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黄志坚 著

图书标签:

• 机器人
• 驱动
• 控制
• 电机驱动
• 运动控制
• 嵌入式系统
• 控制算法
• 应用实例
• 工业机器人
• 机器人技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122264152

版次：1

商品编码：11951532

包装：平装

开本：16

出版时间：2016-06-01

用纸：胶版纸

页数：263

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书主要供机电控制、机器人研究开发及应用专业人员学习和参考，也可作为高等院校相关专业师生的教学参考书。
1 应用实例主导：结合大量工程应用实例，系统介绍基于步进电机、直流伺服电机、交流伺服电机、液压、气压等装置的驱动与控制技术及其应用成果
2 作者实践经验丰富：本书作者在PLC控制、液压气动控制等领域实践经验丰富，长期从事企业相关技术的培训与咨询工作，积累了大量的实际案例。

内容简介

机器人驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。本书结合大量工程应用实例，系统介绍基于步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、液压、气压等装置的驱动与控制技术及其新应用成果。本书取材新颖，涉及机器人广泛的应用领域、多种机器人类型和多方面的专业技术。叙述上以应用实例为主讲解，条理分明，深入浅出，通俗易读。
本书主要供机电控制、机器人研究开发及应用专业人员学习和参考，也可作为高等院校相关专业师生的教学参考书。

