数学视角下的机器人操纵导论

"A mathematical introduction to robotic manipulation" 是一本由Richard M. Murray、Zexiang Li和S. Shankar Sastry合著的专业书籍，主要探讨了机器人的运动学、动力学和控制的数学基础。该书适合对机器人学有深入理解需求的读者，标签中提及的“Richard M. Murray”是一位在该领域有影响力的学者。 本书首先简要回顾了机器人学的历史，强调了多指手和灵巧操作的重要性，这两者在现代机器人技术中扮演着关键角色。多指手允许机器人执行复杂的抓取和操纵任务，模仿人类的手部功能，从而实现更高级别的任务执行。书中还提到了协调多个手指的机器人手进行操作，以及在机器人系统中出现的非完整约束行为，这是一种描述机器人在特定条件下无法自由移动的现象，例如轮式移动机器人的限制。 接下来，书中深入讲解了刚体运动的概念。刚体变换是机器人学中的基础，它涉及物体在空间中的定位和定向。这部分内容涵盖了如何用数学方式描述和处理刚体在三维空间中的旋转和平移。旋转在R3空间中的运动是关键，书中可能详细讨论了欧拉角、旋转矩阵和四元数等表示方法，这些都是理解和计算机器人运动必不可少的工具。 此外，书中可能还会涉及动力学，包括牛顿-欧拉方程、雅可比矩阵和拉格朗日方程，这些是描述机器人动力行为的基础。在控制部分，作者可能会介绍如何设计控制器来实现期望的运动轨迹，如PD控制和逆动力学控制。非线性控制理论和稳定性分析也是这一领域的核心内容，它们对于确保机器人系统的稳定性和性能至关重要。 书中还可能涵盖了传感器融合、路径规划、避障算法以及机器人与环境的交互等内容。对于实际应用，如工业自动化、服务机器人和医疗机器人，这些知识都是必不可少的。最后，作者可能通过实例和练习来巩固理论知识，并引导读者将所学应用于实际的机器人设计和控制问题。 “A mathematical introduction to robotic manipulation”是一本全面而深入的机器人学教材，旨在为读者提供坚实的数学基础，以理解并解决实际的机器人操纵问题。无论是对于学术研究还是工程实践，这本书都提供了宝贵的资源和指导。