1 章 绪论 / 1

1.1 机器人的定义、应用与发展 / 2

1.1.1 机器人的应用 / 2

1.1.2 机器人的发展 / 4

1.2 服务机器人 / 8

1.3 服务机器人的结构与分类 / 10

1.3.1 服务机器人的结构 / 10

1.3.2 服务机器人的分类 / 12

1.4 服务机器人控制的主要内容 / 18

参考文献 / 19

2 章 服务机器人的移动机构 / 20

2.1 移动机构 / 21

2.1.1 单轮移动机构 / 21

2.1.2 两轮差动配合小万向轮机构 / 22

2.1.3 全向轮式移动机构 / 23

2.1.4 履带式移动机构 / 23

2.1.5 足式机构 / 24

2.2 设计举例 / 26

2.2.1 轮式移动服务机器人底盘 / 26

2.2.2 双足步行机器人 / 29

2.2.3 履带式机器人底盘 / 31

参考文献 / 35

3 章 服务机器人的执行单元 / 36

3.1 服务机器人的机械臂 / 37

3.1.1 四自由度机械臂 / 39

3.1.2 六自由度机械臂 / 42

3.2 机械手 / 46

3.2.1 二指机械手 / 46

3.2.2 三指机械手 / 49

3.2.3 五指机械手 / 52

3.3 其他执行单元 / 53

3.3.1 腕部 / 53

3.3.2 其他机械手 / 54

3.3.3 其他机械臂 / 55

参考文献 / 55

4 章 服务机器人的驱动与控制 / 56

4.1 电机的选择与分类 / 57

4.2 电机的控制 / 61

4.2.1 直流电机的基本特性 / 61

4.2.2 转速控制 / 61

4.2.3 转向控制 / 64

4.2.4 电机控制实例 / 68

4.3 服务机器人的控制 / 70

4.3.1 经典PID 控制 / 70

4.3.2 智能PID 整定概述 / 74

参考文献 / 79

5 章 服务机器人的运动分析 / 80

5.1 服务机器人的位置运动学 / 81

5.1.1 位置方位描述 / 81

5.1.2 位置信息与传感器 / 82

5.1.3 坐标变换 / 86

5.1.4 齐次变换及运算 / 92

5.2 服务机器人的微分运动与动力学分析 / 94

5.2.1 底盘运动学分析——双轮 / 94

5.2.2 底盘运动学分析——全向轮 / 96

5.3 服务机器人的正逆运动学问题 / 104

5.3.1 刚体的描述 / 105

5.3.2 正逆运动学问题 / 106

5.3.3 机械臂的正逆运动学 / 107

参考文献 / 111

6 章 服务机器人的路径规划 / 112

6.1 服务机器人的路径规划分类 / 113

6.1.1 离线路径规划 / 114

6.1.2 在线路径规划 / 115

6.1.3 其他路径规划算法 / 117

6.2 经典路径规划方法 / 118

6.2.1 人工势场法 / 118

6.2.2 A* 算法 / 122

6.2.3 遗传算法 / 128

6.3 服务机器人路径规划优化 / 135

6.3.1 人工势场法的改进 / 135

6.3.2 A* 算法的改进 / 137

6.3.3 遗传算法的改进 / 140

6.3.4 服务机器人路径规划技术发展 / 142

参考文献 / 143

7 章 服务机器人的感知 / 145

7.1 服务机器人的感知 / 147

7.1.1 内部感知单元 / 148

7.1.2 外部感知单元 / 151

7.1.3 特殊感知单元 / 156

7.2 机器视觉 / 158

7.2.1 机器视觉的组成 / 159

7.2.2 机器视觉的工作原理 / 161

7.2.3 机器视觉在服务机器人上的应用 / 168

参考文献 / 172

8 章 服务机器人的操作系统 / 173

8.1 服务机器人的操作系统概述 / 174

8.1.1 服务机器人操作系统的概述 / 174

8.1.2 服务机器人操作系统的关键技术 / 176

8.2 ROS 及其应用 / 178

8.2.1 ROS 的基本概念 / 179

8.2.2 ROS 的应用 / 188

参考文献 / 194

9 章 发展与展望 / 195

9.1 发展 / 196

9.2 比赛促进技术提升 / 198

9.3 未来展望 / 205

参考文献 / 208