冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐文福，梁斌 著

圖書標籤:

• 機器人學
• 冗餘機器人
• 運動學
• 軌跡規劃
• 控製
• 機械臂
• 空間機器人
• 機器人控製
• 冗餘度
• 自動化

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030548283

版次：31

商品編碼：12253747

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2017-11-01

頁數：348

正文語種：中文

內容簡介

本書對冗餘空間(此處的“空間”，與“平麵”相對應)機器人操作臂運動學、軌跡規劃與控製等進行係統、深入的論述，包括冗餘機器人構型設計、正運動學建模、解析逆運動學求解方法、奇異分析及奇異迴避、障礙迴避、容錯控製、力柔順控製等。所介紹的方法，可以解決各種典型結構的冗餘機械臂，包括球腕及非球腕機械臂的相關問題。書中涉及的理論及方法大多已發錶在國際**期刊上，或在**國際學術會議上宣讀過，並已實際用於我國航天項目和工業領域中，具有較強的創新性與實用價值。

目錄

序
前言

第1章 緒論
1.1 冗餘機器人的概念及內涵
1.1.1 冗餘機器人及冗餘性
1.1.2 自運動
1.1.3 奇異性和逃逸性
1.2 冗餘機械臂的必要性分析
1.3 冗餘空間機器人國內外發展現狀
1.3.1 國際空間站冗餘機器人
1.3.2 自由飛行的冗餘空間機器人
1.3.3 地麵應用的冗餘機械臂
1.4 冗餘空間機器人研究中的熱點問題
1.4.1 冗餘空間機器人解析逆運動學
1.4.2 運動學奇異分析與奇異迴避
1.4.3 冗餘空間機器人障礙迴避
1.4.4 冗餘空間機器人被動柔順控製
1.4.5 冗餘空間機器人容錯控製
1.5 小結

第2章 冗餘空間機器人操作臂的構型設計
2.1 典型冗餘機械臂構型分類
2.1.1 球腕冗餘機械臂構型
2.1.2 非球腕冗餘機械臂構型
2.2 球腕冗餘機械臂最優構型設計
2.2.1 七自由度球腕冗餘機械臂的設計依據
2.2.2 最優構型（無偏置SRS）的確定
2.2.3 肘部偏置式SRS機械臂臂型設計
2.3 非球腕冗餘機械臂通用構型設計
2.3.1 常見的七自由度非球腕冗餘機械臂構型
2.3.2 通用的非球腕冗餘機械臂構型設計
2.4 小結

第3章 冗餘空間機械臂運動學建模基礎
3.1 變量及坐標係定義
3.1.1 剛體位置的描述
3.1.2 剛體姿態的錶示
3.1.3 關節位置變量與末端位姿變量
3.1.4 關節速度變暈與末端速度變量
3.2 機器人D-H坐標係建立規則
3.2.1 D-H坐標係定義
3.2.2 D-H坐標係建立的步驟
3.3 位置級運動學方程
3.3.1 位置級正運動學方程
3.3.2 位置級逆運動學方程
3.4 速度級運動學方程
3.4.1 速度級正運動學方程
3.4.2 速度級逆運動學方程
3.5 冗餘機器人速度級逆運動學求解方法
3.5.1 常規梯度投影法及其局限性
3.5.2 逆運動學實時計算法
3.6 小結

第4章 關節角參數化解析逆運動學求解
4.1 基於關節角的冗餘參數描述
4.2 連續三軸平行冗餘機械臂的關節角參數化
4.2.1 連續三軸平行機械臂關節角參數化方法
4.2.2 三軸平行型機械臂關節角參數化算例分析
4.3 兩兩垂直型冗餘機械臂關節角參數化
4.3.1 兩兩垂直型冗餘機械臂關節角參數化方法
4.3.2 兩兩垂直型機械臂逆運動學求解流程
4.3.3 兩兩垂直型機械臂關節角參數化算例分析
4.4 小結

第5章 臂型角參數化解析逆運動學求解
5.1 基於臂型角的冗餘參數描述
5.2 臂型角參數化求解方法
5.2.1 肘部關節角的求解
5.2.2 初始姿態ORW=0的求解
5.2.3 肩部關節角的求解
5.2.4 腕部關節角的求解
5.2.5 臂型角參數化求解過程
5.3 無奇異雙臂型角參數化方法
5.3.1 雙臂型角的定義
5.3.2 雙臂型角參數化求解方法
5.4 典型7DOF冗餘機械臂逆運動學求解
5.4.1 SRS三軸平行型機械臂逆運動學
5.4.2 SRS兩兩垂直型機械臂逆運動學
5.4.3 SSRMS肩-肘-腕偏置型機械臂逆運動學
5.5 小結

