機器人控制技術(shù)與實踐

第1章 緒論1
1.1 機器人的概念和發(fā)展歷史1
1.1.1 機器人的概念1
1.1.2 機器人的發(fā)展歷史1
1.2 機器人的組成和分類2
1.2.1 機器人的組成2
1.2.2 機器人的分類3
1.3 機器人的關鍵技術(shù)5
1.3.1 信息感知5
1.3.2 執(zhí)行機構(gòu)6
1.3.3 運動控制8
1.4 機器人的應用8
1.4.1 工業(yè)機器人8
1.4.2 服務機器人10
1.4.3 水下機器人12
1.4.4 無人機13
1.4.5 空間機器人15
1.5 機器人技術(shù)的發(fā)展16
1.5.1 軟體機器人16
1.5.2 感知與交互16
1.5.3 智能技術(shù)18
習題19
第2章 機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)20
2.1 機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)20
2.2 機械臂23
2.2.1 機械臂的結(jié)構(gòu)23
2.2.2 關節(jié)24
2.2.3 腕部的結(jié)構(gòu)25
2.2.4 手部結(jié)構(gòu)27
2.2.5 傳動方式28
2.3 行走機構(gòu)33
2.3.1 足式33
2.3.2 輪式36
2.3.3 履帶式40
2.4 機械結(jié)構(gòu)設計實例43
2.4.1 SolidWorks簡介43
2.4.2 SolidWorks基礎知識44
2.4.3 制作零件49
2.4.4 組建裝配體51
2.4.5 生成工程圖52
2.5 3D打印54
2.5.1 3D打印概述54
2.5.2 3D打印步驟54
習題56
第3章 機器人電路設計58
3.1 機器人的電源系統(tǒng)58
3.1.1 機器人供電方式58
3.1.2 鋰電池59
3.1.3 直流穩(wěn)壓電路62
3.1.4 充電裝置63
3.2 機器人驅(qū)動器系統(tǒng)64
3.2.1 電動機64
3.2.2 舵機66
3.2.3 PWM控制67
3.2.4 驅(qū)動電路69
3.3 機器人常用電路接口72
3.3.1 A/D接口電路72
3.3.2 上拉和下拉電路74
3.3.3 OC/OD門電路76
3.4 機器人處理控制器77
3.4.1 單片機概述77
3.4.2 MCS-51系列單片機78
3.4.3 STM32系列單片機82
3.5 機器人中的串口通信87
3.5.1 串行通信和并行通信87
3.5.2 串行通信原理87
3.5.3 串行通信應用90
習題91
第4章 機器人中的傳感器92
4.1 傳感器92
4.1.1 傳感器的概念92
4.1.2 傳感器的分類93
4.1.3 傳感器的參數(shù)93
4.2 測距傳感器94
4.2.1 超聲波傳感器94
4.2.2 激光傳感器96
4.2.3 紅外傳感器100
4.3 灰度和顏色傳感器101
4.3.1 灰度傳感器102
4.3.2 顏色傳感器103
4.4 視覺傳感器105
4.5 慣性測量傳感器108
4.5.1 加速度傳感器109
4.5.2 陀螺儀110
4.5.3 磁傳感器111
4.5.4 慣性測量傳感器的應用113
習題115
第5章 機器人控制系統(tǒng)116
5.1 機器人的PID控制116
5.1.1 PID運動控制116
5.1.2 智能PID參數(shù)整定120
5.2 機器人的上層控制124
5.2.1 機器人的路徑規(guī)劃124
5.2.2 足式機器人步態(tài)控制127
5.2.3 多機器人協(xié)作129
5.3 機器人控制的MATLAB仿真133
5.3.1 多關節(jié)機器人控制算法仿真133
5.3.2 路徑規(guī)劃算法仿真136
5.3.3 雙足機器人步態(tài)規(guī)劃算法仿真139
習題142
第6章 輪式巡線機器人的設計
與制作144
6.1 輪式巡線機器人144
6.2 硬件設計145
6.2.1 機械結(jié)構(gòu)設計145
6.2.2 電路設計146
6.3 軟件開發(fā)環(huán)境148
6.3.1 Keil MDK開發(fā)環(huán)境的安裝149
6.3.2 下載及調(diào)試軟件152
6.4 STM32的I/O端口的應用153
6.4.1 I/O端口的配置及使用153
6.4.2 PWM波產(chǎn)生155
6.4.3 舵機和電動機驅(qū)動157
6.4.4 傳感器數(shù)據(jù)采集160
6.5 系統(tǒng)整體調(diào)試163
6.5.1 直行糾偏調(diào)試163
6.5.2 左轉(zhuǎn)調(diào)試164
6.5.3 右轉(zhuǎn)調(diào)試165
習題166
第7章 仿人競速機器人的設計
與制作167
7.1 仿人競速機器人概述167
7.2 仿人競速機器人的硬件設計168
7.2.1 機械結(jié)構(gòu)設計168
7.2.2 控制電路設計170
7.3 仿人競速機器人的程序控制設計172
7.4 仿人競速機器人的步態(tài)規(guī)劃174
7.4.1 步態(tài)規(guī)劃的方法175
7.4.2 步態(tài)規(guī)劃的方式175
7.4.3 步態(tài)穩(wěn)定性分析176
7.4.4 步行周期與軌跡規(guī)劃178
7.5 系統(tǒng)整體調(diào)試181
習題185