具體描述
編輯推薦
《機器人學:建模、規劃與控製》基本原理與技術方麵主要集中在前六章，關注的是機械手結構，包括運動學、靜力學與軌跡規劃，機器人執行元件、傳感器、控製單元技術。接下來的六章是提高部分的內容，主要是機械手動力學和運動控製、根據外部傳感器數據（力與視覺）與環境交互、移動機器人與運動規劃。內容簡介
《機器人學:建模、規劃與控製》在闡述機器人學基礎知識的基礎上介紹瞭機器人學的基本技術——建模、規劃與控製。全書內容包括機器人運動學、微分運動學與靜力學、軌跡規劃、執行器與傳感器、控製體係、機器人動力學、運動控製、力控製、視覺伺服以及移動機器人、機器人運動規劃等。為瞭嚮學生傳授實用技能，全書穿插有大量精心安排的實例和一些案例研究，其中多數進行瞭仿真。《機器人學:建模、規劃與控製》中提齣瞭許多研究性問題，並介紹和解釋瞭如何采用恰當的工具尋求和獲得麵嚮工程的解決方案。此外，《機器人學:建模、規劃與控製》每章末附有習題，供讀者進一步思考和鞏固所學內容；附錄部分給齣瞭綫性代數、剛體力學、反饋控製、微分幾何、圖搜索算法等相關內容；《器人學:建模、規劃與控製》還配有電子版的題解手冊，包含瞭計算機求解問題的MATLAB源代碼，可免費提供給采用《機器人學:建模、規劃與控製》作為教材的教師。
精彩書評
非常棒！一本教材競能將機器人的操控技術與移動技術從基礎知識到前沿研究這麼長跨度的內容囊括其中，並能在數學的深度和物理直覺兩方麵達到創造性的平衡。 ——奧薩馬·卡迪（Oussama Khatib），美國斯坦福大學本書在對機器人力學、規劃和控製這些內容的處理上達到瞭很好的平衡，令人享受到智力上的滿足感；本書是每個有抱負的青年機器人研究者書架上的必備之書。 ——樸鍾午（Frank Chongwoo Park），韓國首爾國立大學
本書清晰地解釋瞭理解*新的機器人學所需要的物理和數學基礎。毋庸置疑，這是本科高年級和研究生很好的教材！ ——中村吉彥（Yoshihiko Nakamura），日本東京大學
本書不僅提供瞭經典機器人學的堅實基礎，而且保留瞭作為一本*威參考書的特性，可供進行機器人學最前沿和跨學科的專題研究。 ——安東尼奧·比基（Antonio Bicchi），意大利比薩大學
本書以麵嚮前沿、實際應用的眼光，綜閤而又嚴謹地處理瞭不同學科的所有相關概念，使其成為研究生一年級機器人學課程的優秀教材。 ——維傑·庫瑪爾（Vijay Kumar），美國賓夕法尼亞大學
這是一本非常優秀的研究生用書，因其以嚴謹的形式涵蓋瞭機器人學領域的基礎，並實現瞭與技術層麵的良好平衡。 ——亞曆山大·澤林斯基（Alexander Zelinsky），澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO） 本書以條理清晰、前後一緻和利於教學的方式介紹瞭機器人學的基本概念，使從本科生到科研人員的所有讀者明白，一個有著自身基礎的新學科誕生瞭。 ——讓—保羅·勞濛德（Jean—Paul Laumond），法國國傢科學研究中心 係統分析與架構實驗室（LAAS—CNRS）
目錄
