Робототехника - 1989

Робототехника

Робототехника

Авторы: Фу К. , Гонсалез Р. , Ли К.

Перевод с английского:
кандидат технических наук Сорокин А. А.

Градецкий А. В.

кандидат технических наук Рачков М. Ю.

Москва, Мир, 1989, 624 с.


В книге известных американских ученых систематически излагаются последние достижения в области кинематики, динамики, систем управления и очувствления и программного обеспечения промышленных манипуляционных роботов типа Пума. Рассматриваются способы планирования траектории движения манипулятора, повышения точности, улучшения динамических характеристик при использовании систем технического зрения, средств адаптации и элементов искусственного интеллекта.

Для инженеров, занимающихся робототехникой, студентов старших курсов соответствующих специальностей вузой.

 

Оглавление

Предисловие редактора перевода

Предисловие

Об авторах

 

Глава 1. Введение

1.1. Основные положения

1.2. История развития роботов

1.3. Кинематика и динамика манипулятора

1.4. Планирование траекторий и управление движением манипулятора

1.5. Системы очувствления роботов

1.6. Языки программирования для робототехнических систем

1.7. Машинный интеллект

1.8. Литература

 

Глава 2. Кинематика манипулятора

2.1. Введение

2.2. Прямая задача кинематики

2.3. Обратная задача кинематики

2.4. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 3. Динамика манипулятора

3.1. Введение

3.2. Метод Лагранжа—Эйлера

3.3. Уравнения Ньютона—Эйлера

3.4. Обобщенные уравнения Д'Аламбера

3.5. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 4. Планирование траекторий манипулятора

4.1. Введение

4.2. Общая постановка задачи планирования траекторий

4.3. Сглаживание траектории в пространстве присоединенных переменных

4.4. Планирование траекторий в декартовых координатах

4.5. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 5. Управление манипуляторами промышленного робота

5.1. Введение

5.2. Управление манипулятором Пума

5.3. Метод вычисления управляющих моментов

5.4. Субоптимальное по быстродействию управление

5.5. Управление манипулятором с переменной структурой

5.6. Нелинейное независимое управление по обратной связи

5.7. Независимое программное управление движением

5.8. Адаптивное управление

5.9. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 6. Очувствление

6.1. Введение

6.2. Датчики измерения в дальней зоне

6.3. Очувствление в ближней зоне

6.4. Тактильные датчики

6.5. Силомоментное очувствление

6.6. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 7. Системы технического зрения нижнего уровня

7.1. Введение

7.2. Получение изображения

7.3. Методы освещения

7.4. Геометрия изображения

7.5. Некоторые основные взаимосвязи между пикселами

7.6. Предварительная обработка информации

7.7. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 8. Системы технического зрения высокого уровня

8.1. Введение

8.2. Сегментация

8.3. Описание

8.4. Сегментация и описание трехмерных структур

8.5. Распознавание

8.6. Интерпретация

8.7. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 9. Языки программирования роботов

9.1. Введение

9.2. Характеристики роботоориентированных языков

9.3. Характеристики проблемно-ориентированных языков

9.4. Заключение

Литература

Упражнения

 

Глава 10. Искусственный интеллект и планирование задач в робототехнике

10.1. Введение

10.2. Поиск в пространстве состояний

10.3. Проблема сведения задачи к подзадачам

10.4. Применение логики предикатов

10.5. Анализ конечных значений

10.6. Решение задачи

10.7. Обучение робота

10.8. Планирование задачи движения роботов

10.9. Основные проблемы планирования задач

10.10. Экспертные системы и системы представления знаний

10.11. Заключение

Литература

Упражнения

 

