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| 編輯推薦： |
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本书以工业用重载机器人为主要对象，围绕机器人技术中的“设计”“建模”“控制”三个主题，较为全面地介绍了重载机器人的概念、理论和实践知识。
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| 內容簡介： |
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本书以工业用重载机器人为主要对象，围绕机器人技术中的“设计”“建模”“控制”三个主题，较为全面地介绍了重载机器人的概念、理论和实践知识。本书共8章，主要内容包括绪论、重载机器人机构设计、重载机器人运动学分析、重载机器人静力学与静刚度分析、重载机器人动力学分析、重载机器人轨迹规划、重载机器人运动控制技术和基于强化学习的重载机器人交互控制。本书可作为高等院校机器人工程、机械工程、智能制造工程等专业的本科生、研究生教材，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。
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| 目錄：
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前言第1章绪论/111工业机器人技术的发展历程/1111工业机器人的起源/1112工业机器人的发展/3113工业机器人的发展趋势/812重载机器人的定义及系统组成/8121重载机器人的定义/9122重载机器人的系统组成/913重载机器人技术的发展与应用/10131重载机器人技术的发展/10132重载机器人技术的应用/1014重载机器人的关键技术参数/1115重载机器人的未来发展趋势/11习题/12参考文献/12第2章重载机器人机构设计/1421重载机器人机构组成/14211重载机器人机构的基本组成/14212重载机器人机构形式/1822重载机器人机构自由度分析/21221自由度分析中的基本概念/21222重载机器人机构自由度计算/23223机构自由度与约束分析的数学基础/25224重载机器人机构自由度与约束分析/3223重载机器人构型综合/35231基于约束螺旋的构型综合/35232基于GF集理论的构型综合/3924重载机器人的核心零部件/44241重载机器人的传动系统/44242重载机器人的驱动与储能系统 /47243重载机器人的精度补偿系统/5025重载机器人的轻量化设计/52习题/54参考文献/56第3章重载机器人运动学分析/5731重载机器人位姿分析/57311机器人的位姿表示/57312欧拉角与RPY角/61313齐次坐标和齐次变换/64314连杆参数与坐标系建立/66315重载串联机器人运动学模型/68316重载并联机器人运动学模型/7432重载机器人工作空间分析/76321工作空间定义/76322重载串联机器人工作空间求解/77323重载并联机器人工作空间求解/7833重载机器人速度分析/82331重载串联机器人速度分析/83332重载并联机器人速度分析/8934重载机器人运动性能指标/92341奇异性分析/92342灵巧性分析/100343其他运动学性能展望/10335误差模型与参数辨识/104351误差分析/105352误差的标定模型/107353参数辨识方法/109354精度补偿/110习题/111参考文献/112第4章重载机器人静力学与静刚度分析/11341连杆受力分析与静力平衡方程/11342静力雅可比矩阵/115421静力雅可比矩阵求解/115422关节力与操作力之间的映射关系（力椭球）/116423静力与速度雅可比的对偶性/11743柔度与变形/118431刚度与柔度的基本概念/118432基于旋量理论的空间柔度矩阵建模/119433柔度矩阵的坐标变换/12044刚性机器人的静刚度建模/121441多构件系统的组合刚度/121442机器人机构静刚度分析/121443传动系统静刚度分析/12345重载机器人的力学性能评价/124451重载机器人力学性能评价的意义/124452基于力雅可比矩阵的重载机器人力学性能评价/125453力传递和约束性能评价指标/125454力约束性能评价指标/131习题/132参考文献/135第5章重载机器人动力学分析/13651组成构件的加速度/136511构件的线速度/136512构件的角速度/137513联立线速度和角速度/138514构件的加速度/13852组成构件的惯性/139521质量与质心/139522转动惯量与惯性张量/14053基于牛顿欧拉方程的动力学建模/142531牛顿方程和欧拉方程/143532递推算法/14354基于拉格朗日的动力学建模/152541第一类拉格朗日方程/153542第二类拉格朗日方程/154543重载串联机器人的拉格朗日方程/15755重载机器人的模态分析/167551模态分析基础/167552模态分析方法/17056重载机器人动刚度分析/180561动刚度建模/180562动刚度辨识方法概述/180563重载机器人动刚度辨识/182习题/186参考文献/189第6章重载机器人轨迹规划/19161重载机器人的路径与轨迹/191611路径与轨迹的概念/191612路径与轨迹的区分/191613在线轨迹规划与离线轨迹规划/19262运动轨迹的约束条件/194621硬约束条件/194622软约束条件/19663轨迹规划的基本方法/199631插补方式分类与轨迹控制/200632三次多项式插值/206633过路径点的三次多项式插值/209634五次多项式插值 /212635用抛物线过渡的线性函数插值/21464轨迹规划的性能指标/218641最优时间轨迹规划/218642最优能量轨迹规划/218643时间能量综合最优轨迹规划/219习题/219参考文献/221第7章重载机器人运动控制技术/22271重载机器人信息通信技术/222711机器人常见通信接口/222712机器人常用通信协议/22572重载机器人的控制系统组成/226721集中式控制系统/227722分布式控制系统/229723现场总线控制系统/232724控制系统对比/23673重载机器人的运动控制方法/236731位置控制/236732自主任务规划控制/240733多机器人协同控制/24274重载机器人的常用传感器/245741位移和位置传感器/245742速度和加速度传感器/249743触觉传感器/253744力觉传感器/254745距离传感器/255746激光雷达/256747机器人视觉装置/258习题/264参考文献/264第8章基于强化学习的重载机器人交互控制/26681强化学习的基本原理和算法/266811强化学习基本原理/266812强化学习中的数学理论基础/267813经典强化学习算法/26882重载机器人交互控制策略/269821柔顺控制算法分类/269822重载机器人的柔顺控制/270823基于强化学习的变阻抗位置/力控制/27283重载机器人碰撞检测/273831基于传感器的碰撞检测方法和原理/273832无外部传感器的碰撞检测/278833基于强化学习算法的碰撞检测/28184重载机器人在线轨迹规划/283841环境感知与建模基本理论/283842重载机器人实时状态估计 /285843基于强化学习的轨迹生成与优化算法/287习题/301参考文献/301
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| 內容試閱：
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随着计算机及人工智能技术的不断进步，机器人已逐步成为推动工业领域高质量发展的有力保障。机器人的工业应用与其负载能力息息相关，负载能力的每一次跃升均会极大地拓展机器人的应用边界。目前，已有诸多重载机器人应用于冶金、矿业、建筑、重型装备制造等重工业领域，并且随着重载机器人技术的不断革新，将会有越来越多的重载机器人参与到重工业生产的各个工序环节以促进重工业的快速发展。相比于常规负载能力的机器人，重载机器人在驱动系统、机构构型原理、精度补偿方法、轨迹规划等方面均存在一些特殊要求。在这一背景下，编者撰写了这本关于重载机器人技术的教材，旨在推动我国重载机器人技术的创新与发展，培养更多专业人才，促进我国高端装备制造业的发展。本书以重载机器人为对象，在现有机器人相关理论的基础上，通过系统梳理本科研团队和国内外学者关于重载机器人的相关研究成果及文献，形成了包括重载机器人的基本概念、机构组成、建模理论、控制技术等关键技术在内的较为完整的重载机器人知识体系，为相关专业的本科生、研究生或相关研究人员提供一个选择，以便于更好地学习重载机器人技术的相关知识。全书共分为8章：第1章绪论，论述重载机器人的发展历程、定义及系统组成、应用领域、关键技术参数及未来发展趋势；第2章重载机器人机构设计，论述重载机器人机构组成、自由度分析、构型综合及核心零部件；第3章重载机器人运动学分析，论述重载机器人位姿分析、工作空间分析、速度分析、运动性能指标和误差模型与参数辨识；第4章重载机器人静力学与静刚度分析，论述重载机器人的静力学分析、刚度、柔度以及力学性能；第5章重载机器人动力学分析，论述重载机器人动力学建模、模态及动刚度分析；第6章重载机器人轨迹规划，论述轨迹规划的约束条件与基本方法以及性能指标；第7章重载机器人运动控制技术，论述信息通信技术、控制系统组成、运动控制方法以及常用传感器；第8章基于强化学习的重载机器人交互控制，论述强化学习的基本原理和算法、重载机器人交互控制策略、碰撞检测以及在线轨迹规划。本书的知识布局由浅入深，囊括了基础知识和前沿技术，适合作为机器人工程与机械工程等专业本科生、研究生的学习用书，也可作为从事机器人技术开发与应用的工程技术人员的参考用书。本书的主编为熊晓燕和张金柱，第1章和第8章由熊晓燕负责编写，第2章和第6章由张金柱负责编写，第3章由宁峰平负责编写，第4章和第5章由代卓宏负责编写，第7章由李聪明负责编写。本书有关内容参考了国内外大量优秀的教材、学术论文以及行业报告，相关研究得到了国内外同仁的大力支持，在此表示衷心感谢。限于编者的水平和时间，书中难免有疏漏之处，敬请广大读者批评指正。
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