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機器人系統設計及其應用技術

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叢書名：高等學校電子信息類專業系列教材

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    本書系統論述了機器人系統的實際方法及其應用技術, 內容包括緒論、機器人應用技術、機器人系統設計基礎、智能車機器人本體設計、機器人視覺系統、機器人傳感器技術、機器人系統仿真和機器人系統開發。并且在介紹相關技術的同時, 以案例形式介紹了整個機器人系統的設計、分析、集成和應用方法, 力求做到系統性、專業性和可讀性相結合。

    本書可作為高等學校機電類、儀器類、電子信息類與計算機類專業的本科生教材, 也可作為相近專業的研究生和中高職學生的參考教材

第1章緒論

1.1機器人的出現

1.1.1機器人的發展

1.1.2現代意義上的機器人

1.2機器人的定義、組成和特征

1.2.1機器人的定義和組成

1.2.2機器人的特征

1.2.3機器人的開發準則

1.3國內外機器人的發展

1.3.1國外機器人的發展

1.3.2國內機器人的發展

1.4各種典型的機器人

1.4.1軍用機器人

1.4.2工業機器人

1.4.3服務機器人

1.4.4仿生機器人

1.4.5其他機器人

1.5機器人帶來的影響

1.6機器人展望

第2章機器人應用技術

2.1機器人控制技術

2.1.1機器人開環控制

2.1.2機器人閉環控制

2.1.3機器人PID控制

2.1.4助老機器人的開、閉環控制系統設計實例

2.2機器人定位技術

2.2.1基于航跡推算的定位方法

2.2.2基于地圖的定位方法

2.2.3基于視覺的定位方法

2.3機器人基于多傳感器的信息融合技術

2.3.1多傳感器信息融合技術的定義

2.3.2多傳感器信息處理的典型方法

2.3.3多傳感器的分布格局

2.4機器人模糊控制技術

2.4.1模糊控制的發展

2.4.2模糊控制的定義

2.4.3模糊控制的特點

2.4.4模糊控制的應用

2.5機器人路徑規劃技術

2.5.1機器人路徑規劃的定義

2.5.2實現機器人路徑規劃的方法模型

第3章機器人系統設計基礎

3.1行走機構設計

3.1.1足式行走機構

3.1.2履帶式行走機構

3.1.3輪式行走機構

3.2底盤結構設計

3.2.1底盤材料及結構選擇

3.2.2基于輪式機器人的底盤結構分析

3.3電動機選型

3.3.1步進電動機簡介

3.3.2步進電動機選型

3.3.3直流電動機簡介

3.3.4直流電動機選型

3.4機械臂機構設計

3.4.1機械臂的分類

3.4.2機械臂的作用

3.4.3機械臂設計要求

3.5機器人整體結構材料的選擇原則

3.6機器人軟件系統設計

3.6.1機器人軟件系統設計概要

3.6.2機器人軟件系統總體設計

3.6.3機器人軟件系統開發工具簡介

3.6.4機器人軟件系統開發工具的分類

第4章智能車機器人本體設計

4.1智能車的底盤安裝設計

4.1.1智能車的底盤部分組成

4.1.2智能車的底盤安裝過程

4.1.3車輪部件的特點

4.2系統硬件組成及安裝說明

4.2.1直流電動機及驅動模塊的選型

4.2.2電源及穩壓模塊的選取

4.2.3主控模塊

4.2.4傳感器模塊

4.3智能車的機械臂設計

4.3.1機械臂材料選擇

4.3.2機械臂結構特征

4.4基于C語言的控制程序編寫實例

4.4.1智能車開環控制及程序設計

4.4.2智能車閉環控制及程序設計

4.4.3聲吶傳感器的控制程序設計

4.4.4紅外傳感控制程序

4.4.5火焰傳感控制程序

4.4.6電子羅盤控制程序

4.4.7智能車的機械臂控制實例

4.5智能車的車身結構設計

4.5.1車身模塊組成

4.5.2車身零部件材料的選擇

4.5.3車身模塊的安裝過程

4.5.4智能車的整體機械結構

第5章機器人視覺系統

5.1機器人視覺簡介

5.1.1機器人視覺相關定義

5.1.2機器人視覺基本原理

5.1.3機器人視覺要求

5.1.4機器人視覺應用

5.2攝像機模型

5.2.1單目視覺模型

5.2.2雙目視覺模型

5.3圖像處理技術

5.3.1圖像處理技術簡介

5.3.2圖像采集

5.3.3圖像格式轉換

5.3.4圖像處理軟件簡介

5.4濾波算法簡介

5.4.1常見的濾波方法

5.4.2濾波電路的分類

5.4.3智能車的復合濾波算法實驗研究實例

5.5基于攝像頭路徑識別的智能車控制系統設計

5.5.1硬件結構與方案設計

5.5.2控制策略

5.5.3電動機轉向控制及轉速調節

第6章機器人傳感器技術

6.1傳感器的作用

6.2傳感器的分類

6.3內部傳感器

6.3.1電位器

6.3.2編碼器

6.3.3陀螺儀

6.3.4電子羅盤

6.3.5GPS

6.4外部傳感器

6.4.1接近開關

6.4.2光電開關

6.4.3紅外傳感器

6.4.4超聲波傳感器

6.5傳感器的檢測

6.5.1位置和角度檢測

6.5.2速度和角速度的測量

6.5.3加速度和角加速度的測量

6.5.4姿態檢測

6.6驅動器

6.7傳感器編程應用案例

6.8小結

第7章機器人系統仿真

7.1基于SolidWorks的智能車建模

7.1.1零部件的繪制方法

7.1.2底盤模塊的三維建模

7.1.3機械臂的建模

7.1.4智能車的虛擬裝配

7.2機器人仿真系統

7.2.1機器人仿真應用

7.2.2機器人仿真概念

7.3搭建機器人仿真模型

7.3.1Model Builder簡介

7.3.2導入機器人仿真模型

7.3.3構建機器人仿真模型

7.4機器人仿真

7.4.1Simulator Project簡介

7.4.2拼裝機器人仿真模型

7.4.3構建機器人模型

7.5搭建機器人仿真環境

7.5.1LabVIEW簡介

7.5.2創建仿真場景模型

7.5.3創建仿真環境

7.6典型機器人仿真案例分析

7.7小結

第8章機器人系統開發

8.1myRIO簡介

8.2創建項目

8.2.1創建LabVIEW項目

8.2.2添加FPGA目標

8.3部署應用程序

8.3.1NI myRIO與LabVIEW

8.3.2NI LabVIEW RIO架構簡介

8.3.3部署應用程序至實時控制器

8.4基于myRIO的視覺應用案例

8.4.1視覺小車的電氣系統規劃

8.4.2算法設計思想及流程

8.4.3圖像采集模塊

8.4.4圖像處置與闡述模塊

8.4.5視覺小車抓取過程

8.4.6LabVIEW嵌入式開發模塊技術要點

8.5小結

參考文獻

機器人系統設計及其應用技術

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