[套装书]工业机器人系统及应用+ROS机器人编程：原理与应用（2册）

作者
[美]马克·R. 米勒（Mark R. Miller） 雷克斯·米勒（Rex Miller）[美]怀亚特·S. 纽曼（Wyatt S. Newman）
丛书名
机器人学译丛
出版社
机械工业出版社
ISBN
9787190808102
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------工业机器人系统及应用--------------------------- 【网店勿用！此为申报选题所填信息，网店请调用最终版】本书的两位作者是机器人领域的技术专家和资深教授，他们通过本书为读者了解机器人的组成结构、电气控制及其工业应用奠定了坚实的基础。书中涵盖机器人相关的最新组件、技术和功能，配有丰富的实际应用案例和详细说明。本书着眼于机器人的整个体系——从设计和生产到部署、操作和维护。附录中还提供了关于机器人模型和控制器的附加信息。 ---------------------------ROS机器人编程：原理与应用--------------------------- 本书共分为六部分。第一部分介绍了如何编写ROS节点和ROS工具，也覆盖了消息、类和服务器。第二部分是用ROS进行模拟和可视化，其中包括坐标转换。第三部分讨论了ROS的感知过程。第四部分介绍了ROS中的移动机器人控制和导航。第五部分介绍了ROS机器人臂的相关知识。第六部分涉及系统集成和更高级别的控制，包括基于感知的移动操作。
目录



---------------------------工业机器人系统及应用---------------------------


译者序
前言
致谢
作者简介
第1章　绪论 1
1.1　本章目标 1
1.2　定义 1
1.3　机器人的历史 3
1.4　计算机程序 3
1.5　微处理器 4
1.6　机器人的优势 4
1.7　机器人的弊端 5
1.8　机器人、硬自动化、人类劳动 5
1.9　机器人和人类 7
1.10　工业机器人的应用 8
1.11　本章总结 9
1.12　关键术语 10
1.13　思考题 11
第2章　机器人 12
2.1　本章目标 12
2.2　工业机器人 12
2.3　实验室机器人 13
2.4　探索机器人 13
2.5　爱好者机器人 13
2.6　课堂机器人 14
2.7　娱乐机器人 15
2.8　操作机及其分类 15
2.9　基座 15
2.10　手臂 16
2.11　腕关节 17
2.12　夹持器 17
2.13　操作机的组成部分 18
2.14　工作空间 19
2.15　回转关节 19
2.16　腕关节运动 19
2.17　自由度 19
2.18　机器人的运动能力 20
2.19　坐标 20
2.19.1　直角坐标 20
2.19.2　圆柱坐标 21
2.19.3　极坐标 22
2.19.4　关节坐标 22
2.20　腕关节动作 23
2.21　不同坐标机器人的工作空间 24
2.22　驱动操作机 24
2.22.1　气动驱动 25
2.22.2　液压驱动 25
2.22.3　电力驱动 26
2.23　本章总结 27
2.24　关键术语 28
2.25　思考题 28
第3章　驱动系统 30
3.1　本章目标 30
3.2　液压系统 30
3.3　泵 33
3.4　气体力学 33
3.5　电机 34
3.6　直流电机 35
3.6.1　永磁电机 36
3.6.2　直流无刷电机 36
3.6.3　步进电机 37
3.7　交流电机 39
3.7.1　感应电机 39
3.7.2　鼠笼式电机 39
3.7.3　滑移 40
3.8　末端执行器 41
3.8.1　夹持器 41
3.8.2　真空夹持器 41
3.8.3　磁性夹持器 42
3.8.4　末端工具 42
3.9　定位 43
3.10　重复定位精度和精度 46
3.11　传动 46
3.11.1　齿轮 46
3.11.2　齿轮系 47
3.11.3　蜗杆蜗轮传动 48
3.11.4　滚珠丝杠 48
3.11.5　锥齿轮 48
3.11.6　调整齿轮 49
3.12　谐波传动 50
3.13　皮带 51
3.13.1　V带 51
3.13.2　同步带 52
3.13.3　平带 52
3.14　链传动 52
3.14.1　滚子链 52
3.14.2　珠链 52
3.15　本章总结 53
3.16　关键术语 54
3.17　思考题 54
第4章　传感器与感知 56
4.1　本章目标 56
4.2　机器人的传感器与感知 56
4.3　传感器的分类 57
4.3.1　非接触式传感器 57
4.3.2　自我保护 58
4.3.3　避免碰撞 59