Приложение А. Векторы и матрицы

А.1. Скалярные и векторные величины

А.2. Сложение и вычитание векторов

А.З. Умножение векторов на скалярные величины

А.4. Линейное векторное пространство

А.5. Линейная зависимость и линейная независимость

А.6. Линейные комбинации, базисные векторы и размерность

А.7. Декартовы системы координат

А.8. Произведение двух векторов

А.9. Произведение трех и более векторов

А.10. Производные векторных функций

A.11. Интегрирование векторных функций

A.12. Матричная алгебра

А.13. Сложение матриц

А.14. Умножение матриц

А.15. Детерминанты

А.16. Ранг матрицы

A.17. Присоединенные и обратные матрицы

А.18. След матрицы

Приложение Б. Якобиан манипулятора

Б.1. Метод векторного произведения

Б.2. Метод дифференциального перемещения и вращения

Б.3. Определение якобиана из уравнений движения Ньютона—Эйлера

Литература

Предметный указатель

 

 

Предисловие, краткое описание

Стремительное развитие робототехники за последнюю четверть века существенно обогэтило технический прогресс и предоставило человечеству нояые средства автоматизации—промышленные роботы, применяемые в качестве транспортных средств, технологических машин и элементов гибких систем комплексной автоматизации. Фундаментальные идеи робототехники основываются на новейших достижениях в области теоретической и прикладной механики, электроники, вычислительной техники, технологии, теории управления.

Интенсивному развитию робототехники сопутствуют публикации по конкретным отдельным достижениям и обобщающие монографии, хотя создание последних требует значительного теоретического, практического и педагогического опыта. К числу таких обобщающих многоплановых публикаций относится данная книга, которая отражает опыт исследований по кинематике, динамике, системам управления и очувствления и по программному обеспечению промышленных манипуляционных антропоморфных роботов типа Пума. Отечественным аналогом является робот РМ-01. Монография отличается от других книг по этой тематике систематичностью изложения, общностью подходов и методов, что позволяет использовать ее и как учебное пособие. Среди отечественных и зарубежных книг по робототехнике лишь немногие могут претендовать на подобное обобщение и служить учебниками.

Основное внимание авторы уделили рассмотрению робота как управляемой механической системы. Читатель получает возможность проследить все основные этапы конструирования робота — от кинематики и динамики до систем управления, программирования и придания роботам некоторых свойств искусственного интеллекта.

Авторы постепенно вводят читателя в курс основных проблем по механике и управлению антропоморфными манипуляционными роботами. От подробного изложения основ кинематики и динамики авторы переходят к планированию траекторий движения манипулятора, затем к построению комбинированных по положению и силе систем управления, в том числе адаптивных. Рассмотрены различные способы планирования траектории манипулятора при отсутствии и наличии препятствий на пути его движения. Подробно описаны проблемы увеличения точности с помощью интерполяции траектории полиномами и выбором опорных точек, в которых производится коррекция параметров движения. Большое внимание уделяется системам низкого и высокого уровней технического зрения, программному обеспечению и языкам программирования роботов, экспертным системам в связи с разработкой элементов искусственного интеллекта, решению проблем обучения и планирования задач.

Авторы использовали обширный литературный материал, в основном американские, английские и японские работы. Некоторые отечественные публикации по этим вопросам мы приводим ниже в качестве дополнительной литературы.

Материал данной книги изложен достаточно полно и доступно. Основные теоретические положения иллюстрируются большим числом тщательно подобранных примеров, пользуясь которыми читатель может глубже понять и усвоить прочитанное. Монография написана простым и ясным языком, в чем проявился большой педагогический опыт авторов, снабжена хорошими четко выполненными иллюстрациями.

Книга представляет интерес для специалистов и рассчитана на научных сотрудников, преподавателей, инженеров, аспирантов, а также студентов, интересующихся проблемами робототехники и автоматизации производства. Перевод книги выполнили А. А. Сорокин (гл. 1—4, предисловие), М. Ю. Рачков (гл. 5—7, приложение), А. В. Градецкий (гл. 8—10).

В. Г. Градецкий


Скачать книгу:
Робототехника — Фу К. Гонсалез Р. Ли К.