●譯者序
前言
第1章 緒論
1.1 寫作目的
1.2 機器人繫統的起源
1.3 機器人繫統的總體結構
1.4 機械手
1.4.1 機械手的典型結構
1.4.2 機械手的分類
1.4.3 機械手示例
1.4.4 球形手腕
1.4.5 關節型機器人
1.5 移動機器人
1.5.1 仿人機器人
1.5.2 自主地面車輛
1.5.3 無人機
1.5.4 自主海上航行器
1.6 機器人動力學與控制問題概述
1.6.1 正向運動學
1.6.2 逆向運動學
1.6.3 正向動力學
1.6.4 逆向動力學和反饋控制
1.6.5 機器人車輛的動力學與控制
1.7 本書主要內容
1.8 習題
第2章 運動學基礎
2.1 基和坐標繫
2.1.1組和M×N陣列
2.1.2 向量、基和坐標繫
2.2 旋轉矩陣
2.3 旋轉矩陣的參數化
2.3.1 單軸旋轉
2.3.2 旋轉矩陣的級聯
2.3.3 歐拉角
2.3.4 軸角度參數化
2.4 位置、速度和加速度
2.5 角速度和角加速度
2.5.1 角速度
2.5.2 角加速度
2.6 運動學理論
2.6.1 角速度的加法
2.6.2 相對速度
2.6.3 相對加速度
2.6.4 常見坐標繫
2.7 習題
2.7.1 關組和M×N數組的習題
2.7.2 關於向量、基和坐標繫的習題
2.7.3 關於旋轉矩陣的習題
2.7.4 關於位置、速度和加速度的習題
2.7.5 關於角速度的習題
2.7.6 關於運動學理論的習題
2.7.7 關於相對速度和加速度的習題
2.7.8 關於常見坐標繫的習題
第3章 機器人繫統運動學
3.1 齊次變換與剛體運動
3.2 理想關節
3.2.1 移動關節
3.2.2 轉動關節
3.2.3 其他理想關節
3.3 Denavit-Hartenberg約定
3.3.1 DH約定中的運動鏈與編號
3.3.2 DH約定中坐標繫的定義
3.3.3 DH約定中的齊次變換
3.3.4 DH步驟
3.3.5 DH約定中的角速度與速度
3.4 正向運動學的遞歸O(N)公式
3.4.1 速度和角速度的遞歸計算
3.4.2 效率和計算成本
3.4.3 加速度和角加速度的遞歸計算
3.5 逆向運動學
3.5.1 可解性
3.5.2 解析法
3.5.3 優化方法
3.5.4 逆速度運動學
3.6 習題
3.6.1 關於齊次變換的習題
3.6.2 關於理想關節及約束的習題
3.6.3 關於DH約定的習題
3.6.4 關於運動鏈角速度和速度的習題
3.6.5 關於逆向運動學的習題
第4章 牛頓歐拉方程
4.1 剛體的線性動量
4.2 剛體的角動量
4.2.1 基本原理
4.2.2 角動量和慣性
4.2.3 慣性矩陣的計算
4.3 牛頓歐拉方程
4.4 剛體的歐拉方程
4.5 機械繫統的運動方程
4.5.1 總體方法
4.5.2 受力圖
4.6 控制方程的結構：牛頓歐拉方程
4.6.1 微分代數方程
4.6.2 常微分方程
4.7 遞歸牛頓歐拉方程
4.8 運動方程的遞歸推導
4.9 習題
4.9.1 關於線性動量的習題
4.9.2 關於質心的習題
4.9.3 關於慣性矩陣的習題
4.9.4 關於角動量的習題
4.9.5 關於牛頓歐拉方程的習題
第5章 分析力學
5.1 哈密頓原理
5.1.1 廣義坐標
5.1.2 泛函與變分法
5.1.3 保守繫統的哈密頓原理
5.1.4 剛體的動能
5.2 保守繫統的拉格朗日方程
5.3 哈密頓擴展原理
5.4 用於機器人繫統的拉格朗日方程
5.4.1 自然繫統
5.4.2 拉格朗日方程和D-H約定
5.5 約束繫統
5.6 習題
5.6.1 關於哈密頓原理的習題
5.6.2 關於拉格朗日方程的習題
5.6.3 關於哈密頓擴展原理的習題
5.6.4 關於約束繫統的習題
第6章 機器人繫統的控制
6.1 控制問題的結構
6.1.1 定點和跟蹤反饋控制問題
6.1.2 開環和閉環控制
6.1.3 線性與非線性控制
6.2 穩定性理論的基礎
6.3 優選穩定性理論技術
6.4 李雅普諾夫直接方法
6.5 不變性原則
6.6 動態逆或計算力矩方法
6.7 近似動態逆和模糊性
6.8 基於無源性的控制器
6.9 執行器模型
6.9.1 電動機
6.9.2 線性執行器
6.10 積分反步控制和執行器的動力學
6.11 習題
6.11.1 關於重力補償和PD定點控制的習題
6.11.2 關於計算力矩法跟蹤控制的習題
6.11.3 關於基於無源性跟蹤控制的習題
第7章 基於圖像的機器人繫統控制
7.1 相機測量幾何
7.1.1 透視投影和針孔相機模型
7.1.2 像素坐標和CCD相機
7.1.3 相互作用矩陣
7.2 基於圖像的視覺伺服控制
7.2.1 控制綜合和閉環方程
7.2.2 初始條件計算
7.3 任務空間控制
7.4 任務空間與視覺控制
7.5 習題
附錄A
參考文獻

本書重點闡述了機器人繫統動力學和控制的基本原理，並展示了如何使用MATLAB、Mathematica和Maple等計算和分析工具來進行機器人繫統設計。書中包含大量的實例，重點關注了應用於機器人繫統的運動學和動力學基礎，介紹了機器人的分析力學技術，包括諸如N階遞歸公式等優選課題的回顧，以及大量的機器人繫統設計和分析問題。本書非常適合作為本科生和研究生的動力學、控制和機器人學課程的教材，也可以作為機器人領域工程師的參考書。

(美)安德魯·J.庫迪拉,(美)平哈斯·本-茨維 著 曹其新 譯