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| 內容簡介： |
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本书系统地介绍了并联机器人的基本概念、基本理论以及基本控制方法，是编者多年来从事并联机器人控制技术教学和科研工作的总结，同时融入了国内外科研工作者近年来所取得的新成果。全书共8章，包括绪论、并联机器人运动学、并联机器人动力学、并联机器人运动控制、并联机器人力控制、并联机器人视觉技术、基于CANopen的并联机器人控制系统、Delta并联机器人的开发及工程应用。书中描述的运动学和动力学均是针对具体的并联机器人，即Delta机器人和Stewart机器人，讲解了运动学与动力学建模、奇异性分析、工作空间分析、运动规划、运动控制与力控制以及视觉定位技术等，并结合程序和案例进行了工程应用介绍。本书各部分内容既相互联系又相互独立，读者可根据需要选择相关内容来学习。本书兼顾科学性与前瞻性，注重理论与工程案例的结合，通过程序和实例帮助读者更好地掌握并联机器人控制技术。本书可作为高等院校机器人、自动化、机械、智能制造等相关专业学生的教材，也可作为相关领域工程技术人员与科研工作者的参考书。本书配有电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录www.cmpedu.com注册下载，或发邮件至jinacmp@163.com索取。
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前言第1章绪论1.1并联机器人的定义1.2并联机器人的分类1.3并联机器人的发展与应用1.3.1并联机器人的发展1.3.2并联机器人的应用第2章并联机器人运动学2.1引言2.2机器人基础理论2.2.1位置描述2.2.2姿态描述2.2.3位姿描述2.3Delta机器人2.3.1构型介绍2.3.2自由度分析2.3.3坐标系建立2.4Delta机器人位置分析与验证2.4.1正运动学求解2.4.2逆运动学求解2.4.3Delta机器人位置正逆解程序2.4.4Delta机器人正逆解算法验证2.5奇异位形分析2.5.1Delta机器人雅可比矩阵2.5.2Delta机器人奇异位形分析2.6Delta机器人工作空间分析2.6.1工作空间类型2.6.2工作空间求解2.7Delta机器人运动规划2.7.1典型轨迹2.7.2路径规划2.7.3轨迹规划2.7.4并联机器人轨迹验证2.7.5并联机器人运动规划2.8MATLAB环境下并联机器人运动仿真分析第3章并联机器人动力学3.1引言3.2Delta机器人动力学分析3.2.1虚功原理方法3.2.2刚体动力学模型3.3Stewart并联机器人动力学分析3.3.1Stewart构型介绍3.3.2凯恩方法3.3.3虚功原理方法3.3.4牛顿-欧拉方法3.4实例分析与ADAMS仿真分析3.4.1Stewart运动模拟平台3.4.2微位移并联平台第4章并联机器人运动控制4.1引言4.2并联机器人控制系统4.2.1控制器4.2.2驱动器4.2.3传感器4.3工作空间运动控制4.3.1分散PD控制4.3.2前馈控制4.3.3基于逆动力学模型控制4.4鲁棒控制和自适应控制4.4.1基于逆动力学模型的鲁棒控制4.4.2基于逆动力学模型的自适应控制4.5关节空间运动控制4.5.1分散PD控制4.5.2前馈控制4.6MATLAB环境下并联机器人运动控制仿真分析4.6.1PID控制方法4.6.2逆系统控制方法第5章并联机器人力控制5.1引言5.2阻抗/导纳控制5.2.1基本概念5.2.2鲁棒性分析5.2.3阻抗/导纳控制仿真5.3力控制5.3.1包含位置回路的力控制5.3.2包含速度回路的力控制5.3.3力/位置混合控制第6章并联机器人视觉技术6.1引言6.2并联机器人的视觉系统6.2.1光学系统6.2.2图像采集单元6.2.3图像处理单元6.3视觉系统标定6.3.1相机成像模型6.3.2相机标定方法6.3.3机器人手眼标定6.4并联机器人视觉系统的集成与运用6.4.1视觉系统平台搭建6.4.2系统标定6.4.3图像预处理6.4.4图像匹配6.4.5目标物体动态追踪6.4.6重复目标的剔除第7章基于CANopen的并联机器人控制系统介绍7.1引言7.2控制系统组成7.2.1主站卡7.2.2驱动器7.2.3伺服电动机7.2.4机械本体7.3CANopen主站卡及通信协议7.3