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第1章 智能机器人概述1

1.1 智能机器人的定义1

1.1.1 机器人的定义1

1.1.2 智能机器人的定义2

1.2 智能机器人的发展概况3

1.2.1 机器人发展的三个阶段3

1.2.2 智能机器人的分类及介绍3

1.3 智能机器人的关键技术9

1.3.1 编程语言与编程技术10

1.3.2 传感器技术10

1.3.3 智能控制技术11

1.3.4 路径规划技术11

1.3.5 导航和蔽障技术11

1.3.6 人机接口技术12

第2章 机器人运动学13

2.1 机器人运动学中的矩阵法13

2.1.1 刚体的旋转矩阵13

2.1.2 刚体的位移矩阵18

2.2 坐标变换24

2.3 微分旋转矩阵及微分位移矩阵31

2.3.1 微分旋转矩阵31

2.3.2 微分位移矩阵33

2.4 雅可比矩阵及其在求解机器人速度的应用34

2.4.1 雅可比矩阵简介34

2.4.2 雅可比矩阵求解机器人的速度36

第3章 智能传感与控制技术38

3.1 机器人传感器38

3.1.1 传感器分类38

3.1.2 机器人传感器的技术发展情况39

3.1.3 常用传感器介绍40

3.1.4 传感器的高级应用44

3.1.5 传感器融合45

3.2 机器人决策46

3.3 机器人驱动器48

3.3.1 直流伺服电动机48

3.3.2 步进电动机49

3.3.3 交流伺服电动机50

3.3.4 机器人控制器51

第4章 多足机器人设计与制作56

4.1 国内外研究现状与发展方向56

4.2 分动式多足机器人系统总体设计58

4.2.1 机械本体结构58

4.2.2 多足机器人步态规划60

4.2.3 控制系统的技术指标62

4.2.4 控制系统总体结构设计62

4.2.5 关键部件的选择与分析64

4.3 控制系统硬件设计65

4.3.1 上位机65

4.3.2 下位机71

4.3.3 传感器电路77

4.3.4 无线遥控模块80

4.4 实例制作实物图81

4.5 控制系统软件算法研究82

4.5.1 CAN通信82

4.5.2 主动力控制器84

4.5.3 足关节控制器89

4.5.4 全局最短路径规划90

4.5.5 步态规划与多关节协调91

4.6 实验测试92

第5章 工业搬运机器人95

5.1 工业搬运机器人背景介绍95

5.1.1 工业机器人国内外发展现状95

5.1.2 工业搬运机器人设计背景96

5.2 搬运机器人系统总体设计97

5.2.1 控制系统总体硬件结构98

5.2.2 功率驱动模块电路99

5.2.3 主控模块电路100

5.2.4 通信模块电路101

5.2.5 信号检测电路102

5.2.6 系统保护电路104

5.3 搬运机器人控制算法实现105

5.3.1 矢量控制的基本原理105

5.3.2 矢量控制的电流控制方法106

5.3.3 永磁同步电动机矢量控制系统108

5.4 搬运机器人控制软件流程109

5.4.1 单电动机PMSM伺服控制系统的软件设计109

5.4.2 三电阻式相电流采样110

5.4.3 转子位置初始化114

5.4.4 CAN通信软件设计115

5.5 系统调试116

5.5.1 实验系统介绍116

5.5.2 双电动机协调控制验证实验117

5.6 实物制作图120

第6章 飞行机器人设计及制作122

6.1 飞行机器人背景介绍122

6.1.1 飞行机器人研究背景和意义122

6.1.2 国内外飞行机器人技术发展现状122

6.2 系统总体方案设计125

6.2.1 飞行平台的选择125

6.2.2 飞控系统技术指标125

6.2.3 控制系统总体方案设计126

6.3 控制系统硬件设计127

6.3.1 飞控计算机单元127

6.3.2 传感器单元130

6.3.3 数据链路单元136

6.3.4 执行机构139

6.3.5 任务设备模块140

6.4 基于Linux的主机飞控软件平台的搭建141

6.4.1 嵌入式Linux系统构建142

6.4.2 主机飞控板载设备驱动程序设计147

6.4.3 设备驱动程序测试153

6.5 飞控软件算法设计154

6.5.1 主机飞控系统多任务飞控软件设计154

6.5.2 从机飞控系统软件设计159

6.5.3 飞控软件的核心算法159

6.6 飞控系统测试与实验169

6.6.1 飞控系统基本性能测试169

6.6.2 飞行器飞行试验176

参考文献179