Programming Robot Controllers

出版者:McGraw-Hill/TAB Electronics

作者:Myke Predko

页数:456

出版时间:2002-08-16

价格:USD 27.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780071408516

具体描述

Learning to program robot controllers just got a lot easier! In this innovative addition to the "Robot DNA" series, author Myke Predko demonstrates how robot controllers are programmed using the versatile Microchip PICmicro Microcontroller. The focus of the book is on the least understood aspect of robot design; integrating multiple sensors and peripherals software that will work cooperatively and allow for a simple high-level control application. To explain the concepts presented in the book, Myke uses off-the-shelf parts and a "C" programming language compiler that is included on the CD-ROM.Written in a clear, easy-to-understand style, "Programming Robot Controllers" thoroughly explores: how different sensors, outputs, and peripherals can be wired to a microcontroller to work cooperatively and create a high-level control program; the various subsystem functions the controller will have to perform; the basic theory behind output devices, input devices/sensors, and motor control - and how to integrate these devices; how the different interfaces are actually implemented in a microcontroller; how to transport the sample interface and control application codes presented in the book to other microcontrollers; the amazing software development capabilities of MPLAB and PICC Lite C programming language compiler (both included on the CD-ROM); and the Microchip PICmicro PIC16F627, which can be erased and reprogrammed with simple hardware. If you're an amateur robotics hobbyist ready to enjoy the challenge - and rewards - of programming, there's no better coach than Myke Predko. It provides everything you need to program your robot controller: Microcontrollers in Robots; Software Development; The Microchip PICmicro Microcontroller; Microcontroller Connections; Designing the Robot System; and Advanced Programming. The CD-ROM contains: PICMicro Instruction Set Reference; Selected PICMicro MCU datasheets; Microchip MPLAB software and documentation; "El Cheapo" programmer software and building instructions; PICC-Lite Compiler Software and documentation; Source code for sample applications; and, HTML links.

用户评价

这本书的内容深度和广度都超出了我的预期，尤其是它对不同类型机器人平台的适用性做了非常细致的区分和讨论。例如，在涉及到并联机构控制器的部分，作者没有采用通用的描述方式，而是分别针对SCARA、Delta和Stewart平台，详述了它们在逆运动学求解和轨迹规划上特有的难点及相应的优化算法，这对于专门从事特定类型机器人研发的工程师来说，简直是宝藏。我印象最深的是其中关于非完整约束系统（如移动机器人）的控制章节，作者详细剖析了如何将微分平坦性理论应用于路径跟踪问题，并通过一个详尽的案例研究展示了从理论推导到实际代码实现的完整流程。这远比我之前阅读的那些专注于单一控制理论的书籍要实用得多。此外，书中对于软件架构的讨论也很有见地，它强调了模块化设计和仿真验证的重要性，提供了许多关于如何在ROS（机器人操作系统）环境下集成自建控制算法的实践建议，这在当前的机器人开发实践中是至关重要的技能点。

这本书的封面设计得相当吸引人，那种深蓝色的背景配上霓虹灯般的绿色电路图纹理，立刻让人联想到未来科技和精密机械的结合。我记得刚拿到手的时候，翻开第一页，排版就给我留下了深刻印象：字体清晰易读，图示和代码块的间距恰到好处，没有那种传统技术书籍常见的拥挤感。作者在绪论部分就明确地阐述了现代机器人控制系统的核心挑战，比如实时性、鲁棒性以及与异构系统的集成问题，这让我这个在工业自动化领域摸爬滚打了一段时间的工程师感到非常对味。特别是对于那些采用先进传感技术和机器学习算法的复杂系统，书中提供的理论框架非常扎实，不同于市面上那些只停留在基础PID控制层面的浅尝辄止。我尤其欣赏作者在讨论高级控制策略时，那种深入浅出的表达方式，很多复杂的数学模型都被配上了直观的物理意义解释，避免了纯粹的数学堆砌，使得即便是初次接触这些前沿概念的读者也能快速抓住重点。整本书的结构安排也很有逻辑性，从基础的运动学到动力学建模，再过渡到各种经典与现代控制方法的应用，循序渐进，让学习曲线保持在一个比较平缓的状态。

这本书的语言风格非常独特，它不像是一本冰冷的参考手册，倒更像是行业内一位资深专家在私下与你进行深入的技术交流。作者在解释一些复杂的控制律，比如自适应控制或滑模控制时，很少使用那种故作高深的学术腔调，而是用一种非常直观、带有工程师幽默感的笔触去描述算法背后的物理直觉。比如，在讨论如何处理控制器参数在线整定时，作者用了一个生动的比喻来形容误差的累积和修正过程，让我瞬间就理解了以往晦涩难懂的收敛性证明的实际意义。这种亲近感大大降低了阅读门槛，使得即便是跨专业背景的读者也能在保持专业严谨性的同时，享受阅读的乐趣。我甚至发现自己会因为好奇作者接下来会如何解释某个特定控制难题而加快翻页的速度。这种流畅的叙事节奏，在技术书籍中是极其罕见的加分项。

这本书在处理“人机交互与安全标准”这部分内容时，展现了超越传统控制理论的视野，这是我极为赞赏的一点。它没有止步于描述机器人如何精确执行任务，而是深入探讨了在协作机器人（Cobots）场景下，如何将人类操作者的意图融入控制回路，并确保所有操作都在既定的安全规范内进行。书中详细对比了ISO 10218和ISO/TS 15066中关于力/力矩限制和安全区域设定的具体要求，并将这些标准转化为可编程的控制参数。这种将高层级安全法规与底层控制算法紧密结合的处理方式，极大地提升了这本书的实用价值，特别是对于那些正在设计面向人机协作的新一代自动化产线的工程师来说，提供了直接可参考的蓝图。它清晰地表明，现代机器人控制不仅仅是数学问题，更是涉及人机工程学、伦理和法规的综合性挑战，这本书完整地涵盖了这些维度。

作为一名主要负责机器人仿真与虚拟调试的科研人员，我发现这本书在“验证与仿真”这一环的论述非常到位，这往往是许多教科书所忽略的薄弱环节。书中不仅介绍了常用的数值积分方法及其在机器人动力学仿真中的适用性限制，还专门开辟了一个章节讲解了硬件在环（HIL）和软件在环（SIL）测试的策略。作者给出的仿真环境搭建建议非常具有前瞻性，比如如何利用GPU加速进行高频次的反馈计算，以及如何构建能够模拟真实世界噪声和延迟的仿真模型，这些细节对于保证从仿真到实际部署的平滑过渡至关重要。我尝试根据书中描述的方法，在自己的实验平台上复现了其中关于碰撞检测和紧急停止的鲁棒性测试流程，结果发现其设计思路极大地提高了系统的安全性边界。这本书的价值不仅仅在于告诉你“如何做”控制，更在于教你“如何验证”你做的控制是否真的可靠和安全，这一点体现了作者深厚的工程实践背景。