机器人学与具身智能

机器人是目前非常受学生欢迎的一门课程。随着机器人技术的发 展，有关机器人的研究成果更新很快。另外，具身智能是新一代人 工智能的重要发展方向，对机器人技术的发展有重要的推动作用。 因此，本教材的主要特色在于不仅讲述机器人技术和具身智能的 基础知识，同时充分反映机器人技术和具身智能领域研究的** 成果。另外，本教材将配备有电子课件，使读者更加方便地了解本 书内容。教师也可以直接采用本教材用于相应的机器人学和具身 智能方面的教学工作。本教材面向电类本科生和研究生。

张涛，男，工学博士。清华大学自动化系教授，博士生导师，自动化系党委书记。分别于1993年、1995年、1999年在清华大学自动化系获得工学学士、工学硕士和工学博士学位。2002年在日本国立佐贺大学获得第二个工学博士学位。曾先后在美国麻省理工学院、德国慕尼黑工业大学、日本国立佐贺大学和日本国立信息学研究所学习和工作近8年。主要研究兴趣为控制理论、人工智能、机器人学等。

目录

第1章绪论

1.1机器人的定义

1.2机器人的发展历程

1.2.1机器人的起源

1.2.2机器人的发展

1.3机器人的基本结构

1.4机器人的分类

1.5机器人的应用

1.6机器人学的研究内容

1.7机器人学的国内外研究现状

第2章机器人运动学

2.1刚体位姿的描述

2.2点的映射

2.3齐次坐标和齐次变换

2.4其他姿态表示方法

2.5旋转矩阵的导数

2.6连杆参数和关节变量

2.7连杆坐标系

2.8连杆坐标系变换和运动学方程

2.9多足步行机器人的运动学

第3章机器人动力学

3.1动力学分析基础

3.1.1位置矢量的微分

3.1.2刚体的速度

3.1.3刚体的加速度

3.1.4质量分布

3.2机器人的静力分析

3.2.1机器人连杆间的速度传递

3.2.2雅可比矩阵

3.2.3静力传递

3.3机器人动力学方程

3.3.1牛顿欧拉动力学方程

3.3.2拉格朗日动力学方程

3.3.3示例

第4章机器人控制

4.1机器人控制系统概述

4.2运动控制

4.2.1具有速度输入的多关节机器人运动控制

4.2.2具有力或力矩输入的单关节运动控制

4.2.3多关节机器人的转矩输入控制

4.2.4任务空间控制

4.3力控制

4.4运动力混合控制

4.4.1自然约束和人为约束

4.4.2混合控制器

4.5阻抗控制

4.5.1阻抗控制算法

4.5.2导纳控制算法

4.6其他主题

4.7习题

参考文献

第5章典型机器人应用

5.1工业机器人

5.1.1搬运机器人

5.1.2焊接机器人

5.1.3装配机器人

5.1.4激光加工机器人

5.2移动机器人

5.2.1移动机器人的发展历程

5.2.2移动机器人的基本组成

5.2.3轮式移动机器人

5.2.4履带式移动机器人

5.3拟人机器人

5.3.1拟人机器人的发展历史

5.3.2拟人机器人的基本结构

5.3.3拟人机器人的主要功能

5.3.4拟人机器人的应用

5.4医用机器人

5.4.1医用机器人的特点

5.4.2医用机器人的分类

5.4.3医用外科机器人

5.4.4康复机器人

5.5水下机器人

5.5.1水下机器人的概念与分类

5.5.2水下机器人的研究现状

5.5.3水下机器人的发展趋势

5.5.4水下机器人的应用

第6章具身智能

6.1具身智能的定义

6.2具身智能的特点与发展现状

6.2.1具身智能的特点

6.2.2具身智能的发展现状

6.3具身智能的主要任务与关键技术

6.3.1多模态感知技术

6.3.2世界认知与理解技术

6.3.3智能自主决策技术

6.4具身智能的主要应用与挑战

6.4.1具身智能的主要应用

6.4.2具身智能发展面临的问题与挑战

第7章总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献