第1章绪论001
1.1智能机器人的发展历程003
1.1.1机器人的由来003
1.1.2智能机器人技术的发展004
1.2机器人的定义和分类006
1.2.1机器人的术语和定义006
1.2.2机器人的分类007
1.3智能机器人的结构组成009
1.4具身智能机器人010
1.5智能机器人的发展方向012
1.5.1突破智能机器人共性技术和前沿技术013
1.5.2提升机器人关键零部件的功能、性能和可靠性013
1.5.3拓展智能机器人种类014
1.5.4增强特定场景和生产工艺机器人应用深度和广度014
1.6本书的主要内容015
习题1016

第2章空间描述和变换017
2.1位姿和坐标系描述019
2.1.1位置描述019
2.1.2方位描述019
2.1.3位姿描述020
2.2平移和旋转坐标系映射020
2.2.1平移坐标变换020
2.2.2旋转坐标变换020
2.3平移和旋转齐次坐标变换022
2.3.1齐次变换022
2.3.2平移齐次坐标变换023
2.3.3旋转齐次坐标变换024
2.4物体的变换和变换方程026
2.4.1物体位置描述026
2.4.2齐次变换的逆变换027
2.4.3变换方程初步028
2.5通用旋转变换029
2.5.1通用旋转变换公式029
2.5.2等效转角与转轴030
2.6本章小结031
习题2032

第3章机器人运动学033
3.1机器人运动方程035
3.1.1操作臂运动姿态和方向角的表示035
3.1.2平移变换的不同坐标表示037
3.1.3广义连杆和广义变换矩阵038
3.1.4建立连杆坐标系的步骤和举例040
3.2机器人运动方程的求解043
3.2.1逆运动学求解的一般问题043
3.2.2逆运动学的代数解法与几何解法045
3.2.3逆运动学的其他解法047
3.3机器人运动学举例051
3.3.1机器人正向运动学052
3.3.2机器人逆向运动学055
3.4机器人的雅可比公式059
3.4.1机器人的微分运动059
3.4.2雅可比矩阵的定义与求解067
3.4.3机器人雅可比矩阵计算举例070
3.5基于逆运动学的二维路径跟踪071
3.5.1逆运动学算法和求解器072
3.5.2构建机器人072
3.5.3定义轨迹073
3.5.4运动学逆解073
3.5.5为解决方案制作动画074
3.6本章小结075
习题3075

第4章机器人动力学077
4.1刚体的动力学方程079
4.1.1刚体的动能与势能079
4.1.2拉格朗日方程和牛顿-欧拉方程080
4.2操作臂动力学方程的计算与简化085
4.2.1质点速度的计算085
4.2.2质点动能和势能的计算086
4.2.3操作臂动力学方程的推导088
4.2.4操作臂动力学方程的简化090
4.3操作臂动力学方程举例093
4.3.1二连杆操作臂动力学方程093
4.3.2三连杆操作臂的速度和加速度方程095
4.4基于Robotics Toolbox的六轴机器人动态性能分析100
4.5本章小结104
习题4105

第5章智能机器人感知系统106
5.1机器人感知能力108
5.2机器人传感器性能要求109
5.2.1传感器的技术指标110
5.2.2传感器基本性能要求112
5.3机器人传感器类型及特点112
5.3.1内部传感器113
5.3.2外部传感器123
5.4基于深度学习的机器视觉141
5.4.1机器视觉141
5.4.2人工神经网络142
5.4.3人工神经网络的数学原理146
5.4.4卷积神经网络153
5.5多传感器信息融合162
5.6本章小结170
习题5170

第6章机器人路径规划171
6.1路径规划算法及建模方法172
6.1.1路径规划基本概念172
6.1.2路径规划分类173
6.1.3路径规划算法分类173
6.1.4路径规划相关技术分析175
6.2全局路径规划算法178
6.2.1Dijkstra算法179
6.2.2RRT算法182
6.2.3A*算法189
6.2.4粒子群优化算法197
6.2.5遗传算法201
6.3局部路径规划算法205
6.3.1蚁群算法205
6.3.2人工势场法215
6.3.3模拟退火算法220
6.3.4动态窗口算法224
6.4基于数字高程数据创建越野导航路径规划器228
6.5本章小结235
习题6235

第7章机器人智能控制236
7.1智能控制概述238
7.1.1智能控制的研究对象238
7.1.2智能控制系统的结构238
7.1.3智能控制系统的特点240
7.2PID控制240
7.2.1PID控制概述241
7.2.2PID控制理论基础242
7.2.3PID控制实例246
7.2.4智能PID参数整定248
7.3模型预测控制250
7.3.1模型预测控制概述250
7.3.2模型预测控制原理251
7.3.3模型预测控制实例252
7.4模糊控制255
7.4.1模糊控制概述255
7.4.2模糊控制理论基础256
7.4.3模糊控制系统264
7.4.4模糊控制器设计实例266
7.5神经网络控制275
7.5.1神经网络控制器275
7.5.2神经网络控制器设计实例278
7.6滑模控制283
7.6.1滑模控制概述284
7.6.2滑模控制理论284
7.6.3滑模控制实例287
7.7本章小结290
习题7290

第8章智能机器人技术应用291
8.1四旋翼无人机姿态控制293
8.1.1理论分析293
8.1.2控制器设计296
8.1.3仿真分析298
8.2下肢康复机器人控制299
8.2.1动力学模型构建299
8.2.2控制器设计302
8.2.3仿真分析及验证303
8.3无人电铲的自主路径跟踪与控制研究304
8.3.1运动学简化模型305
8.3.2路径跟踪算法305
8.3.3控制器设计307
8.3.4仿真分析及验证309
8.42自由度机械臂运动控制313
8.4.1动力学模型构建313
8.4.2控制器设计314
8.4.3仿真分析及验证316
8.5四足机器人运动控制317
8.5.1理论分析318
8.5.2控制器设计320
8.5.3仿真分析322
8.6面向安全人机协作的机器人操作臂规划与控制322
8.6.1动态分析323
8.6.2规划与控制框架323
8.6.3实验分析327
8.7本章小结328
习题8329

参考文献330