目录

第1章机器人及驱动与控制概述 / 001

1.1机器人的概念 / 001

1.2机器人的组成 / 001

1.2.1机器人的基本组成 / 001

1.2.2机器人的执行机构 / 002

1.2.3机器人的传感器 / 004

1.2.4机器人的驱动器 / 006

1.2.5机器人的控制系统 / 008

1.3机器人的技术参数 / 011

1.3.1机器人自由度与机动度 / 011

1.3.2机器人额定速度与额定负载 / 012

1.3.3机器人工作空间 / 012

1.3.4机器人分辨率、位姿准确度和位姿重复性 / 013

1.3.5作业精度及动态测量 / 014

1.4机器人的分类 / 014

1.4.1按机器人的几何结构分类 / 014

1.4.2按机器人的控制方式分类 / 015

1.4.3按机器人的智能程度分类 / 016

1.4.4按机器人的移动方式分类 / 016

1.4.5按应用环境分类 / 017

1.5机器人技术及应用主要进展 / 017

1.5.1工业机器人 / 017

1.5.2移动机器人 / 018

1.5.3医疗与康复机器人 / 021

1.5.4生物启发的机器人系统——仿生机器人 / 022

1.6机器人技术发展趋势 / 023

第2章机器人步进电动机驱动与控制技术及应用 / 025

2.1步进电动机及其在机器人的应用 / 025

2.1.1步进电动机的工作原理 / 025

2.1.2步进电动机的分类及型号命名 / 027

2.1.3步进电动机的运行特性 / 028

2.1.4步进电动机驱动技术 / 029

2.1.5步进电动机控制技术 / 031

2.1.6步进电动机在机器人驱动与控制应用概况 / 032

2.2机器人步进电动机驱动与控制实例 / 033

2.2.1步进电动机控制器及其在机器人多自由度关节中的应用 / 033

2.2.2智能仓库管理机器人 / 038

2.2.3变电站巡检机器人云台控制系统 / 040

2.2.4油罐清洗机器人全方位移动机构 / 043

2.2.5基于运动控制卡的6�睤OF切削机器人控制系统 / 045

2.2.6太阳能自动谷物翻晒机器人 / 047

2.2.7分拣搬运机器人 / 051

2.2.8基于齿轮传动的结构仿生螃蟹机器人 / 055

2.2.9履带式机器人控制系统 / 058

2.2.10基于PLC的KTV自助机器人控制系统 / 065

第3章机器人直流伺服电动机驱动与控制技术及应用 / 069

3.1直流伺服电动机及其在机器人的应用 / 069

3.1.1直流伺服电动机的特点 / 069

3.1.2直流伺服电动机的工作原理 / 069

3.1.3直流伺服电动机驱动概述 / 072

3.1.4直流伺服电动机控制概述 / 073

3.1.5刷直流电动机 / 076

3.1.6刷直流电动机驱动与控制 / 080

3.1.7直流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况 / 083

3.2机器人直流伺服电动机驱动与控制应用实例 / 084

3.2.1IR2110在机器人驱动系统中的应用 / 084

3.2.2基于ARM9和LM629的电动机伺服控制系统 / 087

3.2.3基于C8051F340的多直流电动机控制系统 / 090

3.2.4基于MC9S12DG128单片机的迷宫机器人 / 093

3.2.5基于ATmega128的砂糖橘简易采摘机器人 / 097

3.2.6鱼塘冰层智能钻孔机器人 /102

3.2.7吸尘机器人控制系统 /104

3.2.8排爆机器人机械臂控制系统 /109

3.2.9多功能护理机器人控制系统 /114

3.2.10巡检机器人刷直流电动机伺服系统 /117

3.2.11轮式机器人用刷直流电动机控制系统 /120

3.2.12基于DSP的双足机器人运动控制系统 /126

第4章机器人交流伺服电动机驱动与控制技术及应用 / 130

4.1交流伺服电动机及其在机器人的应用 / 130

4.1.1交流伺服电动机的发展 /130

4.1.2同步电动机与异步电动机 /131

4.1.3模拟式交流伺服系统与数字式交流伺服系统 /132

4.1.4交流伺服电动机在机器人驱动与控制应用概况 /134

4.2机器人交流伺服电动机驱动与控制应用实例 / 136

4.2.1工业机器人交流伺服驱动系统 /136

4.2.2PLC在工业机器人中的应用 /142

4.2.3小负载串联关节型垂直六轴机器人 /144

4.2.4开放式结构交流同步伺服系统在机器人的应用 /146

4.2.5焊接机器人控制系统 /150

4.2.6交流变频控制系统在涂胶机器人中的应用 /153

4.2.7拆箱机器人开箱工艺的改进 /158

4.2.8工业码垛机器人控制系统 /159

4.2.9果树采摘机器人 /164

第5章机器人气压驱动与控制技术及应用 / 169

5.1气动系统及其在机器人的应用 / 169

5.1.1气动控制系统的基本构成 /169

5.1.2比例／伺服控制阀的选择 /170

5.1.3控制理论 /170

5.1.4典型应用 /171

5.1.5气动系统在机器人驱动与控制应用概况 /173

5.2机器人气压驱动与控制应用实例 / 175

5.2.1基于PLC和触摸屏的气动机械手 /175

5.2.2气动喷胶机器人 /178

5.2.3连续行进式气动缆索维护机器人 /182

5.2.4气动爬行机器人 /186

5.2.5高精度气动机械手 /190

5.2.6数控气动爬梯子机器人 /192

5.2.7六自由度穿刺定位机器人气动系统 /195

5.2.8基于PLC的安瓿瓶气动开启机械手 /198

5.2.9类人仿生气动机械手 /201

5.2.10气动机器人关节位置伺服系统 /204

第6章机器人液压驱动与控制技术及应用 / 207

6.1液压系统及其在机器人驱动与控制中的应用 / 207

6.1.1液压控制系统的工作原理 /207

6.1.2液压控制系统的组成 /208

6.1.3液压控制系统的分类 /209

6.1.4液压系统在机器人驱动与控制应用概况 /211

6.2机器人液压驱动与控制应用实例 / 214

6.2.1液压驱动机械手肋骨冷弯机 /214

6.2.2基于PLC的工业机械手 /217

6.2.3压装机装卸料机械手 /221

6.2.4基于PLC的储油罐清理机器人液压系统 /224

6.2.5基于单片机控制的水上清洁机器人液压系统 /226

6.2.6线遥控液压爬行机器人 /229

6.2.7下肢液压驱动康复机器人 /233

6.2.8高性能液压驱动四足机器人SCalf /238

6.2.9BigDog四足机器人 /243

参考文献 / 262

前言/序言

