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| 編輯推薦： |
书中注重将机器人基础理论与应用技术相结合，使工科学生能真正地将理论学习与实际相结合。全书以机器人系统的基本设计原理为主线，通过一个具体真实的教育机器人系统的设计开发流程，阐述了机器人系统的设计、开发、加工、装配、调试、测试及验证，VR技术实验与实践相结合。
?系统全面，易教易学 系统论述机器人相关理论、技术与应用，在系统阐述理论的同时，注重内容的实用性和可读性，减少理论公式的繁杂数学推导，对机器人系统的机构设计、SolidWorks开发软件、数学建模、电气硬件、控制、软件等知识进行介绍。
?认知规律，层次分明 以机械系统、电气系统、控制系统和软件系统为主线，以具体的机器人系统为纽带，从认识和理解的规律由浅入深、循序渐进地编排内容，将抽象问题形象化，将复杂问题简单化，将零散问题系统化，注重与前期课程和后续课程的衔接关系。
?资源丰富，便于教学 为了便于教师教学，提供全套的教学资料，特别提供配套实验教程的电子版文件，包含8个基础实例和1个综合实例。
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| 內容簡介： |
《机器人系统设计及其应用技术（第2版）》系统论述了机器人系统的设计方法及其应用技术，阐述了机器人技术的概念、运动和动力学规律及算法。全书共9章，主要包括4方面的内容： 机器人基础内容，介绍机器人发展史、机器人定义、阐述机器人技术的概念； 机器人系统设计内容，介绍机器人基础理论、应用技术，对机器人系统的4部分（机械系统、电气系统、控制系统、软件系统）进行详细分析讲解，并论述机器人设计的方法； 机器人系统感知内容，介绍机器人各类传感器原理及实际器件硬件和软件代码； 机器人系统仿真开发内容，介绍机器人设计开发仿真软件和实际系统，给出具体的智能搬运机器人项目，包括机械设计软件SolidWorks和控制设计软件LabVIEW的内容。全书提供了大量实际应用中的实例，提供了实际机器人系统的各个传感器和控制器源代码，读者根据书中内容可独立自主设计出一台机器人。
《机器人系统设计及其应用技术（第2版）》适合作为高等学校机电类、机器人类、仪器类、电子信息类、计算机类等专业机器人课程的教材，也可供广大科技工作者和研究人员参考。
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| 目錄：
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配套资源
第1章绪论
1．1机器人的出现
1．1．1机器人的发展
1．1．2现代意义上的机器人
1．2机器人的定义及其特点
1．2．1机器人的定义及组成
1．2．2机器人的特征
1．3国内外机器人的发展
1．3．1国外机器人的发展
1．3．2国内机器人的发展
1．4各种典型的机器人
1．4．1军用机器人
1．4．2工业机器人
1．4．3服务机器人
1．4．4仿生机器人
1．4．5智能机器人
1．4．6无人机
1．4．7其他机器人
1．5机器人带来的影响
1．6机器人的展望
简答题
讨论题
第2章机器人的应用技术
2．1机器人控制技术
2．1．1机器人开环控制
2．1．2机器人闭环控制
2．1．3机器人PID控制
2．1．4助老机器人的开环、闭环控制系统设计实例
2．2机器人定位技术
2．2．1基于航迹推算的定位技术
2．2．2基于地图的定位方法
2．2．3基于视觉的定位方法
2．3基于多传感器的信息融合技术
2．3．1多传感器信息融合技术的定义
2．3．2多传感器信息处理的方法
2．3．3多传感器的分布格局
2．4机器人模糊控制技术
2．4．1模糊控制的发展
2．4．2模糊控制的定义
2．4．3模糊控制的特点
2．4．4模糊控制的应用
2．5机器人的路径规划技术概述
2．5．1机器人路径规划的定义
2．5．2实现机器人路径规划的方法模型
简答题
设计题
第3章机器人系统设计基础
3．1行走机构简介
3．1．1足式行走机构
3．1．2履带式行走机构
3．1．3轮式行走机构
3．2机器人底盘结构设计
3．2．1底盘材料及结构选择
3．2．2基于轮式机器人的底盘结构分析
