Robot Dynamics Algorithms

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出版者:Springer
作者:Roy Featherstone
出品人:
页数:228
译者:
出版时间:1987-7-31
价格:USD 199.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780898382303
丛书系列:
图书标签:
  • 机器人运动控制
  • robot
  • 机器人动力学
  • 算法
  • 控制
  • 机器人学
  • 数学
  • 计算
  • 优化
  • 运动规划
  • 自动控制
  • 机械工程
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具体描述

好的,下面是一份针对一本名为《Robot Dynamics Algorithms》的图书所撰写的不包含其具体内容的图书简介,力求详尽、自然流畅,符合专业图书的风格。 --- 机器人系统中的运动学与控制:原理、方法与前沿应用 导言:迈向高精度、高鲁棒性机器人系统的基石 在当今的工程领域,机器人技术已不再是科幻小说的情节,而是渗透到制造业、医疗保健、太空探索乃至日常服务中的核心驱动力。实现高效、精确、安全的机器人操作,其关键瓶颈往往在于对机器人系统复杂运动行为的精确建模、分析与控制。本书《机器人系统中的运动学与控制:原理、方法与前沿应用》旨在为研究人员、高级工程师及研究生提供一个全面、深入且实用的知识体系,聚焦于机器人系统的运动学基础、动力学建模、以及面向实际挑战的先进控制策略。 本书的编写遵循了“从基础到前沿,从理论到实践”的逻辑主线。我们深知,任何复杂的机器人系统——无论是冗余度高的机械臂、移动平台,还是柔顺性强的仿人机器人——其行为的理解都必须扎根于坚实的数学和物理基础之上。因此,本书首先致力于系统地梳理和阐述机器人运动学的精髓,并将其无缝过渡到动力学建模这一更为复杂的领域。 第一部分:运动学的坚实基础与几何描述 机器人运动学是理解其空间位姿、轨迹规划和雅可比矩阵计算的先决条件。本部分将详尽阐述描述机器人构型和运动的数学工具。 第一章:空间位姿的数学表示与变换 本章从最基本的欧几里得空间概念出发,详细介绍了如何用旋转矩阵、四元数(Quaternions)以及齐次变换矩阵(Homogeneous Transformations)来精确描述和组合机器人的空间位姿。重点探讨了不同表示形式之间的相互转换、万向节死锁(Gimbal Lock)问题的几何根源及规避策略。通过丰富的案例分析,读者将掌握如何建立任意连杆坐标系之间的关系。 第二章:开链机器人机构的运动学分析 本章核心讲解如何利用D-H参数法(Denavit-Hartenberg Convention)对多关节机器人进行结构化建模。详细解析了如何根据D-H规则确定每对相邻连杆的相对运动学参数。在此基础上,本书将推导出正运动学(Forward Kinematics),即根据关节变量求解末端执行器在固定坐标系中的绝对位姿。我们将深入剖析坐标系选择对模型一致性的影响。 第三章:雅可比矩阵:速度、力和雅可比逆的桥梁 雅可比矩阵(Jacobian Matrix)是连接关节空间速度与笛卡尔空间速度的关键工具,也是后续进行轨迹跟踪、奇异性分析和力控制的理论核心。本章将详细推导雅可比矩阵的两种主要形式——位置雅可比和速度雅可比。随后,重点讨论奇异性分析:如何识别机器人在其工作空间内因丧失运动灵活性而导致的“死点”,以及如何通过几何或代数方法来评估接近奇异位形时的鲁棒性损失。 