.1CANopen模型介绍7.3.2对象字典7.3.3CANopen设备子协议DSP4027.3.4CANopen主站卡扩展功能函数7.4案例流程7.4.1工程项目建立7.4.2设备开启与关闭7.4.3控制模式配置7.4.4单电动机运动控制7.4.5三电动机运动控制7.4.6并联机器人回零与急停7.4.7并联机器人运动控制的实现第8章Delta并联机器人的开发及工程应用8.1引言8.2Delta并联机器人控制系统的设计8.2.1工业机器人控制系统8.2.2运动控制器设计8.2.3人机交互系统8.2.4传感系统8.2.5伺服系统8.3机器人编程8.3.1在线编程8.3.2离线编程8.3.3机器人编程语言8.4Delta并联机器人运动控制8.4.1运动控制系统硬件搭建8.4.2运动控制系统软件开发8.4.3Delta机器人控制程序设计8.4.4Delta机器人抓放功能设计参考文献
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对并联机器人的研究始于20世纪70年代。作为一种结构复杂、多变量、多自由度、多参数耦合的非线性系统，与串联机器人相比，并联机器人具有结构简单、刚度大、承载能力强、误差小等特点。历经50余年的发展，并联机器人已被广泛应用于工业、医疗、航空等领域，以及机床、飞行模拟器、光学调整、汽车装配线、医疗机械等方面。但是，由于并联机器人控制方法的研究极其复杂，早期对其控制方法的研究较少，而且通常都采用常规的PID控制方法，把机器人的各个分支当作完全独立的系统，控制效果不太理想。根据所利用的信息，并联机器人的控制方法通常分为关节空间控制和任务空间控制两大类。关节空间控制方法需要精确的并联机器人运动模型，当存在建模误差时，并联机器人的控制精度将会降低；任务空间控制方法对并联机器人运动学模型的依赖程度不高，因此能够获得较高的控制精度。两种控制方法是基于不同的设计条件和控制要求，因此是互为补充的关系。随着并联机器人应用的推广以及控制理论的发展，新的控制方法不断涌现，如智能控制、鲁棒控制和自适应控制等。由于控制方法对保证并联机器人的操作精度具有关键作用，因此并联机器人控制技术的研究得到了迅速发展。近年来，国内外学者对并联机器人控制方法进行了较为广泛和深入的研究，取得了较好的研究成果。如何将所取得的研究成果集成起来，开发便于工业实现、计算效率高的并联机器人控制方法是未来的一个研究方向。本书结合当前并联机器人的发展及其控制技术的研究现状编写而成，适合自动化、机械电子工程、机器人工程等专业的本科生参考学习。本书的编写主旨是通过对并联机器人的基础理论知识以及丰富应用案例的详细讲解，引导学生进行学习，从而解决在各领域中遇到的实际工程问题。与关于并联机器人控制的现有教材相比，本书的特点是将并联机器人控制理论与工程项目案例相结合，以达到提升学生理论知识水平与强化工程实践能力的目的。此外，本书还具有以下特点：1）结合近年来控制技术的研究现状，讲述了并联机器人的控制方法。书中的控制方法取材新颖、内容先进，具有很强的可读性。2）介绍了并联机器人运动学和动力学的基本概念、基本理论、实例分析以及仿真分析，为读者掌握控制方法的设计奠定了理论基础和实践基础。3）书中的各种控制方法以及所设计的控制律非常完整，控制结构图和控制原理图简单明了，便于读者理解，从而有利于读者进行自学和进一步开发。4）从应用领域角度出发，突出理论联系实际，对广大工程技术人员来讲，具有很强的工程性和实用性。书中有大量的实例分析、仿真分析及其结果分析，为读者提供了借鉴。本书由黄家才担任主编。具体编写分工如下：第1、2章由黄家才、李耀编写；第3、5章由李耀编写；第4章由徐庆宏、王宇奇编写；第6章由黄家才、王宇奇编写；第7章由黄家才编写；第8章由刘燕编写。后，由黄家才对全书进行统一审核校对以及必要的修改完善。本书的程序是基于MATLAB和Qt软件进行编写的，读者可以根据需要，安装相应的仿真软件来运行书中的程序并进行验证。感谢机械工业出版社的吉玲编辑，在她的推动下，本书得以顺利完成和出版。本书的编写工作得到了“江苏省高等教育教改研究课题”（编号：2017JSJG555）和“江苏省重点教材建设立项”（编号：2018-2-228）的资助。感谢德国倍福自动化有限公司的技术支持，在工程师的帮助下对实践项目进行了完善。由于编者水平有限，书中难免有不足和错误之处，敬请广大读者批评指正。编者
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