第6章 冗餘機器人路徑規劃方法
6.1 機器人規劃的基本概念
6.1.1 機器人規劃的層次劃分
6.1.2 機器人的路徑規劃
6.1.3 機器人的路徑規劃與控製的關係
6.2 關節空間路徑規劃
6.2.1 梯形速度插值
6.2.2 用拋物綫擬閤的綫性插值
6.2.3 三次多項式插值
6.2.4 五次多項式插值
6.2.5 三次樣條插值
6.3 笛卡兒空問路徑規劃
6.3.1 基於位置級求逆的笛卡兒空問路徑規劃
6.3.2 基於速度級求逆的笛卡兒空間路徑規劃
6.3.3 基於驅動函數的笛卡兒直綫軌跡規劃
6.4 小結

第7章 基於Jacobian矩陣初等變換的運動學奇異分析
7.1 改造後的微分運動學方程
7.1.1 運動螺鏇的改造
7.1.2 運動方程的改造
7.1.3 不同參考係對Jacobian矩陣奇異條件的影響
7.2 不改變關節獨立性的Jacobian矩陣初等變換
7.2.1 初等行變換
7.2.2 初等列變換
7.3 球腕機械臂奇異構型分析
7.3.1 球腕機械臂改造後的Jacobian矩陣
7.3.2 Jacobian矩陣的初等變換
7.3 3球腕機械臂實例分析
7.4 非球腕機械臂奇異構型分析
7.4.1 非球腕機械臂改造後的Jacobian矩陣
7.4.2 Jacobian矩陣的初等變換
7.4.3 歐洲機械臂奇異條件分析實例
7.4.4 國際空間站遙操作機械臂的奇異條件分析
7.5 單關節鎖定後退化的六自由度機械臂奇異分析
7.6 小結

第8章 冗餘機器人運動空間分解及奇異迴避
8.1 傳統的奇異迴避方法及其缺陷
8.1.1 Jacobian矩陣的奇異值分解
8.1.2 基於阻尼最小方差法的奇異迴避路徑規劃
8.1.3 基於梯度投影法的奇異迴避路徑規劃
8.1.4 其他常規方法
8.2 運動空間分解
8.3 單關節鎖定下退化的六自由度機械臂奇異規避
8.3.1 阻尼最小二乘法求解子問題
8.3.2 基於阻尼倒數的實用方法
8.4 降階的冗餘機械臂奇異規避方法
8.4.1 降階法原理
8.4.2 降階的可操作性優化方法
8.4.3 降階的分塊主子式優化方法
8.4.4 奇異條件參數優化算法
8.4.5 計算量比較
8.4.6 奇異迴避方法仿真驗證
8.5 進一步討論
8.5.1 算法的普適性
8.5.2 參考係的選取
8.6 小結

第9章 冗餘機器人障礙迴避方法
9.1 典型障礙物幾何建模
9.1.1 典型設備輪廓分析
9.1.2 典型障礙物的建模
9.1.3 障礙物屬性的定義及任意坐標係下的描述
9.2 避障規劃
9.2.1 避障規劃原理
9.2.2 障礙迴避方法
9.3 避障規劃仿真
9.3.1 球形避碰軌跡規劃仿真
9.3.2 圓柱形避碰軌跡規劃仿真
9.3.3 正方體避碰軌跡規劃仿真
9.4 小結

第10章 冗餘機器人力柔順控製方法
10.1 機器人柔順控製方法分類
10.2 冗餘空間機械臂及接觸建模
10.2.1 空間機械臂和ORU的構型及參數
10.2.2 空間機器人多體動力學建模
10.2.3 工作環境建模
10.3 冗餘空間機械臂的阻抗控製方法的研究
10.3.1 阻抗控製的基本原理
10.3.2 基於位置的阻抗控製
10.3.3 基於力的阻抗控製
10.3.4 仿真驗證
10.3.5 基於力與基於位置的阻抗控製方法對比
10.4 冗餘空問機械臂的力／位混閤控製方法
10.4.1 力／位混閤控製的基本原理
10.4.2 選擇矩陣的改進
10.4.3位置環控製
10.4.4 力環控製
10.4.5 仿真驗證
10.4.6 阻抗控製與力／位混閤控製對比
10.5 冗餘空間機械臂力柔順控製實驗
10.5.1 實驗設備
10.5.2 恒力位移實驗
10.5.3 接觸碰撞實驗
10.6 小結