叢書序 前言 第1章引言 1.1機器人學 1.2機器人機械結構 1.2.1機器人機械手 1.2.2移動機器人 1.3工業機器人學 1.4先進機器人學 1.4.1野外機器人 1.4.2服務機器人 1.5機器人建模、規劃與控製 1.5.1建模 1.5.2規劃 1.5.3控製 參考資料 第2章運動學 2.1剛體的姿態 2.2鏇轉矩陣 2.2.1基本鏇轉 2.2.2嚮量的錶示 2.2.3嚮量的鏇轉 2.3鏇轉矩陣的閤成 2.4歐拉角 2.4.1ZYZ角 2.4.2RPY角 2.5角和軸 2.6單位四元數 2.7齊次變換 2.8正運動學 2.8.1開鏈 2.8.2Denavit—Hartenberg法 2.8.3閉鏈 2.9典型機械手結構運動學 2.9.1三連杆平麵臂 2.9.2平行四邊形臂 2.9.3球形臂 2.9.4擬人臂 2.9.5球形腕 2.9.6斯坦福機械手 2.9.7帶球形腕的擬人臂 2.9.8DLR機械手 2.9.9類人機械手 2.10關節空間與操作空間 2.10.1工作空間 2.10.2運動學冗餘 2.11運動學標定 2.12逆運動學問題 2.12.1三連杆平麵臂的求解 2.12.2帶球形腕機械手的求解 2.12.3球形臂的求解 2.12.4擬人臂的求解 2.12.5球形腕的求解 參考資料 習題 第3章微分運動學和靜力學 3.1幾何雅可比矩陣 3.1.1鏇轉矩陣求導 3.1.2連杆速度 3.1.3雅可比矩陣計算 3.2典型機械手結構的雅可比矩陣 3.2.1三連杆平麵臂 3.2.2擬人臂 3.2.3斯坦福機械手 3.3運動學奇點 3.3.1奇點解耦 3.3.2腕奇點 3.3.3臂奇點 3.4冗餘分析 3.5逆微分運動學 3.5.1冗餘機械手 3.5.2運動學奇點 3.6分析雅可比矩陣 3.7逆運動學算法 3.7.1（廣義—）逆雅可比矩陣 3.7.2雅可比矩陣轉置 3.7.3方嚮誤差 3.7.4二階算法 3.7.5逆運動學算法之間的對比 3.8靜力學 3.8.1運動靜力學二元性 3.8.2速度和力變換 3.8.3閉鏈 3.9可操縱性橢球體 參考資料 習題 第4章軌跡規劃 4.1路徑和軌跡 4.2關節空間軌跡 4.2.1點對點運動 4.2.2通過係列點的運動 4.3操作空間軌跡 4.3.1路徑基元 4.3.2位置 4.3.3指嚮 參考資料 習題 第5章執行器與傳感器 5.1關節執行係統 5.1.1傳動裝置 5.1.2伺服發動機 5.1.3功率放大器 5.1.4能源 5.2驅動 5.2.1電氣驅動 5.2.2液壓驅動 5.2.3傳動裝置影響 5.2.4位置控製 5.3本體傳感器 5.3.1位置傳感器 5.3.2速度傳感器 5.4外部傳感器 5.4.1力傳感器 5.4.2距離傳感器 5.4.3視覺傳感器 參考資料 習題 第6章控製體係 6.1功能體係 6.2編程環境 6.2.1示教 6.2.2麵嚮機器人編程 6.3硬件體係 參考資料 習題 第7章動力學 7.1拉格朗日公式 7.1.1動能計算 7.1.2勢能計算 7.1.3運動方程 7.2動力學模型的典型性質 7.2.1矩陣陣B—2C的反對稱性 7.2.2動力學參數的綫性性 7.3簡單機械手結構的動力學模型 7.3.1兩連杆笛卡兒臂 7.3.2兩連杆平麵臂 7.3.3平行四邊形臂 7.4動力學參數辨識 7.5牛頓—歐拉公式 7.5.1連杆加速度 7.5.2遞歸算法 7.5.3示例 7.6動力學正解與逆解問題 7.7軌跡的動態標度 7.8操作空間動力學模型 7.9動力學可操作橢球 參考資料 習題 第8章運動控製 8.1控製問題 8.2關節空間控製 8.3分散控製 8.3.1獨立關節控製 8.3.2分散前饋補償 8.4計算轉矩前饋控製 8.5集中控製 8.5.1重力補償PD控製 8.5.2逆動力學控製 8.5.3魯棒控製 8.5.4自適應控製 8.6操作空間控製 8.6.1總體方案 8.6.2重力補償PD控製 8.6.3逆動力學控製 8.7不同控製方案的比較 參考資料 習題 第9章力控製 9.1機械手與外部環境的交互 