第二部分:动力学建模的理论框架与计算效率 从运动学到动力学,我们需要引入质量、惯性、重力和驱动力矩的概念。本部分构建了严谨的动力学模型,这是设计高性能控制器的前提。 第四章:拉格朗日-欧拉方法与牛顿-欧拉方法 动力学建模的效率与模型的适用性直接决定了实时控制的可行性。本章对比分析了两种主要的建模范式。拉格朗日-欧拉方法侧重于能量守恒原理,推导出的方程形式简洁优雅,便于分析。牛顿-欧拉方法则基于作用力和反作用力,更适合于迭代计算和实时求解。我们将详细演示如何利用这些方法,推导出完整的非线性运动方程:$mathbf{M}(mathbf{q})ddot{mathbf{q}} + mathbf{C}(mathbf{q}, dot{mathbf{q}}) + mathbf{G}(mathbf{q}) = mathbf{ au}$。 第五章:动力学方程的简化、线性化与参数估计 在实际应用中,完整的非线性模型往往过于复杂,难以直接用于控制设计。本章探讨如何对动力学模型进行简化(如忽略摩擦或轻载假设)和线性化(在特定工作点附近进行泰勒展开)。此外,如何准确获取模型的物理参数(如连杆质量、惯性矩)是一个关键挑战。本章将介绍基于系统辨识和实验数据的动力学参数估计技术,以提高模型与实际系统的一致性。 第三部分:先进控制策略与轨迹优化 建立精确的模型后,本书将视角转向如何利用这些模型来指挥机器人的精确运动。 第六章:基于模型的经典控制与反馈线性化 本章首先回顾了PID控制在机器人任务中的局限性。随后,深入讲解基于模型的反馈线性化(Feedback Linearization)技术,它通过设计一个适当的输入映射,将一个非线性系统转化为一个线性系统,从而可以应用成熟的线性控制理论。我们将讨论如何处理内部动态,并分析对模型精确度的依赖性。 第七章:鲁棒控制与自适应控制 真实世界的机器人系统不可避免地会受到模型不确定性(如未知负载、摩擦变化)和外部扰动的影响。本章侧重于如何设计具有鲁棒性的控制器。详细介绍滑模控制(Sliding Mode Control, SMC)在处理非线性不确定性方面的优势,以及自适应控制理论,该理论允许控制器在系统参数未知或缓慢变化时,自动调整控制增益以维持性能。 第八章:轨迹规划与优化方法 高效的运动不仅要求精确的瞬时控制,更需要优化的全局路径。本章探讨了如何生成时间最优、能量最优或平滑度最高的轨迹规划方案。内容涵盖从经典的多项式插值到基于采样的路径搜索算法(如RRT系列),以及如何利用模型预测控制(MPC)框架,将动力学约束和优化目标集成到实时的轨迹生成过程中。 第四部分:特定机器人系统的挑战与前沿展望 本书最后一部分将理论应用于特定、高难度的机器人范畴。 第九章:移动机器人与多体系统动力学 对于轮式、履带式或腿式移动机器人,其动力学模型涉及非完整约束(Nonholonomic Constraints)。本章将阐述如何建立这些系统的运动学和动力学模型,并讨论在约束下进行稳定运动控制的方法。同时,对复杂的串联-并联混合系统和柔顺性机器人(如电缆驱动系统)的动力学挑战进行概述。 第十章:人机协作与安全交互 随着机器人进入人类工作空间,安全、直观的人机交互(HMI)成为核心。本章关注基于力/阻抗控制的交互策略,通过精确控制机器人与环境之间的接触力,实现柔顺操作。此外,还将探讨确保人机共存环境下的安全碰撞检测与避障策略,这是实现下一代协作机器人的关键技术。 结语 《机器人系统中的运动学与控制:原理、方法与前沿应用》旨在成为一本连接理论深度与工程实践广度的参考手册。通过本书的学习,读者将能够系统地掌握机器人运动描述、动力学建模、以及设计高性能、高鲁棒性控制系统的必备知识和技能,为推动下一代智能机器人系统的发展奠定坚实的基础。