《智械脉动：驱动器与控制系统精要》 内容简介： 在科技飞速发展的浪潮中，机器人正以前所未有的速度渗透进我们生活的方方面面，从精密制造业的流水线上，到探索未知空间的深空探测器，再到辅助医疗的精巧臂膀，它们的身影无处不在。而支撑起这些形态各异、功能强大的机器人运动和协同工作的核心，便是其精妙绝伦的驱动与控制系统。本书《智械脉动：驱动器与控制系统精要》正是致力于为读者深入剖析这一关键技术领域，揭示驱动器、传感器、控制器以及它们之间错综复杂的交互原理，并结合一系列富有启发性的应用实例，引领读者领略机器人“心脏”与“大脑”的奥秘。 本书并非一本泛泛而谈的概论性著作，而是力求在理论深度与实践广度之间取得精妙平衡。我们精心梳理了机器人驱动与控制领域的基础概念，并在此之上，层层递进，探讨了各种主流驱动技术的原理、特性及其适用场景。从经典的直流电机、交流电机，到现代先进的步进电机、伺服电机，再到新兴的压电驱动器、液压和气动系统，我们将对这些驱动器的内部构造、工作方式、性能指标以及选型考量进行详尽的阐述。读者将了解到不同驱动器在扭矩输出、精度控制、响应速度、能量效率以及成本等方面的权衡，从而为设计和选择合适的驱动方案打下坚实的基础。 驱动器是机器人的“肌肉”，而传感器则是它们的“感官”。本书同样会深入探讨各类关键传感器在机器人系统中的作用。从用于测量位置、速度和加速度的编码器、测速发电机，到用于感知环境、进行导航和避障的激光雷达、超声波传感器、摄像头，再到用于感知力、力矩、温度和压力的触觉传感器、力传感器，我们将详细介绍这些传感器的基本工作原理、技术指标、数据处理方法以及在机器人系统中的集成方式。理解传感器的特性和局限性，以及如何有效地融合来自不同传感器的数据，是构建智能、鲁棒机器人系统的关键。 控制器则是机器人的“大脑”，它负责接收来自传感器的信息，进行决策和规划，并向驱动器发出指令，从而实现预期的运动和功能。本书将重点介绍当前机器人领域主流的控制理论与方法。我们将从经典的PID控制算法入手，阐述其基本原理、调优方法以及在实际应用中的优缺点。在此基础上，我们将深入探讨更高级的控制策略，例如模型预测控制（MPC）、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等。这些先进的控制技术能够显著提升机器人的性能，使其在面对复杂动态环境时，能够实现更精确、更鲁棒、更智能的运动控制。本书将通过清晰的数学推导和直观的图示，帮助读者理解这些控制算法的内在逻辑，并探讨它们在不同机器人应用中的实际部署。 为了让理论知识落地生根，本书将精选一系列涵盖不同领域的机器人应用实例，进行深入的剖析。例如，我们将探讨在工业自动化生产线上，高精度伺服驱动与复杂运动控制算法如何协同工作，实现物料的精准抓取、装配和搬运，以及如何通过先进的视觉伺服技术，使机器人能够实时感知目标并进行精确校准。在服务机器人领域，我们将分析导航系统中的传感器融合技术，以及基于SLAM（同步定位与地图构建）的运动规划和避障算法，如何使机器人能够在复杂的室内环境中自主移动，并与人类安全交互。在医疗机器人领域，我们将聚焦于微创手术机器人中，高精度驱动器与力反馈控制系统如何实现精细的操作，降低手术风险，提高手术成功率。此外，我们还将涉及人形机器人、无人机、自动驾驶汽车等领域的驱动与控制技术，通过这些鲜活的案例，让读者切身感受到理论知识的应用价值。 本书的编写遵循循序渐进的原则，从基础概念出发，逐步深入到复杂的理论和技术。每一章节都力求逻辑清晰、条理分明，并辅以大量的图表、示意图和伪代码，以方便读者理解。我们鼓励读者在阅读过程中，积极思考，并尝试将所学知识应用于实际项目中。本书并非一本“看完即止”的教材，更希望它能成为读者在机器人驱动与控制领域持续探索的起点和宝贵的参考。 本书的目标读者群体广泛，包括但不限于： 机械工程、电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的在校学生： 为您提供扎实的理论基础和清晰的实践导向，助您在学习和研究中事半功倍。 机器人研发工程师和技术人员： 为您提供最新的技术资讯、深入的原理讲解和实用的解决方案，助您在实际工作中攻克难关，提升创新能力。 对机器人技术感兴趣的业余爱好者和创客： 为您提供入门和深入了解机器人核心技术的便捷途径，激发您的创造潜能。 相关领域的科研人员和教师： 为您提供全面的技术回顾和前沿的视角，为您的学术研究和教学工作提供有力支持。 总而言之，《智械脉动：驱动器与控制系统精要》不仅仅是一本技术书籍，它更是一扇通往机器人智能世界的大门。通过系统地学习本书内容，您将能够深入理解机器人运动的“秘密”，掌握驱动与控制的核心技术，并为未来创造更智能、更强大的机器人应用奠定坚实的基础。我们相信，这本书将成为您在机器人技术领域不可或缺的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在某高校从事机器人学研究的教师，最近正在准备一门面向本科生和研究生的机器人学课程。我希望找到一本能够系统性地介绍机器人驱动与控制理论，并且包含丰富应用实例的教材。我特别看重教材的理论深度和严谨性，希望它能够详细讲解机器人动力学模型的建立，例如拉格朗日方程或牛顿-欧拉方程，以及基于这些模型的各种控制策略，比如PID控制、鲁棒控制、自适应控制和模糊逻辑控制等。同时，我也希望书中能够包含一些关于先进机器人驱动技术的内容，比如新型电机、驱动器以及能源管理系统。在应用实例方面，我希望教材能覆盖工业机器人、服务机器人、特种机器人等多个领域，并对具体的应用场景进行深入剖析，例如机器人抓取、人机协作、医疗康复机器人等。如果教材能够提供一些相关的仿真和实验平台搭建的指导，那将对我们的教学和科研工作大有裨益，能够帮助学生更好地理解和掌握机器人学的核心知识。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在自动化物流领域工作的工程师，我们公司最近正在考虑引入一批自主移动机器人（AMR）来优化仓库的拣选和搬运流程。我对AMR的导航和路径规划技术非常感兴趣，希望能在这本书中找到相关的理论知识和实际应用案例。我特别想了解AMR是如何通过激光雷达、视觉传感器等来实现环境感知和定位的，以及有哪些常用的SLAM（同步定位与地图构建）算法。此外，在路径规划方面，我希望书中能介绍一些经典的算法，比如Dijkstra算法、A算法，以及如何根据实际的仓库布局和障碍物情况来规划最优路径。对于AMR的运动控制，我希望了解如何实现精确的跟随和避障，以及如何保证机器人在高速运行时仍然保持稳定性和安全性。如果书中能有一些关于AMR在实际仓库环境中运行的案例分析，例如如何提高拣选效率，如何减少碰撞事故等，那将对我公司的决策非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对人形机器人非常着迷的爱好者，一直梦想着能够亲手打造一个可以进行简单交互的人形机器人。我知道人形机器人的设计和控制是非常复杂的，涉及到多自由度的关节协调、平衡控制以及与环境的交互。我希望这本书能提供一些关于如何设计和控制人形机器人腿部运动的思路，比如如何实现平稳的行走，如何处理步态的稳定性和过渡。我也很想了解在人形机器人领域，有哪些常用的驱动方式，比如液压、气动或者电力驱动，它们各自的优缺点是什么。尤其对于电力驱动，我希望书中能讲解一些高扭矩、高精度的伺服电机在人形机器人上的应用，以及如何通过复杂的运动学和动力学模型来协调各个关节的运动，从而实现复杂的动作，比如弯腰、下蹲或者单腿站立。如果书中能介绍一些现有的成熟的人形机器人项目，并分析它们的驱动与控制策略，那将非常有启发性。

