本书全面介绍了与冗余度拟人双臂机器人系统相关的基础理论和前沿技术，书中内容是根据作者所带领的研究团队近十年来依托国家863计划和北京市科技新星计划等课题以及211和985学科建设经费支持所取得的学术研究及技术实践成果整理撰写而成的。主要内容包括：拟人双臂机器人系统平台方案设计、冗余度机器人运动灵活性和可靠性分析、双臂协调操作的运动规划和协调任务规划方法、基于多传感器信息的分阶段控制及双臂协调控制方法、虚拟仿真环境平台的开发、拟人双臂机器人系统遥操作技术研究等。
本书对冗余度拟人双臂机器人的相关理论、方法以及关键技术问题等做了较为系统深入的论述，不仅包括了对冗余度机器人运动灵活性与可靠性及双臂协调操作运动规划等基础理论和科学问题的阐述，同时加入了冗余度拟人双臂机器人系统的技术发展前沿，如多传感器信息融合技术、智能控制技术、虚拟现实技术、遥操作技术等的实践应用，力求内容上与国内外最新研究成果同步。
样章试读
目录
- 目录
《21世纪先进制造技术丛书》序
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 研究现状与发展趋势 2
1.2.1 拟人双臂机器人协调技术的国内外研究现状 2
1.2.2 遥操作机器人发展概述 14
1.3 研究基础、主要成果与涉及的关键技术 18
1.4 本章小结 19
参考文献 19
第2章 拟人双臂机器人系统平台方案设计 21
2.1 拟人冗余度双臂空间机器人系统的特点 22
2.2 拟人冗余度双臂空间机器人实验平台简介 22
2.2.1 平台设计思想 22
2.2.2 系统设备组成及简介 23
2.3 拟人冗余度双臂空间机器人特性分析 28
2.3.1 PA10机器人的特性分析 28
2.3.2 Module模块机器人的特性分析 33
2.4 本章小节 38
参考文献 38
附录 38
第3章 冗余度空间机器人系统在复杂环境下的灵活性和可靠性的理论研究 41
3.1 引言 41
3.2 机器人系统运动学建模与分析 41
3.2.1 PA10机器人系统运动学建模与分析 41
3.2.2 模块机器人系统运动学建模与分析 48
3.3 机器人系统运动学优化 54
3.3.1 机器人系统运动学优化的传统方法 54
3.3.2 基于容错控制的冗余度机器人运动学优化 60
3.4 笛卡儿空间运动控制 66
3.4.1 直线姿态位置插补 66
3.4.2 圆弧轨迹插补 71
3.5 机器人系统运动学计算机仿真 73
3.5.1 传统方法的机器人系统运动学计算机仿真 73
3.5.2 基于容错控制的冗余度机器人运动学优化方法计算机仿真 79
3.6 实验 83
3.6.1 模块机器人插孔实验 83
3.6.2 PA10机器人抓杯实验 85
3.7 本章小结 86
参考文献 87
第4章 冗余度空间机器人双臂协调操作运动规划方法 89
4.1 双臂机器人协调操作任务的特点及分类 89
4.1.1 双臂机器人协调操作任务的特点 89
4.1.2 双臂机器人协调操作任务的分类 90
4.2 国内外研究现状 91
4.3 双臂机器人协调操作的约朿关系 93
4.4 双臂机器人协调操作的运动学方程 93
4.4.1 开链运动学方程 94
4.4.2 闭链运动学方程 96
4.5 冗余度双臂机器人避关节极限优化 100
4.5.1 PA10机器人运动学 101
4.5.2 Module机器人运动学优化 101
4.6 冗余度机器人双臂协调避碰规划 102
4.6.1 单机器人避障规划概述 102
4.6.2 冗余度机器人双臂避划 104
4.7 冗余度机器人双臂作的 108
4.7.1 面向任务的操作度 108
4.7.2 双臂协调的操作度 112
4.7.3 面向任务的双臂协调操作度（TODAMM)114
4.8 本章小结 115
参考文献 115
第5章 冗余度双臂空间机器人协调任务规划方法 117
5.1 任务分解 117
5.1.1 操作规划和动作规划 118
5.1.2 隐式基本操作 119
5.1.3 显式基本操作 122
5.1.4 任务规划、路径规划及轨迹规划的关系 123
5.2 任务分配 124