9.2柔量控製 9.2.1被動柔量 9.2.2主動柔量 9.3阻抗控製 9.4力控製 9.4.1包含內位置迴路的力控製 9.4.2包含內速度迴路的力控製 9.4.3並聯力／位置控製 9.5約束運動 9.5.1剛性環境 9.5.2柔性環境 9.6自然約束與人工約束 9.6.1任務分析 9.7混閤力／力矩控製 9.7.1柔性環境 9.7.2剛性環境 參考資料 習題 第10章視覺伺服係統 10.1用於控製的視覺 10.1.1視覺係統配置 10.2圖像處理 10.2.1圖像分割 10.2.2圖像解釋 10.3位姿估計 10.3.1解析解 10.3.2相互作用矩陣 10.3.3算法解 10.4立體視覺 10.4.1核麵幾何 10.4.2三角測量 10.4.3絕對定嚮 10.4.4根據平麵單應性實現的3D重建 10.5相機標定 10.6視覺伺服問題 10.7基於位置的視覺伺服 10.7.1重力補償PD控製 10.7.2速度分解控製 10.8基於圖像的視覺伺服 10.8.1重力補償PD控製 10.8.2速度分解控製 10.9不同控製方案之間的比較 10.10復閤視覺伺服 參考資料 習題 第11章移動機器人 11.1非完整約束 11.1.1可積性條件 11.2運動學模型 11.2.1獨輪車 11.2.2兩輪車 11.3鏈式係統 11.4動力學模型 11.5規劃 11.5.1規劃和時間律 11.5.2平滑輸齣 11.5.3路徑規劃 11.5.4軌跡規劃 11.5.5最優軌跡 11.6運動控製 11.6.1軌跡跟蹤 11.6.2校正 11.7裏程定位 參考資料 習題 第12章運動規劃 12.1問題的規範描述 12.2位形空間 12.2.1距離 12.2.2障礙 12.2.3障礙舉例 12.3基於迴縮的路徑規劃 12.4基於單元分解的路徑規劃 12.4.1精確分解 12.4.2近似分解 12.5概率規劃 12.5.1PRM方法 12.5.2雙嚮RRT方法 12.6基於人工勢場的規劃方法 12.6.1引力勢場 12.6.2斥力勢場 12.6.3總勢場 12.6.4規劃方法 12.6.5局部極小值問題 12.7機器人機械手情形 參考資料 習題 附錄A綫性代數 A.1定義 A.2矩陣運算 A.3嚮量運算 A.4綫性變換 A.5特徵值與特徵嚮量 A.6雙綫性型與二次型 A.7廣義逆 A.8奇異值分解 參考資料 附錄B剛體力學 B.1運動學 B.2動力學 B.3功與能 B.4約束係統 參考資料 附錄C反饋控製 C.1綫性係統單輸入／單輸齣控製 C.2非綫性機械係統的控製 C.3李亞普諾夫直接法 參考資料 附錄D微分幾何 D.1嚮量場與李氏括號 D.2非綫性可控性 參考資料 附錄E圖搜索算法 E.1復雜度 E.2廣度優先搜索和深度優先搜索 E.3A算法 參考資料 參考文獻 索引精彩書摘
使用無刷直流電動機的主要原因是為瞭消除永磁直流電動機中由於電刷的機械換嚮所産生的問題。事實上，換嚮器的存在限製瞭永磁直流電動機的性能。由於電刷和換嚮器的接觸産生瞭接觸壓降，從而産生瞭電損耗。此外，摩擦和換嚮過程中綫圈的自感所引起的電弧會産生機械損耗。消除産生這些損耗的來源（電刷和換嚮器）所帶來的不便，使得電動機在更高速度和更少材料損耗這方麵性能得到瞭改進。 定子和轉子的功能交換帶來瞭很多的便利之處。電樞綫圈放在定子上而不放在轉子上有利於散熱。轉子上沒有繞組，以及使用稀土永磁材料的可能性可以使轉子結構更加緊湊。緊湊的轉子結構可減小轉動慣量。因此，在功率相同的情況下，無刷直流電動機的尺寸要比永磁直流電動機的尺寸小，同時使用無刷直流電動機有更好的動態性能。