第11章 冗餘機器人容錯控製方法
11.1 容錯控製技術概述
11.2 冗餘機械臂容錯性能分析
11.2.1 冗餘機器人運動學優化
11.2.2 容錯性能指標
11.3 冗餘機械臂單關節故障下的運動學建模
11.3.1 單關節故障後重建D-H參數
11.3.2 基於重建D-H參數錶的運動學分析
11.3.3 單關節故障情況下實例分析
11.4 冗餘機械臂單關節故障下的動力學建模
11.4.1 單關節故障下機械臂的動力學參數
11.4.2 單關節故障下的拉格朗日動力學方程
11.5 冗餘機械臂單關節故障下的軌跡規劃和容錯控製
11.5.1 自運動空間位置級軌跡規劃
11.5.2 跟蹤誤差狀態錶達方程
11.5.3 基於H-∞棒控製器設計
11.5.4 MATLAB仿真實驗結果分析
11.6 小結
參考文獻

精彩書摘

　　1.2冗餘機械臂的必要性分析
　　以在太空中開展在軌服務任務的機器人為例，空間機械臂執行的任務主要有貨物運輸（圖1.4）、目標捕獲、在軌可替換單元（OrbitalReplacementUnit，ORU）更換等。在執行這些任務時，要求對機械臂在笛卡兒空間進行連續路徑規劃，在運動學解算中，會遇到奇異問題。非冗餘機械臂在避奇異軌跡規劃方麵能力有限，往往通過犧牲末端位姿精度來達到奇異迴避的目標，而末端位姿精度的犧牲會影響某些任務（如目標捕獲、精細操作等）的成功執行，因此，需要采用冗餘機械臂，在保證末端位姿精度的同時，利用其冗餘運動消除奇異問題對機械臂執行任務的影響。
　　另外，機械臂在軌執行任務的過程中，要求機械臂覆蓋的工作空間盡可能大，由於其工作環境中會存在其他部件（如通信天綫、觀測相機、太陽帆闆等），所以，從安全性的角度講，需要在保證任務成功執行的同時，避免機械臂與這些部件以及機械臂自身各臂杆之間的碰撞。非冗餘機械臂在進行避障規劃時，可選擇臂型較少，避障效率不高，耗時耗能量，不能夠有效地提高機械臂在軌執行任務的效率。冗餘機械臂的特點是除瞭執行基本任務，其冗餘運動可優化其他指標，如避障、力矩優化等。
　　圖1.4貨物運輸
　　對於7DOF冗餘空間機械臂，其逆運動學方程有無窮多組解，在實際應用中，必須增加約束條件，方能求齣有效解。所增加的約束條件可以為待優化的指標、幾何約束、臂型角約束等。實際上，對於大部分常規任務，往往隻需要6個關節角即可完成，但使用7DOF機械臂又是非常必要的，主要體現在以下幾方麵。
　　（1）關節備份。從應用可靠性講，6個關節就能實現3D空間的定位和定姿，但受空間環境的影響，作為運動部件的關節發生故障的概率也很高，因此采用7個關節能實現單關節的冗餘備份，確保在其中一個關節齣現故障時機械臂仍具有6DOF的運動能力。
　　（2）障礙迴避。機械臂在軌操作過程中，由於需要執行的任務復雜多樣，有些還可能是設計階段沒有預料到而後期又必須增加的臨時任務，在執行這些任務的過程中，機械臂的工作空間內常常存在障礙物，若不精心規劃機械臂的軌跡，機械臂與障礙物之間，以及自身各臂杆之間會發生碰撞，因此需要利用7DOF機械臂實現執行任務的同時，迴避障礙（6DOF機械臂在需要完成6DOF的控製任務時，隻能通過從最多8組臂型中選擇一種進行避障，有時可能8組臂型均不滿足要求）。
　　（3）奇異迴避。在笛卡兒軌跡規劃過程中，不可避免會受到奇異臂型的影響，在奇異點處，機械臂損失一個或多個自由度，某些關節的運動速度將為無窮大，實際中不可能實現，意味著機械臂在奇異點處將損失笛卡兒軌跡跟蹤的精度，對於某些對軌跡精度有嚴格要求的情況（如ORU插入和拔齣過程、抓捕漂浮目標過程等），笛卡兒軌跡精度的損失會大大影響任務的執行；若采用7DOF冗餘機械臂，其奇異迴避的能力遠遠大於6DOF機械臂。
　　……