5.2.1 机器人及任务的能力分类描述 125
5.2.2 任务完成条件 126
5.3 系统规划流程 126
5.4 程序编制 128
5.5 本章小结 129
参考文献 129
第6章 基于视觉的机器人位姿检测方法 131
6.1 机器人视觉概述 131
6.2 视觉检测系统构造 133
6.2.1 全局检测单元 134
6.2.2 局部检测单元 134
6.2.3 系统的特点 135
6.3 视觉系统标定 136
6.3.1 摄像机标定 136
6.3.2 手-眼系统标定 141
6.3.3 摄像机-超声传感器的标定 144
6.4 物体空间位姿检测 145
6.4.1 目标物体识别 146
6.4.2 物体空间位姿检测方法 149
6.5 实验 153
6.5.1 系统标定 153
6.5.2 手-眼标定 155
6.5.3 物体位姿检测 156
6.6 本章小结 157
参考文献 158
第7章 基于多传感器信息分阶段控制方法 159
7.1 系统主要传感器及其性能 160
7.1.1 视觉传感器 160
7.1.2 超声传感器 161
7.1.3 六维腕力感器 162
7.1.4 指端力传感器 162
7.2 人体感觉与运动控制系统 164
7.2.1 人体感觉与运动控制系统的结构 164
7.2.2 人体感觉与运动控制系统的模拟 167
7.3 基于多传感器信息的分阶段控制方法 168
7.3.1 多传感器信息的分类 168
7.3.2 分阶段控制系统结构及控制模型 169
7.3.3 基于模型知识库的物体识别方法 173
7.3.4 分阶段控制过程的实现 175
7.4 本章小结 178
参考文献 178
第8章 冗余度双臂空间机器人的协调控制 179
8.1 双臂空间机器人的分层递阶控制结构 179
8.1.1 机器人规划系统概述 179
8.1.2 双臂空间机器人的分层递阶控制结构 181
8.2 双臂空间机器人的协调控制方法 184
8.2.1 主要协调控制方法分类 184
8.2.2 基于主从式双臂的力/位混合控制方法 188
8.3 本章小结 204
参考文献 204
附录 206
第9章 离线编程及虚拟仿真环境 217
9.1 机器人仿真技术概述 217
9.2 OG-DARSS仿真系统介绍 218
9.2.1 任意构形串联机器人运动学建模 218
9.2.2 机器人三维仿真模型的建立 219
9.2.3 OG-DARSS的模块介绍 221
9.3 实时控制环境 227
9.3.1 PA10机器人的实时控制环境 228
9.3.2 模块机器人的实时控制环境 228
9.4 本章小结 229
参考文献 229
第10章 拟人双臂机器人系统遥操作研究 230
10.1 单机-单操作者-多人机交互设备-多机器人遥操作体系 230
10.1.1 单机-单操作者-多人机交互设备-多机器人遥操作系统体系结构 230
10.1.2 基于虚拟现实的人机交互技术 230
10.1.3 基于Internet遥操作网络通信软件设计 240
10.1.4 多机器人遥操作控制策略的研究 251
10.1.5 遥操作实验研究 265
10.1.6 本节小结 273
10.2 多操作者-多机器人遥操作体系 273
10.2.1 多操作者多机器人遥操作系统体系结构 273
10.2.2 分布式预测图形仿真子系统 278
10.2.3 MOMR系统的协调控制技术 289
10.2.4 多机器人遥操作技术 292
参考文献 296
第11章 典型操作任务仿真及实验研究 299
11.1 模拟实验的条件及目的 299
11.1.1 模拟实验的条件 299
11.1.2 模拟实验的目的 300
11.2 实验平台通信结构及协调控制过程 300
11.3 空间舱内典型双臂协调操作任务模拟实验 302
11.3.1 双臂协调插孔 302
11.3.2 双臂协调拧螺母 307
11.3.3 双臂协调搬运箱体 313
11.4 本章小结 317
参考文献 317
附录 317
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