3．3电机选型
3．3．1步进电机
3．3．2直流电机
3．3．3各种电机的区别
3．3．4交流电机
3．3．5特种电机： 超声电机
3．3．6电机选型实际案例1
3．3．7机器人实际驱动电机选型案例2
3．3．8电机控制环路调试
3．4机械臂机构设计
3．4．1机械臂的分类
3．4．2机械臂的作用
3．4．3机械臂的设计要求
3．5机器人整体结构材料的选择原则
3．6机器人软件系统设计
3．6．1软件系统设计概要
3．6．2软件系统总体设计
3．6．3软件系统开发工具介绍
3．6．4软件开发工具的分类
3．6．5SolidWorks软件简介
填空题
简答题
计算题
第4章基于智能车的机器人本体设计
4．1基于智能车底盘的安装设计
4．1．1智能车的底盘部分组成
4．1．2智能车底盘的安装过程
4．1．3车轮部件的特点
4．2系统硬件组成及安装说明
4．2．1直流电机及驱动模块的选型
4．2．2电源及稳压模块的选择
4．2．3主控模块
4．2．4传感器模块
4．3智能车的机械臂设计
4．3．1机械臂的材料选择
4．3．2机械臂的结构特征
4．3．3机械臂整体特点
4．4基于C语言的控制程序编写实例
4．4．1智能物流机器人开环控制及程序设计
4．4．2智能物流机器人闭环控制及程序设计
4．4．3超声波传感器的控制程序设计
4．4．4红外传感控制部分
4．4．5火焰传感器控制部分
4．4．6电子罗盘控制部分
4．4．7智能车的机械臂控制实例
4．5智能物流机器人的车身结构设计
4．5．1车身模块组成
4．5．2车身零部件材料的选择
4．5．3车身模块的安装过程
4．5．4基于智能物流机器人的整体机械结构
填空题
简答题
第5章机器人视觉系统
5．1机器人视觉简述
5．1．1机器人视觉的相关定义
5．1．2机器人视觉的基本原理
5．1．3机器人视觉的要求
5．1．4机器人视觉的应用
5．2摄像机模型
5．2．1单目视觉模型
5．2．2双目视觉模型
5．3机器人图像处理技术
5．3．1图像处理技术概述
5．3．2图像的采集
5．3．3图像的转换
5．3．4图像处理软件简介
5．3．5图像处理技术的研究内容
5．4滤波算法概述
5．4．1常见的滤波方法
5．4．2滤波电路的分类
5．4．3图像滤波处理
5．4．4智能机器人复合滤波算法的实验研究实例
5．5基于摄像头路径识别的智能机器人控制系统设计
5．5．1硬件结构与方案设计
5．5．2控制策略
5．5．3舵机转向控制分析以及驱动电机转速调节
思考题
第6章机器人传感器技术
6．1传感器的作用
6．2传感器的分类
6．3内部传感器
6．3．1电位器
6．3．2编码器
6．3．3陀螺仪
6．3．4电子罗盘
6．3．5GPS
6．3．6路径规划
6．4外部传感器
6．4．1接近开关
6．4．2光电开关
6．4．3红外传感器
6．4．4超声波传感器
6．5传感器的检测
6．5．1位置和角度检测
6．5．2速度和角速度的测量
6．5．3加速度和角加速度的测量
6．5．4姿态检测
6．6驱动器
6．7传感器编程应用案例
6．8小结
思考题
第7章机器人路径规划技术
7．1路径规划
7．2机器人的路径规划技术
7．2．1机器人路径规划的定义
7．2．2实现机器人路径规划的方法模型
思考题
第8章机器人系统仿真
8．1基于SolidWorks的智能车建模
8．1．1SolidWorks系统安装
8．1．2零部件的绘制方法
8．1．3底盘模块的三维建模
8．1．4机械臂的建模
8．1．5智能小车的虚拟装配
8．2ADAMS仿真软件介绍
8．2．1ADAMS模块组成及特点
8．2．2在ADAMS软件中建模、仿真的流程
8．3机器人仿真基础
8．3．1机器人仿真原理
8．3．2机器人仿真概念
8．4搭建机器人仿真模型
8．4．1Model Builder简介
8．4．2导入机器人仿真模型
8．4．3构建机器人仿真模型
8．5机器人仿真
8．5．1Simulator Project简介
8．5．2拼装机器人仿真模型
8．5．3构建机器人模型
8．6搭建机器人仿真环境
8．6．1LabVIEW简介
8．6．2创建仿真场景模型
8．6．3创建仿真环境
8．7典型机器人仿真案例分析
8．8小结
思考题
第9章机器人系统开发
9．1myRIO简介