《多自由度機械臂的路徑生成與避障策略研究》 本書深入探討瞭多自由度機械臂在復雜動態環境中進行精確運動控製的關鍵技術。全書圍繞著如何為機械臂設計高效、安全的運動路徑，並有效規避潛在的碰撞風險展開，內容詳實，理論與實踐相結閤，旨在為相關領域的研究人員、工程師以及高級學生提供一本具有參考價值的著作。 第一部分：基礎理論與模型建立 本部分首先迴顧瞭機器人學中的基本概念，包括機械臂的結構類型（串聯、並聯）、自由度及其對運動能力的影響。重點介紹瞭常見的機械臂運動學模型，包括正運動學和逆運動學。正運動學部分，我們將詳細闡述如何通過關節變量計算齣末端執行器的位置與姿態，並推導不同類型機械臂的正運動學方程，例如采用Denavit-Hartenberg（DH）參數法來係統地描述連杆之間的相對位姿。接著，我們將著重講解逆運動學，這是路徑規劃與控製的基礎，由於逆運動學問題通常不存在解析解或存在多解，我們將係統介紹代數法、幾何法、數值迭代法（如Jacobian逆法、Damped Least Squares法）等多種求解策略，並分析它們各自的優缺點、收斂性及計算效率，為後續復雜路徑的生成奠定理論基礎。 在動力學建模方麵，本書將深入分析機械臂的動力學特性，包括慣性力、科裏奧利力、離心力和重力等對運動的影響。我們將詳細講解Lagrange法和Newton-Euler法這兩種主要的動力學建模方法，並推導齣相應的動力學方程。理解動力學特性對於進行精確的軌跡跟蹤控製至關重要，因為它們直接影響到執行力和關節力矩的計算。此外，本部分還將討論機械臂的運動學奇異點問題，分析奇異點齣現的原因及其對機械臂運動能力和控製帶來的挑戰，並提齣相應的避免或處理策略，例如通過優化關節空間冗餘度來擴展無奇異工作空間。 第二部分：路徑規劃算法詳解 路徑規劃是本書的核心內容之一。我們首先將介紹多種經典的路徑規劃算法，並根據機械臂的特點進行適配和優化。 基於采樣的方法： 概率路綫圖（PRM）和快速探索隨機樹（RRT）及其變種（如RRT）是構建在配置空間中的連通路徑的強大工具。我們將詳細闡述這些算法的生成過程、采樣策略、節點擴展機製以及路徑平滑技術。重點分析RRT等最優采樣算法在收斂性和找到近似最優路徑方麵的優勢，並探討如何根據機械臂的運動學和動力學約束來改進采樣和擴展的策略，以生成更具實際意義的路徑。 基於搜索的方法： A、D Lite等啓發式搜索算法在離散化的狀態空間中尋找最優路徑。本書將介紹如何將連續的機械臂配置空間離散化（例如采用柵格地圖或Voronoi圖），並應用這些搜索算法。重點分析如何設計有效的啓發式函數，以加速搜索過程並獲得更短的路徑。同時，我們將討論如何處理動態環境下的路徑重規劃問題，例如在D Lite中引入局部代價圖和迴溯機製。 基於優化的方法： 軌跡優化技術，如梯度下降法、二次規劃（QP）等，能夠直接在連續的配置空間中優化路徑，以滿足特定的性能指標（如最短時間、最小能量消耗、最小關節力矩等）。我們將詳細介紹如何構建目標函數和約束條件（包括運動學、動力學、關節限製、工作空間限製以及碰撞避免等），並介紹求解這些優化問題的常用算法。特彆地，我們將重點講解Model Predictive Control (MPC) 在動態軌跡優化中的應用，分析其在綫性預測和滾動優化的優勢。 麯綫插值方法： 除瞭上述全局路徑規劃方法，本書還將介紹多種局部路徑規劃和軌跡平滑技術，包括樣條插值（如B樣條、NURBS）、多項式插值等。我們將分析如何利用這些插值方法來生成平滑、連續且滿足速度和加速度限製的關節軌跡，確保機械臂的運動平穩，減少振動和衝擊。 第三部分：碰撞檢測與避障策略 在路徑規劃過程中，確保機械臂在運動過程中不與自身、工作環境中的障礙物發生碰撞是至關重要的。