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第1章 绪论1

1.1 机器人的定义、应用与发展2

1.1.1 机器人的应用2

1.1.2 机器人的发展4

1.2 服务机器人8

1.3 服务机器人的结构与分类10

1.3.1 服务机器人的结构10

1.3.2 服务机器人的分类12

1.4 服务机器人控制的主要内容18

参考文献19

第2章 服务机器人的移动机构20

2.1 移动机构21

2.1.1 单轮移动机构21

2.1.2 两轮差动配合小万向轮机构22

2.1.3 全向轮式移动机构23

2.1.4 履带式移动机构23

2.1.5 足式机构24

2.2 设计举例26

2.2.1 轮式移动服务机器人底盘26

2.2.2 双足步行机器人29

2.2.3 履带式机器人底盘31

参考文献35

第3章 服务机器人的执行单元36

3.1 服务机器人的机械臂37

3.1.1 四自由度机械臂39

3.1.2 六自由度机械臂42

3.2 机械手46

3.2.1 二指机械手46

3.2.2 三指机械手49

3.2.3 五指机械手52

3.3 其他执行单元53

3.3.1 腕部53

3.3.2 其他机械手54

3.3.3 其他机械臂55

参考文献55

第4章 服务机器人的驱动与控制56

4.1 电机的选择与分类57

4.2 电机的控制61

4.2.1 直流电机的基本特性61

4.2.2 转速控制61

4.2.3 转向控制64

4.2.4 电机控制实例68

4.3 服务机器人的控制70

4.3.1 经典PID控制70

4.3.2 智能PID整定概述74

参考文献79

第5章 服务机器人的运动分析80

5.1 服务机器人的位置运动学81

5.1.1 位置方位描述81

5.1.2 位置信息与传感器82

5.1.3 坐标变换86

5.1.4 齐次变换及运算92

5.2 服务机器人的微分运动与动力学分析94

5.2.1 底盘运动学分析——双轮94

5.2.2 底盘运动学分析——全向轮96

5.3 服务机器人的正逆运动学问题104

5.3.1 刚体的描述105

5.3.2 正逆运动学问题106

5.3.3 机械臂的正逆运动学107

参考文献111

第6章 服务机器人的路径规划112

6.1 服务机器人的路径规划分类113

6.1.1 离线路径规划114

6.1.2 在线路径规划115

6.1.3 其他路径规划算法117

6.2 经典路径规划方法118

6.2.1 人工势场法118

6.2.2 A＊算法122

6.2.3 遗传算法128

6.3 服务机器人路径规划优化135

6.3.1 人工势场法的改进135

6.3.2 A＊算法的改进137

6.3.3 遗传算法的改进140

6.3.4 服务机器人路径规划技术发展142

参考文献143

第7章 服务机器人的感知145

7.1 服务机器人的感知147

7.1.1 内部感知单元148

7.1.2 外部感知单元151

7.1.3 特殊感知单元156

7.2 机器视觉158

7.2.1 机器视觉的组成159

7.2.2 机器视觉的工作原理161

7.2.3 机器视觉在服务机器人上的应用168

参考文献172

第8章 服务机器人的操作系统173

8.1 服务机器人的操作系统概述174

8.1.1 服务机器人操作系统的概述174

8.1.2 服务机器人操作系统的关键技术176

8.2 ROS及其应用178

8.2.1 ROS的基本概念179

8.2.2 ROS的应用188

参考文献194

第9章 发展与展望195

9.1 发展196

9.2 比赛促进技术提升198

9.3 未来展望205

参考文献208

索引209