9．1．1LabVIEW的工作原理
9．1．2LabVIEW的特点
9．2创建项目
9．2．1创建LabVIEW项目
9．2．2添加实时终端
9．2．3添加FPGA目标
9．3部署应用程序
9．3．1NI myRIO与LabVIEW
9．3．2NI LabVIEW RIO架构介绍
9．3．3部署应用程序步骤
9．3．4部署应用程序至实时控制器
9．4基于myRIO的视觉应用案例
9．4．1视觉小车的电气系统规划
9．4．2算法设计思想及流程
9．4．3图像采集模块
9．4．4图像处置与阐述模块
9．4．5小车抓取过程
9．4．6LabVIEW嵌入式开发模块的技术要点
9．5小结
思考题
参考文献
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| 內容試閱：
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一、 为什么要写本书
机器人工程是国家新设立的本科专业，机器人产业在国家科技发展中具有重要战略地位。根据不同高校的机器人工程专业人才培养方案，研究型高校与应用型高校在培养学生的目标上是有所区别的。根据研究型高校学生培养的目标，结合全国新工科机器人联盟对机器人工程专业的建设方案要求，为加强研究型本科教材的建设，特编写了这本机器人系统设计及其应用技术教材。
机器人学是一门综合性学科，包括机械系统、电气系统、控制系统和软件系统4方面的知识。本书注重内容的实用性和可读性，将理论知识与动手实践有效结合，强调创新性和趣味性，以机械系统、电气系统、控制系统与软件系统为主线，以具体的机器人系统为纽带，对相关知识按照由浅入深、循序渐进的方式划分层次，环环相扣，前后呼应，并将其贯穿于整个理论教学和实践过程。
本书紧扣机器人专业设计人才培养需求，采用循序渐进的叙述方式，深入浅出地论述了机器人技术的热点问题、关键技术、应用实例、解决方案和发展前沿； 此外，本书还分享了大量真实机器人系统，并附有程序源代码及详细的注解，使读者能够理解并掌握机器人系统的基本概念和基本分析设计方法，并具备对机器人系统进行分析和设计的能力。
二、 内容特色
与同类书籍相比，本书有如下特色。
系统全面。内容涵盖机器人系统的多方面知识、完整设计体系，对机器人系统的机构设计开发软件SolidWorks、数学建模、电气硬件、控制、软件等知识进行介绍。
易教易学。在系统阐述理论的同时，注重内容的实用性和可读性，减少理论公式的繁杂数学推导，为公式赋予明确的物理含义，便于理解和运用。
前后衔接。强调知识内容和分析方法的前后连贯性，并妥善处理好与前期课程和后续课程的衔接关系。
认知规律。从认识和理解的规律编排内容，将数学工具工程化，将抽象问题形象化，将复杂问题简单化，将零散问题系统化，并打上作者理解的“标签”。
层次分明。以机械系统、电气系统、控制系统与软件系统为主线，以具体的机器人系统为纽带，对各知识层次以由浅入深、循序渐进的方式进行划分，环环相扣，前后呼应。
实验教程。提供配套实验教程的电子版文件，包含8个基础实例和1个综合实例，同时提供实验工程文件、实验软件代码、教学课件、教学大纲等。
配套资源
程序代码、实验教程等资源： 扫描目录上方的二维码下载。
教学课件、教学大纲、思维导图等资源： 到清华大学出版社官方网站本书页面下载，或者扫描封底的“书圈”二维码在公众号下载。
微课视频： 扫描书中相应章节中的二维码在线学习。
注： 请先扫描封底刮刮卡中的文泉云盘防盗码进行绑定后再获取配套资源。
三、 读者对象
对机器人技术感兴趣的读者。
机械工程、机器人工程、电子信息工程、电气工程、自动化、计算机科学与技术相关专业的本科生、研究生。
相关工程技术人员。
四、 致谢
感谢清华大学张和明教授和北京大学谢广明教授对本书的支持，感谢他们给本书提供的科研资料。感谢数字化学习技术集成与应用工程研究中心对本书提供的资源和支持。
本书入选“煤炭高等教育‘十四五’规划教材”。
限于编者的水平和经验，加之时间比较仓促，疏漏或者错误之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者
2024年9月于北京
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