對於在一個特定應用場閤選擇一個最閤適的伺服電動機，成本也是必須考慮的問題。 步進電動機的應用也非常普遍。執行器是由閤適的激磁序列控製的，並且它們的運行不需要電動機轉角位置的測量信息。不過，步進電動機的動態性能在很大程度上受到有效載荷的影響，同時步進電動機還會導緻機械手機械結構的振蕩。這些不便之處限製瞭步進電動機在微型機械手領域的應用。在這一領域，相對於更高的動態性能，低成本是首先考慮的因素。 在一些應用中需要用到液壓伺服發動機，它基於壓縮流體的容積變化這一簡單工作原理。從結構的觀點來看，液壓伺服發動機是由活塞構成的一個或多個腔室構成的（缸體在管室內作往復運動）。綫性伺服發動機的行程有限，僅由一個活塞構成。鏇轉伺服馬達的行程不受限製，由多個（通常是奇數個）活塞相對於發動機鏇轉軸的軸嚮或徑嚮布置構成。液壓伺服發動機的靜態和動態性能與電動伺服馬達的性能具有可比性。 ……前言/序言
用戶評價
這本書無疑是為那些想要係統性掌握機器人學知識的讀者量身打造的。作者們在內容編排上可謂是煞費苦心，從宏觀的係統概覽到微觀的細節分析，層層遞進，環環相扣。我特彆贊賞書中對“建模”這一環節的深入探討。不同類型的機器人，其建模方法韆差萬彆，而這本書卻能夠將各種主流的建模技術，如連杆模型、變換矩陣、歐拉角、四元數等，進行清晰的梳理和對比，並詳細闡述它們各自的優缺點以及適用場景。這讓我對如何準確地描述機器人的物理狀態有瞭深刻的理解，為後續的規劃和控製奠定瞭堅實的基礎。在“規劃”部分，本書同樣展現瞭其深度和廣度。從經典的A算法到更高級的采樣算法，如RRT和PRM，作者們都進行瞭詳盡的介紹，並且詳細分析瞭它們在不同環境下的性能錶現。書中還穿插瞭大量的僞代碼和算法流程圖，這對於我這種動手能力較強的讀者來說，無疑是雪中送炭，讓我能夠快速地將理論轉化為實踐。這本書不僅僅是一本教材，更像是一本“武功秘籍”，指引我一步步掌握機器人的“內功心法”和“招式技巧”。
评分這本書簡直是打開瞭我對機器人世界認知的一扇全新的大門！我一直對機器人技術抱有濃厚的興趣，但總覺得那些零散的知識點難以串聯成一個完整的體係。直到我遇到瞭這本《機器人學：建模、規劃與控製》，我纔真正體會到“係統性”學習的魅力。作者們以一種極其清晰、邏輯性極強的結構，循序漸進地引導讀者深入理解機器人學的核心概念。從最基礎的幾何學和運動學建模，到復雜的動力學分析，再到實際的路徑規劃和控製算法，每一個環節都講解得鞭闢入裏，引人入勝。我特彆欣賞書中對於數學原理的推導，不是簡單地羅列公式，而是通過直觀的圖示和詳實的解釋，讓你理解公式背後的物理意義和數學邏輯。即便是那些我曾經覺得非常晦澀難懂的概念，在這本書的講解下也變得豁然開朗。而且，書中穿插瞭大量的真實世界案例分析，讓我能夠將理論知識與實際應用緊密結閤，深刻體會到這些理論在機器人設計和開發中的重要性。這本書就像一位經驗豐富的導師，耐心地解答我的每一個疑問，讓我不再感到迷茫，而是充滿瞭探索未知世界的勇氣和信心。我感覺自己不再是那個對機器人學一知半解的門外漢，而是真正開始理解這個精密而迷人的學科。
评分對於我這樣一名在學術界摸爬滾打多年的研究者來說，《機器人學：建模、規劃與控製》這本書給我帶來的驚喜是巨大的。我通常對 textbooks 的期望值不會太高，認為它們往往是為瞭教學而編撰，缺乏一些更深入的、更具啓發性的思考。然而，這本書卻顛覆瞭我的認知。作者們在處理復雜概念時，並沒有選擇簡化，而是通過極其巧妙的邏輯組織和深入的分析，讓這些概念變得更加清晰和易於理解。我尤其贊賞書中對“運動學和動力學之間的耦閤關係”的闡述。很多教材可能會將兩者分開講解，但這本書卻能清晰地展示它們是如何相互影響、相互製約的。這對於理解機器人的動態行為和設計高效的控製器至關重要。此外，書中對一些經典問題的深入探討，例如“奇異點”的分析和處理，也讓我受益匪淺。它讓我看到瞭作者們在機器人學領域深厚的功底和獨到的見解，也為我的研究提供瞭新的思路和方法。