本部分將深入研究各種碰撞檢測技術和高效的避障策略。 幾何碰撞檢測： 我們將介紹基於幾何形狀（如球、盒子、圓柱體、多麵體）的碰撞檢測算法，並講解如何利用包圍盒（AABB、OBB）、分離軸定理（SAT）、GJK算法等來高效判斷兩個幾何體之間是否存在碰撞。 基於模型和傳感器數據的碰撞檢測： 針對實際機器人操作，我們將討論如何利用機械臂的CAD模型構建碰撞模型，以及如何結閤實時傳感器數據（如深度相機、激光雷達）來構建環境地圖，實現動態障礙物的檢測。 局部避障方法： 在全局路徑規劃之後，為瞭應對未預期的動態障礙物或路徑規劃的粗糙性，我們將介紹多種局部避障算法，例如： 人工勢場法（APF）： 詳細闡述如何構建引力場和斥力場，以及如何剋服局部極值問題，例如通過引入周期性函數或改進勢場模型。 嚮量場直方圖（VFH）及其變種： 分析如何利用傳感器數據構建局部占用柵格圖，並計算障礙物信息，然後基於直方圖錶示來選擇無碰撞的移動方嚮。 動態窗口法（DWF）： 重點講解如何將機械臂的動態約束（速度、加速度）轉化為一個“動態窗口”，並在該窗口內搜索可行的運動指令，以實現實時避障。 基於優化的局部避障： 結閤MPC等優化方法，在考慮實時障礙物信息的情況下，對短時期的軌跡進行在綫優化，以生成避障路徑。 全局與局部方法的結閤： 本書將探討如何有效地融閤全局路徑規劃和局部避障策略，形成一種魯棒的整體解決方案。例如，全局路徑提供一個大緻方嚮，局部避障算法負責在執行過程中處理突發情況，並根據需要對局部路徑進行修正。 第四部分：軌跡跟蹤控製 一旦生成瞭滿足各種約束條件的運動軌跡，如何精確地讓機械臂沿著這條軌跡運動就成為瞭控製器的任務。本部分將詳細介紹各種軌跡跟蹤控製技術。 PID控製及其改進： 作為最基礎和廣泛應用的控製器，我們將迴顧PID控製的基本原理，並重點分析其在機械臂跟蹤中的局限性，例如對參數選擇敏感、無法處理非綫性動力學等。在此基礎上，我們將介紹PID的各種改進方法，如前饋補償（Feedforward Compensation）、抗積分飽和、增量式PID等，以提高跟蹤精度。 模型參照自適應控製（MRAC）： 針對機械臂模型參數不確定性或環境變化的情況，MRAC能夠實時調整控製器參數，使被控對象（機械臂）的響應特性逼近參考模型。我們將詳細闡述MRAC的設計原理和實現方法。 基於滑模的控製： 滑模控製（SMC）以其對外部擾動和模型不確定性的強魯棒性而聞名。本書將深入剖析SMC的設計，包括滑模麵的選取、切換函數的設計，以及如何剋服抖振現象，例如采用高階滑模或模糊滑模。 逆動力學控製： 利用前麵建立的機械臂動力學模型，逆動力學控製方法能夠計算齣産生期望關節加速度所需的關節力矩。我們將詳細介紹純逆動力學控製和考慮瞭實際控製限製的反饋/前饋組閤控製策略，並分析其在提高跟蹤精度方麵的優勢。 模型預測控製（MPC）的應用： 在軌跡跟蹤方麵，MPC也扮演著重要角色。它能夠在每個控製周期內，基於當前狀態預測未來一段時間的係統行為，並求解一個優化問題，以計算齣最優的控製輸入序列。本書將重點介紹如何將MPC應用於機械臂的軌跡跟蹤，並探討其在處理多約束（如關節限製、碰撞約束）和實現軟約束方麵的靈活性。 柔順控製與力/位混閤控製： 針對需要與環境交互的任務，本書還將介紹柔順控製（Compliance Control）的基本原理，包括阻抗控製（Impedance Control）和導納控製（Admittance Control）。我們將分析它們如何在機械臂與環境接觸時，通過調節剛度和阻尼特性，實現安全、穩定的交互，並結閤軌跡跟蹤，實現力/位混閤控製。 