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简直不敢相信,我居然会爱上一本关于中世纪炼金术的传记!《贤者之石的阴影:尼古拉斯·弗拉梅尔的未竟之路》这本书打破了我对历史人物的刻板印象。作者显然是下了苦功的,书里详尽地描述了当时欧洲不同学派之间的学术争论,那些晦涩难懂的化学符号和草药配方,被他阐述得像是一场精彩的侦探小说。最吸引我的是,作者并没有把弗拉梅尔塑造成一个神话人物,而是把他还原成一个在那个时代背景下,带着狂热好奇心和巨大风险的“知识分子”。书中对那些手抄本的考证尤为精彩,如何通过羊皮纸的纤维和墨水的成分,来推断出不同阶段的实验思路。我尤其欣赏作者的客观性,他没有急于给出“炼金术是否成功”的结论,而是让我们跟随弗拉梅尔的脚步,去感受那种对“超越”的无限渴望。这本书不仅是历史,更是一部关于人类求知欲的史诗,让人不禁思考,我们今天所追求的“突破”,和当年他们追寻的“至高之金”,本质上又有多大区别呢?

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好的,下面是五段模仿读者的图书评价,每段约300字,内容与《Robot Dynamics Algorithms》无关,且风格迥异: 沉迷于最近读完的这本《星河彼岸的低语》,简直是一场味蕾与心灵的双重洗礼。作者对宇宙尺度的描绘,不是那种冰冷、客观的科学报告,而是充满了浪漫主义的色彩,仿佛每颗遥远的恒星都藏着一个无人知晓的秘密。我特别喜欢其中关于“暗物质音乐会”的那一章,叙事手法极其精妙,将物理学的抽象概念,通过一个失忆的宇航员的视角,转化成了一种可以触摸、可以感受的旋律。文字的密度恰到好处,既有足够的深度去思考人类在宇宙中的渺小与伟大,又不至于因为过于晦涩的术语而让人望而却步。它更像是一部哲学散文披上了科幻的外衣,探讨了存在、记忆与虚无的主题。我读到凌晨三点,合上书本时,感觉整个房间的空气都变得稀薄了,似乎真的能听见真空中的回响。这本书的排版和装帧也十分考究,内页的插图仿佛是古老星图的复刻,为每一次翻阅都增添了一种仪式感。它彻底颠覆了我对传统太空歌剧的认知,推荐给所有喜欢在浩瀚中寻找个人意义的探寻者。

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这本《密码学与人工智能的伦理交锋》简直是为我们这个数字化时代敲响的警钟。它完全不是那种枯燥的技术手册,而是充满了对未来社会结构的深刻反思。作者以极其犀利的笔触,剖析了当深度学习模型开始掌握复杂的加密技术时,我们现有的安全体系将面临的颠覆性挑战。他没有陷入故作高深的术语泥潭,而是通过一系列精心设计的“思想实验”来阐述观点,比如“自我加密的AI是否拥有不可被审计的隐私权?”。我特别欣赏他对“透明度悖论”的论述,即为了确保算法公平性而要求其完全公开,是否反而为恶意攻击者提供了后门。这本书的论点层层递进,逻辑严密到让人脊背发凉,因为它直指我们对技术进步的盲目乐观。它强迫读者去直面一个问题:当我们把“信任”完全外包给机器时,我们究竟是获得了自由,还是交出了终极的控制权?对于所有从事信息安全、法学乃至哲学领域的人来说,这本书都是一本必读的、令人不安的预言书。

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《东方庭院里的竹影婆娑》这本书,如同一场精心编排的日式茶道表演,每一个章节都充满了克制与留白的美学。它不是传统的游记,更像是一系列关于“瞬间”的哲学记录。作者在京都、奈良和金泽的古寺和园林中穿梭,但焦点从未落在宏大的建筑奇观上,而是专注于那些细微之处:苔藓上凝结的露珠、石灯笼被阳光拉长的影子、或是庭院中风吹竹叶发出的那种“沙沙”的、仿佛能洗涤心灵的声音。叙事语言极其精炼,常常是一句简短的描述,却能引出读者内心深处关于时间流逝的感叹。我特别喜欢其中关于“侘寂”(Wabi-Sabi)的阐释,它不再是一个空洞的理论名词,而是通过具体的场景——比如一个破碎的花瓶被金缮修复后的样子——被赋予了生命力。这本书读起来需要放慢呼吸,你需要让自己沉浸进去,才能真正体会到那种从自然中汲取平静的力量。读完后,我感觉自己的心率都下降了好几拍,非常适合在纷乱的现代生活中寻求片刻的宁静。

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这本书,说实话,拿到手上时我还有点不以为然,标题《百年旧城里的最后一盏煤油灯》听起来过于文艺腔调,总担心是那种矫揉造作的怀旧文学。然而,一旦翻开,那种泥土的芬芳和潮湿的霉味仿佛真的穿透纸张扑面而来。作者的笔触极其细腻,他不是在写一个城市,他是在雕刻时间。对细节的捕捉达到了令人发指的地步——比如旧式窗户上被雨水冲刷出的水渍痕迹,比如一位老裁缝手指上常年留下的针眼印记。故事线索松散却又处处关联,通过几代人的视角,展示了城市肌理如何在新旧交替中悄然蜕变。它没有激烈的冲突,但那种潜藏在日常琐碎中的巨大失落感,才是最令人动容的。读完后,我特地去翻找了我故乡的老照片,试图在那些模糊的影像中,重构出作者笔下那种带着温度的“过去”。这本书的节奏是缓慢的,需要耐心品味,它不迎合快节奏的阅读习惯,但回报给你的,是深度沉浸式的体验,是真正理解“乡愁”这个词的重量。

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