4.4　接近传感器 59
4.5　距离传感器 60
4.6　触觉传感器 60
4.6.1　应变片 61
4.6.2　脉冲红外光电控制器 61
4.6.3　温度感知 64
4.7　位移感知 64
4.8　速度感知 65
4.9　转矩感知 66
4.10　视觉传感器 67
4.11　本章总结 68
4.12　关键术语 69
4.13　思考题 69
第5章　控制方法 71
5.1　本章目标 71
5.2　电力 71
5.2.1　单相电机 71
5.2.2　三相电机 74
5.3　伺服控制机器人 74
5.4　非伺服控制机器人 75
5.4.1　电动非伺服控制机器人 76
5.4.2　气动非伺服控制机器人 76
5.4.3　液压非伺服控制机器人 76
5.5　作动器 76
5.5.1　电动作动器 77
5.5.2　液压作动器 77
5.5.3　气动作动器 77
5.6　控制器 78
5.6.1　转鼓控制器 78
5.6.2　空气逻辑控制器 78
5.6.3　继电器逻辑控制器 78
5.6.4　可编程控制器 79
5.6.5　基于微处理器的控制器 81
5.6.6　小型机控制器 81
5.7　机器人编程 82
5.7.1　示教盒编程 82
5.7.2　引导式编程 83
5.7.3　计算机终端编程 83
5.8　本章总结 85
5.9　关键术语 86
5.10　思考题 86
第6章　机器人与计算机 88
6.1　本章目标 88
6.2　机器人-计算机接口 88
6.2.1　存储器 88
6.2.2　中央处理器 89
6.2.3　输入/输出 89
6.3　语言 89
6.4　软件 91
6.5　接口 91
6.6　ASCII代码 92
6.6.1　并行端口 92
6.6.2　串行端口 93
6.7　机器人与计算机的接口 93
6.8　程序控制 94
6.9　机器人的视觉 95
6.10　本章总结 98
6.11　关键术语 99
6.12　思考题 100
第7章　机器人的应用 101
7.1　本章目标 101
7.2　上料和下料 101
7.2.1　车道装载机 102
7.2.2　流水线传输 102
7.2.3　机床上料 103
7.3　物料搬运 104
7.3.1　压铸 104
7.3.2　码垛 106
7.3.3　线路跟踪 106
7.3.4　工艺流程 106
7.4　制造 107
7.5　装配 108
7.6　喷涂 109
7.7　焊接 110
7.8　检验和测试 110
7.9　未来的柔性自动化 111
7.10　未来的机器人 113
7.11　机器人的社会影响 113
7.12　新用途和新形式 113
7.13　本章总结 114
7.14　关键术语 114
7.15　思考题 115
第8章　各制造商的机器人产品及其特性 116
8.1　本章目标 116
8.2　机器人简史 116
8.3　本书所选的制造商及其机器人产品 117
8.4　Binks制造公司 118
8.5　Cincinnati Milacron股份有限公司 120
8.6　Comau制造系统公司和Comau S.p.A.公司 121
8.7　Cybotech公司 127
8.8　ESAB North America股份有限公司 128
8.9　Feedback股份有限公司 129
8.10　GCA公司/工业系统部门 130
8.11　IBM公司/制造系统产品部 131
8.12　International Robomation/Intelligence公司 133
8.13　Mack公司 134
8.14　Microbot股份有限公司 135
8.15　PRAB Robots股份有限公司 136
8.16　Schrader-Bellows 139
8.17　Seiko Instruments USA股份有限公司 142
8.18　Thermwood Robotics 143
8.19　Unimation股份有限公司，Westinghouse公司 144
8.20　Yaskawa America股份有限公司 146
8.21　各制造商的机器人规格表汇总 148
8.22　思考题 166
第9章　故障排除和设备维护 167
9.1　本章目标 167
9.2　故障排除和机器人技术人员 167
9.3　预防性维护 167
9.3.1　潮湿地区 167
9.3.2　意外电击的预防 168
9.3.3　接地故障插座 170
9.3.4　布线设备 170
9.4　小型电机的维护 171
9.5　电机问题 172
9.6　常见的电机故障及其原因 173
9.7　故障排除辅助工具 175
9.7.1　连接图 175
9.7.2　小型三相电机的额定数据 177
9.8　电源干扰 178