第五部分：仿真與實驗驗證 理論研究的最終目的是為瞭在實際應用中取得成功。本部分將重點介紹如何利用仿真平颱（如MATLAB/Simulink、Gazebo、ROS）對所提齣的算法進行驗證。我們將詳細講解如何在仿真環境中搭建機械臂模型，導入障礙物環境，設置仿真參數，並對路徑規劃和控製算法的效果進行評估。 此外，本書還將分享實際的實驗案例，展示如何在真實的機器人硬件上實現所提齣的路徑規劃與控製策略。我們將討論實驗平颱搭建、傳感器集成、算法部署以及實驗數據的采集與分析。通過仿真與實驗的緊密結閤，本書旨在為讀者提供一個完整的從理論到實踐的流程。 總結 《多自由度機械臂的路徑生成與避障策略研究》緻力於為讀者提供一個全麵、深入的知識體係，幫助理解和掌握多自由度機械臂在復雜環境中進行精確、安全運動的關鍵技術。本書內容緊扣實際應用需求，涵蓋瞭從基礎理論到先進算法，從仿真驗證到實驗實施的全過程，希望能為機器人領域的研究和發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製》聽起來非常有深度，讓我對機器人在復雜環境下的精準操作充滿瞭好奇。我一直覺得，機器人手臂不僅僅是簡單的機械臂，它更像是一個能夠理解並執行精細任務的“手”。這本書的名字讓我聯想到，在一些狹小、充滿障礙的空間裏，比如工業生産綫上的密集布置，或者未來探索未知星係的極端環境，機器人手臂如何纔能靈活自如地完成各種復雜的抓取、焊接、裝配等動作。 我特彆期待書中關於“冗餘空間”的講解。這究竟意味著什麼？是指機器人手臂擁有比完成任務所需的關節更多的自由度嗎？如果是這樣，那麼這種額外的自由度是如何被利用來規避障礙、優化路徑，甚至實現一些人手也難以完成的精細動作的呢？我想象著，在擁擠的工廠車間，機器人手臂能夠像一個身手矯健的舞者，在密集的機器設備之間穿梭，準確地夠到目標工件，而不會碰到任何東西。書中對於“運動學”的深入剖析，想必會揭示手臂關節運動與末端執行器位置和姿態之間復雜的數學關係。這就像是破解瞭一套精密的幾何謎題，讓人能夠預測和控製手臂的每一個細微動作。 另外，“軌跡規劃”這個詞匯也引起瞭我的興趣。在實際應用中，機器人手臂的運動並不是孤立的點到點移動，而是需要沿著預設的路徑平滑、高效地移動，同時還要考慮速度、加速度、甚至力的限製。我猜想，這本書可能會介紹一些先進的算法，比如如何生成優化的運動軌跡，使其既能滿足任務要求，又能最大程度地減少能耗和磨損。在一些高精度要求的場景下，比如微創手術機器人，軌跡的精確性是至關重要的。如果機器人手臂能夠精準地沿著預定的軌跡移動，那無疑會極大地提升手術的安全性和效率。 而“控製”部分，則讓我覺得這本書觸及瞭機器人操作的核心。光有運動學模型和軌跡規劃還不夠，如何讓機器人手臂真正“聽話”，並穩定可靠地執行這些指令，纔是關鍵。我設想書中會討論到各種先進的控製理論，比如PID控製、自適應控製、甚至是基於學習的控製方法。我尤其想知道，當機器人手臂遇到意外情況，比如傳感器齣現偏差，或者環境發生變化時，它能否通過有效的控製策略來應對，並保持任務的完成。這就像是給機器人手臂安裝瞭一個“大腦”，讓它能夠在復雜多變的環境中做齣明智的決策。 總而言之，這本書的標題概括瞭一個非常吸引人的機器人技術領域。它不僅涵蓋瞭機器人手臂的基本原理，還深入探討瞭如何在復雜的現實世界中實現高級的操作。我期待這本書能夠提供清晰的理論講解、豐富的數學模型，以及貼近實際應用的案例分析，讓我能夠更好地理解機器人手臂的潛力和未來的發展方嚮。這本書的齣現，無疑是對機器人操作臂技術研究領域的一個重要貢獻，也為我這樣對機器人技術充滿熱情的研究者和愛好者提供瞭寶貴的學習資源。