评分說實話，在翻開這本書之前，我對於“控製”這個詞在機器人學中的具體含義還停留在非常模糊的層麵。但《機器人學：建模、規劃與控製》這本書，則徹底改變瞭我的認知。它將控製理論與機器人係統的動態特性緊密結閤，讓我深刻理解到，一個優秀的機器人不僅僅需要精準的建模和智能的規劃，更需要穩定而高效的控製係統來將其行為轉化為實際的動作。書中對PID控製、李雅普諾夫穩定性理論、魯棒控製以及自適應控製等經典控製方法進行瞭深入淺齣的講解，並詳細闡述瞭它們在機器人控製中的應用。我尤其對書中關於“動力學模型”在控製設計中的作用的闡述印象深刻。作者們清晰地展示瞭如何利用動力學模型來設計更優化的控製器，以應對外部乾擾和係統不確定性。這本書的理論嚴謹性毋庸置疑，但作者們卻能用一種非常通俗易懂的方式將其呈現齣來，讓我這個非控製專業背景的讀者也能領略到其中的奧妙。讀完這本書，我感覺自己對如何讓機器人“聽話”並“做齣正確的動作”有瞭全新的理解。
评分我是一個對新技術充滿好奇心的人，但坦白說，很多關於機器人學的書籍都顯得有些陳舊，無法跟上技術發展的步伐。而《機器人學：建模、規劃與控製》這本書，則讓我看到瞭機器人學領域的“活力”和“未來”。書中不僅涵蓋瞭經典的機器人學理論，更重要的是，它能夠巧妙地將最新的研究成果融入其中。例如，在“控製”部分，除瞭傳統的控製方法，書中還對模型預測控製（MPC）等先進控製技術進行瞭介紹，並闡述瞭它們在高性能機器人係統中的應用潛力。同樣，在“規劃”部分，也涉及到瞭基於優化的規劃方法以及一些新興的采樣方法。這種與時俱進的內容，讓我能夠站在巨人的肩膀上，去展望機器人學的未來發展。我感覺自己不僅在學習過去的知識，更是在擁抱未來的技術，為未來的機器人發展貢獻一份力量。
评分我一直認為，一本好的教材應該能夠激發讀者的探索欲，而不是僅僅灌輸知識。而《機器人學：建模、規劃與控製》正是這樣一本讓我愛不釋手的書。它在講解理論的同時，並沒有忽視實踐的重要性。書中大量的案例研究，讓我能夠看到這些復雜的理論是如何在現實世界中發揮作用的。無論是自動駕駛汽車的路徑規劃，還是工業機器人的精準抓取，亦或是服務機器人的智能交互，本書都提供瞭詳實的分析和深入的解讀。我特彆喜歡書中對於傳感器融閤和狀態估計的講解。這些內容對於構建一個能夠感知周圍環境的機器人至關重要，而本書則以一種非常清晰的方式，講解瞭卡爾曼濾波、粒子濾波等常用的狀態估計方法。讀完這部分內容，我感覺自己仿佛能夠“看到”機器人眼中“看到”的世界。而且，本書的排版設計也十分精美，圖文並茂，閱讀體驗極佳。我甚至可以想象，如果我是一個剛剛接觸機器人學的學生，這本書會是我最理想的入門教材。
评分這本《機器人學：建模、規劃與控製》給我最大的感受就是它的“全麵性”和“前沿性”。它涵蓋瞭機器人學中從基礎理論到先進技術的所有重要方麵，而且在內容的更新上也非常及時，能夠反映當前機器人領域最新的研究動態和技術發展。我特彆欣賞書中對於“機器學習在機器人學中的應用”這一部分的論述。在當今人工智能浪潮下，將機器學習技術引入機器人控製和規劃，已經成為一種必然趨勢。本書並沒有迴避這一話題，而是深入探討瞭深度學習、強化學習等技術是如何與傳統的機器人學方法相結閤，從而實現更智能、更自主的機器人係統。書中對相關算法的講解，雖然不至於達到專門的機器學習教材的深度，但足以讓讀者理解其核心思想和在機器人領域的應用潛力。這讓我看到瞭機器人學未來的發展方嚮，也為我進一步深入研究打下瞭堅實的基礎。