9.9　鼠笼式异步电机 180
9.10　单相电机中离心开关的测试 180
9.11　测试运行绕组和启动绕组之间的短路电路 181
9.12　电容测试 181
9.13　使用仪表检查问题 182
9.13.1　用伏安表解决电机故障 182
9.13.2　钳式伏安表 183
9.13.3　发现接地 183
9.13.4　发现开路 183
9.14　故障排除指南 184
9.15　电机寿命 189
9.16　性能特点 190
9.17　电机保护 191
9.18　直流电机的故障问题 192
9.19　固态设备故障排除 195
9.20　思考题 196
第10章　工业机器人的行业现状与未来展望 197
10.1　本章目标 197
10.2　UR机器人的历史 198
10.3　UR机器人的主要产品 198
10.4　Neocortex的详细介绍 199
10.5　全球机器人产业 200
10.6　先进的系统 201
10.7　机器人软件 201
10.8　思考题 201
附录A　控制器、示教盒和工业机器人 203
附录B　机器人技术员和工程师 206
附录C　机器人的交叉比较 208
思考题答案 226



---------------------------ROS机器人编程：原理与应用---------------------------


译者序
前言
第一部分　ROS基础 / 1
第1章　概述：ROS工具和节点 / 2
1.1　ROS基础概念 / 2
1.2　编写ROS节点 / 5
1.2.1　创建ROS程序包 / 5
1.2.2　编写一个最小的ROS发布器 / 8
1.2.3　编译ROS节点 / 11
1.2.4　运行ROS节点 / 12
1.2.5　检查运行中的最小发布器节点 / 13
1.2.6　规划节点时间 / 15
1.2.7　编写一个最小ROS订阅器 / 17
1.2.8　编译和运行最小订阅器 / 19
1.2.9　总结最小订阅器和发布器节点 / 21
1.3　更多的ROS工具：catkin_simple、roslaunch、rqt_console和rosbag / 21
1.3.1　用catkin_simple简化CMakeLists.txt / 21
1.3.2　自动启动多个节点 / 23
1.3.3　在ROS控制台观察输出 / 25
1.3.4　使用rosbag记录并回放数据 / 26
1.4　最小仿真器和控制器示例 / 28
1.5　小结 / 32
第2章　消息、类和服务器 / 33
2.1　定义自定义消息 / 33
2.1.1　定义一条自定义消息 / 34
2.1.2　定义一条变长的消息 / 38
2.2　ROS服务介绍 / 43
2.2.1　服务消息 / 43
2.2.2　ROS服务节点 / 45
2.2.3　与ROS服务手动交互 / 47
2.2.4　ROS服务客户端示例 / 48
2.2.5　运行服务和客户端示例 / 50
2.3　在ROS中使用C++类 / 51
2.4　在ROS中创建库模块 / 56
2.5　动作服务器和动作客户端介绍 / 61
2.5.1　创建动作服务器包 / 62
2.5.2　定义自定义动作服务器消息 / 62
2.5.3　设计动作客户端 / 68
2.5.4　运行示例代码 / 71
2.6　参数服务器介绍 / 80
2.7　小结 / 84
第二部分　ROS中的仿真和可视化 / 85
第3章　ROS中的仿真 / 86
3.1　简单的2维机器人仿真器 / 86
3.2　动力学仿真建模 / 93
3.3　统一的机器人描述格式 / 95
3.3.1　运动学模型 / 95
3.3.2　视觉模型 / 98
3.3.3　动力学模型 / 99
3.3.4　碰撞模型 / 102
3.4　Gazebo介绍 / 104
3.5　最小关节控制器 / 112
3.6　使用Gazebo插件进行关节伺服控制 / 118
3.7　构建移动机器人模型 / 124
3.8　仿真移动机器人模型 / 132
3.9　组合机器人模型 / 136
3.10　小结 / 139
第4章　ROS中的坐标变换 / 141
4.1　ROS中的坐标变换简介 / 141
4.2　转换侦听器 / 149
4.3　使用Eigen库 / 156
4.4　转换ROS数据类型 / 161
4.5　小结 / 163
第5章　ROS中的感知与可视化 / 164
5.1　rviz中的标记物和交互式标记物 / 168
5.1.1　rviz中的标记物 / 168
5.1.2　三轴显示示例 / 172
5.1.3　rviz中的交互式标记物 / 176
5.2　在rviz中显示传感器值 / 183
5.2.1　仿真和显示激光雷达 / 183