評分☆☆☆☆☆

《冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製》——這本書的標題，如同一幅精密的藍圖，描繪齣我一直以來對智能機械手臂的想象。我常常驚嘆於機器人手臂在現代工業生産中的身影，但總覺得它們在靈活性和適應性上，與人類的手臂還有差距。“冗餘空間”這個概念，立刻抓住瞭我的注意力，它是否意味著機器人手臂擁有超乎尋常的自由度，從而可以在復雜的環境中實現更精妙的動作？我期待書中能夠揭示，如何充分利用這些“多餘”的自由度，去實現高效的避障、最優的路徑選擇，甚至是一些極具挑戰性的靈巧操作。 “運動學”的理論基礎，無疑是理解機器人手臂運作的關鍵。我希望這本書能夠詳細闡述機器人手臂的運動學模型，包括如何通過關節角度來精確計算末端執行器的位置和姿態。這其中必然涉及復雜的數學推理和幾何分析。我期盼書中能有清晰的公式推導和直觀的圖解，幫助我理解正逆運動學在機器人手臂設計和控製中的重要作用。如果能夠瞭解如何將一個抽象的動作指令，轉化為一係列具體的關節運動，那將是一次令人興奮的學習過程。 “軌跡規劃”則讓我看到瞭機器人手臂在實際應用中的潛力。我明白，機器人手臂的運動並非簡單的點到點連接，而是需要遵循一條精心設計的路徑，以確保任務的順利完成。我希望書中會介紹先進的軌跡規劃算法，能夠生成平滑、高效，並且考慮瞭動力學約束的運動軌跡。在一些高精度的場景下，比如微型零件的組裝，或者在復雜的生産綫上進行連續的工序，軌跡規劃的質量直接決定瞭機器人的工作效率和産齣。 而“控製”部分，則是我最為期待的，因為它關乎機器人手臂能否真正地“執行”指令，並在麵對不確定性和乾擾時保持穩定。我希望書中能夠深入探討各種控製策略，從基礎的PID控製到更復雜的自適應控製甚至基於學習的控製方法。能夠瞭解機器人手臂如何通過反饋機製來修正誤差，如何在動態環境中保持其動作的精確性和魯棒性，將是我在這本書中最大的收獲。這本書的齣現，對於我來說，無疑是深入瞭解機器人手臂技術的一次難得的機會。

評分☆☆☆☆☆

《冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製》這個書名，第一眼就吸引瞭我，因為它觸及瞭一個非常具體且極具挑戰性的機器人學領域。我一直對機器人手臂在實際工作場景中的錶現感到好奇，尤其是在那些空間受限、需要精細操作的環境。這本書的標題中“冗餘空間”這四個字，立刻在我腦海中勾勒齣一幅畫麵：一個擁有超乎尋常靈活性的機械臂，能夠在狹窄的通道中穿梭，巧妙地繞過障礙物，精準地完成抓取和放置任務。這種靈活性，我想正是來源於其“冗餘”的自由度，而如何有效利用這些多餘的自由度，是這項技術的核心所在。 我非常期待書中對“運動學”的深入探討。我知道，要讓一個多關節的機器人手臂按照預期的軌跡運動，需要對其關節之間的幾何關係以及它們如何影響末端執行器的位置和姿態有非常清晰的理解。這本書會否詳細解析正運動學和逆運動學，揭示關節角度如何映射到笛卡爾空間中的目標點，反之亦然？我希望書中能有豐富的圖示和數學推導，幫助讀者建立起對機器人手臂運動機製的直觀認識。 “軌跡規劃”也是一個讓我充滿期待的部分。在實際應用中，機器人手臂的任務往往不是簡單的點對點移動，而是需要沿著一條平滑、高效且安全的路徑進行。我猜測，這本書會介紹如何生成這樣的運動軌跡，可能包括一些經典的算法，如插值法、優化算法等，並且還會考慮如何避免與環境發生碰撞。尤其是在那些需要機器人手臂執行連續性動作的場景，比如焊接一條復雜的焊縫，或者在生産綫上進行連續的裝配，軌跡規劃的質量直接影響著生産效率和産品質量。 而“控製”部分，則更是讓我覺得這本書的價值所在。有瞭運動學模型和軌跡規劃，如何讓機器人手臂真正地按照這些指令精確、穩定地運動，纔是關鍵。我希望書中能詳細介紹各種控製策略，例如PID控製、力控製，甚至是一些更先進的自適應控製或基於模型的控製方法。尤其是在麵對外部乾擾和不確定性時，機器人手臂能否依靠其精密的控製係統來保持任務的順利進行，這是我非常感興趣的一點。這本書的標題本身就預示著其內容的深度和廣度，我相信它將為讀者帶來關於機器人操作臂的全麵而深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名——《冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製》——就像是一把鑰匙，打開瞭我對機器人手臂深層奧秘的好奇之門。我一直覺得，我們看到的大部分機器人手臂，在執行簡單任務時顯得有些笨拙，缺乏人手的靈活性和適應性。而“冗餘空間”這個詞，恰恰點齣瞭解決這一問題的關鍵。它是不是意味著機器人手臂擁有比完成任務所需的關節更多的自由度？如果真是這樣，那麼如何在眾多的自由度中找到最優的組閤，來完成諸如避開障礙、優化能量消耗，甚至模擬人手的一些微妙動作，將是這本書的核心看點。 我特彆期待書中對“運動學”部分的講解。這不僅僅是簡單的幾何變換，而是要建立起手臂關節的運動狀態與末端執行器（也就是機器人手）的位置、姿態之間的嚴謹數學模型。想象一下，如果我能夠通過控製手臂的每個關節以一定的角度運動，就能精確地預測和控製機械手指嚮哪個方嚮，抓取哪個位置的物體，這其中的數學邏輯必然是極其精妙的。這就像是在三維空間中繪製一幅復雜的運動軌跡圖，每一步的計算都至關重要。 “軌跡規劃”更是讓我覺得這本書的實用價值。在實際的機器人應用中，手臂的運動不是簡單的直綫或麯綫，而是需要遵循一套精心設計的路徑，以保證任務的順利完成。我猜測，書中會介紹各種算法，如何生成平滑、高效，且考慮瞭速度、加速度等動態約束的運動軌跡。尤其是在一些需要高精度操作的領域，比如電子元器件的焊接，或者3D打印中的精細打印，軌跡規劃的準確性直接決定瞭最終産品的質量。 最後，“控製”部分則是我最期待的。理論和規劃固然重要，但如何讓機器人手臂真正地“執行”指令，並且在麵對不可預測的外部乾擾時，依然能夠保持穩定和精確，是機器人技術中最具挑戰性的環節之一。我想，書中一定會深入探討各種先進的控製策略，比如如何通過反饋迴路來糾正誤差，如何讓手臂在遇到阻礙時及時調整姿態，甚至是如何通過機器學習來提升控製的魯棒性。這本書的齣現，對於我這樣渴望深入瞭解機器人操作臂背後原理的人來說，無疑是一次極好的學習機會。

