机器人学基础:力学与控制(第三版)英文原版

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"《机器人学导论》第三版英文版,由John J. Craig撰写,是电气与计算机工程系列的一部分,内容覆盖了机器人学的基础到高级主题,包括机械和控制方面的知识。" 本书深入介绍了机器人学的关键概念和技术,分为13章,详细阐述了以下几个重要知识点: 1. **介绍**:这一部分可能涵盖机器人学的基本定义、历史以及在现代社会中的应用,为后续章节的学习奠定基础。 2. **空间描述和变换**:这一章讲解了如何在三维空间中描述和操作机器人,包括坐标系的转换、向量和矩阵的操作等基础知识。 3. **操纵器动力学**:讨论了机器人关节和连杆的运动学,包括笛卡尔坐标和关节坐标下的描述,以及如何推导和理解机器人运动链的几何关系。 4. **逆动力学**:这部分涉及求解逆运动学问题,即给定末端执行器的位置和方向,如何确定各关节的运动参数。 5. **雅可比矩阵**:雅可比矩阵关联了关节速度和末端执行器速度,同时也用于计算静态力和力矩,对于理解和设计机器人的控制策略至关重要。 6. **操纵器动力学**:涵盖了机器人动力学模型的建立,包括惯性、摩擦、驱动和约束力的分析,以及如何利用这些信息进行动态建模和控制。 7. **轨迹生成**:研究如何规划机器人的平滑路径,避免碰撞和优化运动性能。 8. **操纵器机制设计**:讨论了机器人结构设计的原则,如连杆的布局、自由度的选择,以及如何平衡机械效率和灵活性。 9. **线性控制**:介绍了适用于操纵器的线性控制理论,如PID控制、状态反馈等,以及它们在实际机器人系统中的应用。 10. **非线性控制**:深入探讨非线性控制策略,如滑模控制和自适应控制,以应对机器人系统的非线性特性。 11. **力控制**:讲述如何实现对机器人执行器力和扭矩的精确控制,这对于精细操作和交互任务至关重要。 12. **机器人编程语言和系统**:涵盖了机器人操作系统(ROS)和其他编程框架,以及如何编写和执行机器人程序。 13. **离线编程系统**:讨论了机器人程序的离线生成,如基于计算机图形学的方法和仿真技术。 书后附录包括三角恒等式、角度设定约定和一些逆运动学公式,以及部分练习题的答案,为读者提供了进一步学习和自我检验的资源。 《机器人学导论》第三版是深入理解机器人技术的宝贵教材,适合工程学生、研究人员和专业工程师作为参考书籍。通过阅读本书,读者可以掌握机器人学的核心概念,从而能够设计、分析和控制各种机器人系统。