评分☆☆☆☆☆

收到这本书的时候，我正愁着怎么给我的小型DIY机器人项目选择合适的驱动方案。我手里的几个舵机和直流电机，虽然能动，但总感觉控制不够精细，响应也不够及时，尤其是在需要精确角度定位或者匀速直线运动的时候，表现就差强人意了。我希望能在这本书里找到一些关于不同类型电机（比如步进电机、直流无刷电机）的选型指南，以及它们各自的驱动电路设计方法。特别是对于步进电机，我一直对微步进技术很好奇，想了解它到底是如何实现的，以及在什么情况下使用微步进效果最好。此外，书中关于编码器反馈的讲解也引起了我的兴趣，我希望能明白如何利用编码器来提高电机的定位精度和速度控制的稳定性。如果能有相关的硬件选型建议，比如推荐一些性能不错的电机驱动芯片或者控制器，那就更完美了。我特别关注那些能够方便集成到微控制器（比如Arduino或者树莓派）的方案，这样我就可以用代码来控制这些驱动器，实现更加复杂的运动模式。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，金属质感的机器人手臂，配上深邃的蓝色背景，给人一种科技感十足的印象。我本来是抱着学习一些基础的机器人运动学和动力学知识来的，希望能够理解机器人是如何进行精确运动的。毕竟，在一些自动化生产线或者精密仪器领域，对机器人的运动精度要求非常高，了解其背后的控制原理自然是重中之重。我期待书中能有一些深入浅出的讲解，比如如何通过逆运动学来规划机器人的末端执行器轨迹，以及如何利用PID控制器或者更先进的控制算法来保证机器人在运动过程中不受干扰，保持稳定。同时，我也希望书中能包含一些实际的案例分析，比如在搬运、焊接或者装配等工业场景下，机器人是如何被设计和控制来实现特定任务的。如果书中能提供一些仿真软件的接口或者代码示例，那就更好了，这样我就可以动手实践，加深对理论知识的理解。不过，翻开书页，我对里面详细的章节安排和内容深度还有待进一步考察，希望它不会过于理论化，而是能够兼顾理论与实践，真正帮助我解决在机器人实际应用中遇到的问题。

评分☆☆☆☆☆

hao

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京东速度就是快，书本质量好，正版！

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很好，很满意，配送速度很快。

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反正这些书都是 那样

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还可以，就是有连页，自己拆开了。

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买来看看，国内的教材能不能给力给力啊

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由于雾霾的原因，到货迟了一天，还是挺快的。力挺京东

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