评分如果說之前我對機器人學的認識是零散的片段，那麼《機器人學：建模、規劃與控製》這本書則為我搭建瞭一個完整的知識框架。它就像一個地圖，指引我清晰地看到瞭機器人學的全貌。從底層的建模，到中間的規劃，再到上層的控製，本書都進行瞭係統性的闡述。我特彆欣賞書中對於“不同建模方法之間的聯係和區彆”的梳理。例如，作者們詳細比較瞭歐拉-拉格朗日法和牛頓-歐拉法的優缺點，以及它們在不同場景下的適用性。這讓我能夠根據具體的需求，選擇最閤適的建模方法。在“規劃”部分，本書也對各種主流的規劃算法進行瞭詳細的比較和分析，包括它們的時間復雜度、空間復雜度以及在不同環境下的性能錶現。這使得我在麵對具體的規劃問題時，能夠做齣更明智的選擇。本書不僅教授我“是什麼”，更重要的是教會我“為什麼”以及“如何做”，這種深入的理解讓我受益終生。
评分作為一名初學者，我對於如何開始學習機器人學一直感到無從下手。市麵上相關的書籍琳琅滿目，但很多都過於理論化，或者跳躍性太強，讓我很難跟上。幸運的是，我發現瞭《機器人學：建模、規劃與控製》。這本書的語言風格非常平易近人，作者們仿佛是在和讀者進行一場心與心的交流，而不是枯燥的知識灌輸。他們善於運用形象的比喻和生動的例子，將抽象的概念具象化，讓我在閱讀過程中能夠輕鬆理解。我尤其喜歡書中在介紹每一個新概念時，都會先從一個實際應用場景齣發，然後再引齣背後的理論。這種“由錶及裏”的學習方式，極大地激發瞭我的學習興趣，也讓我能夠更深刻地理解理論知識的價值和意義。書中對於數學部分的講解也十分到位，不像我之前看過的某些教材，上來就是密密麻麻的公式，讓人望而生畏。這本書會先解釋清楚每一個符號的含義，然後一步步推導齣公式，並給齣清晰的解釋。即使是像拉格朗日方程這樣我之前覺得非常頭疼的理論，在這本書的講解下也變得易於理解。我感覺自己不僅是在學習知識，更是在學習一種思考方式，一種解決問題的能力。
评分我必須說，《機器人學：建模、規劃與控製》這本書的“實用性”超齣瞭我的想象。作為一個更偏嚮於工程實踐的開發者，我一直在尋找一本能夠將理論知識與實際工程問題緊密結閤的書籍。這本書完全滿足瞭我的需求。它不僅僅停留在理論的層麵，而是通過大量的實例，詳細地介紹瞭如何將所學的知識應用於實際的機器人開發中。例如，在“規劃”部分，書中不僅介紹瞭各種規劃算法，還結閤具體的機器人平颱，講解瞭如何在實際環境中實現路徑規劃，包括如何處理障礙物、如何進行避障等。在“控製”部分，作者們也提供瞭許多關於如何調試和優化控製器參數的實用技巧。這本書就像一本“操作手冊”，讓我能夠在理論知識的基礎上，更快、更好地完成實際的機器人項目。我感覺自己不再是那個隻會寫代碼的程序員，而是能夠真正設計和實現一個完整機器人係統的工程師。
評分正版的書，翻譯也不錯，機器人學必備
評分給同事買的，反饋說很好！
評分留學生點名要的書，肯定好！
評分質量不錯，送貨很快，服務不錯，書質量不錯，正版
評分京東速度就是快，書本質量好，正版！
評分好好好好好好好好好好好好好好好
評分不錯，正是想要的
評分很專業的一本教材，對於學習機器人的控製係統很有幫助，適閤有數學基礎的愛好者看。
評分書已拿到，紙質有點點薄，印刷還可以
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