǎn)龍，博士，籍貫江西贛州，華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院講師、碩士生導(dǎo)師。2014年6月獲得華中科技大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)士學(xué)位。2018年12月獲得華中科技大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)博士學(xué)位。2017年11月至2018年4月受學(xué)校資助在英國利茲大學(xué)進(jìn)行交流訪問。2018年12月至2021年8月在本院國家企業(yè)信息化支撐軟件工程技術(shù)研究中心開展博士后工作。主要研究方向包括智能控制、移動機(jī)器人、智能制造和自主無人系統(tǒng)等領(lǐng)域。近五年以來，在IEEE TIE， IEEE TIM， IEEE-ASME TMECH， RCIM， ACC， AIM， CCC等期刊/會議發(fā)表SCI/EI 論文90余篇（其中一作/通訊作者發(fā)表SCI論文25篇，SCIE高被引論文1篇，權(quán)威期刊封面論文1篇），合著專著1本，申請/授權(quán)發(fā)明專利45項。

圖書目錄

緒論(1)0.1工業(yè)數(shù)字孿生簡介(1)0.1.1數(shù)字孿生的概念(1)0.1.2數(shù)字孿生的技術(shù)特征(1)0.2工業(yè)數(shù)字孿生的應(yīng)用場景(2)0.2.1數(shù)字化設(shè)計(2)0.2.2數(shù)字孿生機(jī)床(4)0.2.3智慧工廠(5)0.2.4智能運維(6)第1章移動機(jī)器人本體模型構(gòu)建(8)1.1移動機(jī)器人數(shù)學(xué)模型構(gòu)建(9)1.1.1移動機(jī)器人預(yù)備知識(9)1.1.2移動機(jī)器人運動學(xué)模型構(gòu)建(10)1.1.3移動機(jī)器人動力學(xué)模型構(gòu)建(11)1.2移動機(jī)器人數(shù)字孿生模型構(gòu)建(12)1.2.1數(shù)字孿生模型構(gòu)建準(zhǔn)備工作(12)1.2.2移動機(jī)器人幾何模型構(gòu)建(14)1.2.3移動機(jī)器人物理模型構(gòu)建(18)1.2.4移動機(jī)器人孿生測試平臺構(gòu)建(22)1.3移動機(jī)器人孿生數(shù)據(jù)處理(27)1.3.1認(rèn)識MySQL(27)1.3.2準(zhǔn)備工作(27)1.3.3Unity與MySQL通信構(gòu)建(31)1.4移動機(jī)器人孿生模型實機(jī)通信(35)1.4.1TCP原理(35)1.4.2Qt基本知識(36)1.4.3基于Qt的TCP通信準(zhǔn)備工作(37)第2章移動機(jī)器人規(guī)劃控制算法優(yōu)化服務(wù)框架(46)2.1軌跡規(guī)劃算法優(yōu)化服務(wù)模塊(46)2.1.1規(guī)劃模塊UI面板設(shè)計及初始準(zhǔn)備(46)2.1.2規(guī)劃模式腳本設(shè)計(48)2.1.3規(guī)劃模塊運行(51)2.2軌跡平滑優(yōu)化模塊(53)2.2.1軌跡優(yōu)化模塊UI面板設(shè)計及初始準(zhǔn)備(53)2.2.2軌跡優(yōu)化模塊腳本設(shè)計(54)2.2.3軌跡優(yōu)化模塊運行(57)2.3軌跡跟蹤控制算法優(yōu)化與數(shù)據(jù)存儲模塊(57)2.3.1控制模塊UI面板設(shè)計(57)2.3.2控制模塊腳本設(shè)計(58)2.3.3場景復(fù)位腳本設(shè)計(64)2.4虛實聯(lián)動通信模塊(65)2.4.1環(huán)境配置(65)2.4.2在Qt中構(gòu)建TCP客戶端(67)2.4.3Qt連接MySQL數(shù)據(jù)庫(70)2.4.4代碼及通信效果展示(74)第3章移動機(jī)器人規(guī)劃算法工程實踐(87)3.1Dijkstra算法(87)3.1.1Dijkstra算法基本原理(87)3.1.2Dijkstra算法實例(89)3.2A*算法(95)3.2.1A*算法基本原理(95)3.2.2A*算法實例(96)3.3RRT算法(102)3.3.1RRT算法基本原理(102)3.3.2RRT算法實例(104)3.4遺傳算法(107)3.4.1遺傳算法基本原理(107)3.4.2遺傳算法實例(108)3.5動態(tài)窗口算法(116)3.5.1動態(tài)窗口算法基本原理(116)3.5.2動態(tài)窗口算法實例(118)3.6人工勢場算法(127)3.6.1人工勢場算法基本原理(127)3.6.2人工勢場算法實例(129)第4章移動機(jī)器人控制算法工程實踐(136)4.1PID控制算法(136)4.1.1基本原理(136)4.1.2算法實例(137)4.2滑?？刂扑惴?141)4.2.1基本原理(141)4.2.2算法案例(143)4.3模糊控制算法(146)4.3.1基本原理(146)4.3.2算法案例(148)4.4模型預(yù)測控制算法(148)4.4.1基本原理(148)4.4.2算法案例(150)4.5迭代學(xué)習(xí)控制算法(154)4.5.1基本原理(154)4.5.2算法案例(156)第5章移動機(jī)器人柔性生產(chǎn)線工程實踐(160)5.1柔性生產(chǎn)線預(yù)備知識(160)5.1.1傳統(tǒng)自動化生產(chǎn)線建設(shè)模式(160)5.1.2智能柔性自動化生產(chǎn)線建設(shè)模式(160)5.1.3基于數(shù)字孿生技術(shù)的智能生產(chǎn)模式(161)5.2柔性生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)架構(gòu)(161)5.2.1物理層(162)5.2.2孿生數(shù)據(jù)層(162)5.2.3虛擬層(162)5.3移動機(jī)械臂作業(yè)系統(tǒng)數(shù)字孿生模型(163)5.3.1機(jī)械臂行為模型完善(163)5.3.2機(jī)械臂控制腳本測試(181)5.3.3移動機(jī)器人規(guī)則模型補充(183)5.4柔性生產(chǎn)線仿真系統(tǒng)構(gòu)建(185)5.4.1生產(chǎn)線組成單元分類(185)5.4.2虛擬生產(chǎn)線構(gòu)建(186)5.4.3仿真實例(187)參考文獻(xiàn)(189)