評分☆☆☆☆☆

《冗餘空間機器人操作臂：運動學、軌跡規劃及控製》——這個書名，仿佛為我打開瞭一扇通往機器人技術最前沿的大門。我總是被那些能夠在復雜環境中展現齣驚人靈巧性的機器人所吸引。特彆是“冗餘空間”這個概念，讓我聯想到那些擁有比完成任務所需更多的關節的機器人手臂，它們是不是就像擁有“多餘”的“手指”，能夠以更多樣、更靈活的方式去完成各種精細的操作？我迫切想知道，這種“冗餘”是如何被巧妙地轉化為實際的優勢，讓機器人在狹小的空間裏遊刃有餘，或者完成人手也難以企及的復雜動作。 我對書中關於“運動學”的講解充滿瞭期待。這意味著，這本書將會深入剖析機器人手臂的結構與運動之間的內在聯係。我希望能夠看到詳細的數學模型，解釋如何通過控製每一個關節的角度，來精確地確定機械手的末端位置和姿態。這就像是解開瞭一個復雜的數學謎題，將抽象的關節運動轉化為看得見摸得著的空間位移。我猜想，書中還會涉及正嚮運動學和逆嚮運動學，這兩種分析方法對於理解和控製機器人手臂至關重要。 “軌跡規劃”這個詞匯，讓我對這本書的實用性有瞭更高的期待。在實際應用中，機器人手臂不可能隻是簡單地從一個點移動到另一個點，而是需要沿著一條經過精心設計的路徑，以平滑、連續的方式完成任務。我希望書中能夠介紹如何生成這樣的優化軌跡，不僅要考慮手臂的運動學約束，還要兼顧速度、加速度、甚至力等動態因素，並且能夠有效地規避潛在的碰撞。在工業自動化、醫療機器人等領域，精確且高效的軌跡規劃是成功的關鍵。 而“控製”部分，則是我認為這本書最能體現其價值的環節。理論上的運動學和規劃，最終都需要通過有效的控製係統來實現。我期待書中能夠深入探討各種先進的控製技術，例如如何通過反饋機製來保證手臂的定位精度，如何處理外部乾擾，以及如何讓手臂在執行任務時保持穩定性和魯棒性。這就像是給機器人手臂賦予瞭“智慧”，讓它能夠根據指令做齣精準的反應，並在復雜多變的環境中保持最佳的工作狀態。這本書的齣版，無疑填補瞭我在這方麵知識的空白，並為我提供瞭深入學習的絕佳機會。