5.2.2　仿真和显示彩色相机数据 / 189
5.2.3　仿真和显示深度相机数据 / 193
5.2.4　rviz中点的选择 / 198
5.3　小结 / 201
第三部分　ROS中的感知处理 / 203
第6章　在ROS中使用相机 / 204
6.1　相机坐标系下的投影变换 / 204
6.2　内置相机标定 / 206
6.3　标定立体相机内参 / 211
6.4　在ROS中使用OpenCV / 217
6.4.1　OpenCV示例：寻找彩色像素 / 218
6.4.2　OpenCV示例：查找边缘 / 223
6.5　小结 / 224
第7章　深度图像与点云信息 / 225
7.1　从扫描LIDAR中获取深度信息 / 225
7.2　立体相机的深度信息 / 230
7.3　深度相机 / 236
7.4　小结 / 237
第8章　点云数据处理 / 238
8.1　简单的点云显示节点 / 238
8.2　从磁盘加载和显示点云图像 / 244
8.3　将发布的点云图像保存到磁盘 / 246
8.4　用PCL方法解释点云图像 / 248
8.5　物体查找器 / 257
8.6　小结 / 261
第四部分　ROS中的移动机器人 / 263
第9章　移动机器人的运动控制 / 264
9.1　生成期望状态 / 264
9.1.1　从路径到轨迹 / 264
9.1.2　轨迹构建器库 / 268
9.1.3　开环控制 / 273
9.1.4　发布期望状态 / 274
9.2　机器人状态估计 / 282
9.2.1　从Gazebo获得模型状态 / 282
9.2.2　里程计 / 286
9.2.3　混合里程计、GPS和惯性传感器 / 292
9.2.4　混合里程计和LIDAR / 297
9.3　差分驱动转向算法 / 302
9.3.1　机器人运动模型 / 303
9.3.2　线性机器人的线性转向 / 304
9.3.3　非线性机器人的线性转向 / 306
9.3.4　非线性机器人的非线性转向 / 308
9.3.5　仿真非线性转向算法 / 309
9.4　相对于地图坐标系的转向 / 312
9.5　小结 / 317
第10章　移动机器人导航 / 318
10.1　构建地图 / 318
10.2　路径规划 / 323
10.3　move_base客户端示例 / 328
10.4　修改导航栈 / 331
10.5　小结 / 335
第五部分　ROS中的机械臂 / 337
第11章　底层控制 / 338
11.1　单自由度移动关节机器人模型 / 338
11.2　位置控制器示例 / 339
11.3　速度控制器示例 / 342
11.4　力控制器示例 / 344
11.5　机械臂的轨迹消息 / 349
11.6　7自由度臂的轨迹插值动作服务器 / 353
11.7　小结 / 354
第12章　机械臂运动学 / 355
12.1　正向运动学 / 356
12.2　逆向运动学 / 360
12.3　小结 / 365
第13章　手臂运动规划 / 366
13.1　笛卡儿运动规划 / 367
13.2　关节空间规划的动态规划 / 368
13.3　笛卡儿运动动作服务器 / 372
13.4　小结 / 376
第14章　Baxter仿真器进行手臂控制 / 377
14.1　运行Baxter仿真器 / 377
14.2　Baxter关节和主题 / 379
14.3　Baxter夹具 / 382
14.4　头盘控制 / 385
14.5　指挥Baxter关节 / 387
14.6　使用ROS关节轨迹控制器 / 390
14.7　关节空间记录和回放节点 / 391
14.8　Baxter运动学 / 397
14.9　Baxter笛卡儿运动 / 399
14.10　小结 / 404
第15章　object-grabber包 / 405
15.1　object-grabber代码组织 / 405
15.2　对象操作查询服务 / 407
15.3　通用夹具服务 / 410
15.4　object-grabber动作服务器 / 412
15.5　object-grabber动作客户端示例 / 415
15.6　小结 / 425
第六部分　系统集成与高级控制 / 427
第16章　基于感知的操作 / 428
16.1　外部相机标定 / 428
16.2　综合感知和操作 / 431
16.3　小结 / 440
第17章　移动操作 / 441
17.1　移动机械手模型 / 441
17.2　移动操作 / 442
17.3　小结 / 446
第18章　总结 / 447
参考文献 / 449




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