智能機器人系統(tǒng)建模與仿真

高宏偉，男(漢族)，遼寧沈陽人，1978年5月出生，副教授/博士，碩士生導師，就職于沈陽理工大學信息科學與工程學院。2007年畢業(yè)于中國科學院沈陽自動化研究所模式識別與智能系統(tǒng)專業(yè)，獲得工學博士學位?，F(xiàn)任沈陽理工大學光電檢測技術(shù)與系統(tǒng)方向?qū)W術(shù)帶頭人，遼寧省省級教學團隊核心成員。主持和參與完成國家、省、市級課題及企業(yè)橫向課題10余項。在國內(nèi)外核心期刊和重要國際會議上以第一作者發(fā)表論文20余篇，其中，EI收錄10余篇。目前主要從事計算機視覺檢測技術(shù)、圖像處理技術(shù)和智能控制理論與算法等領(lǐng)域的研究工作。劉金國，1978年9月生，中國科學院沈陽自動化研究所研究員、博士生導師，機器人學國家重點實驗室主任助理。近年來先后負責和參加國家自然科學基金、國家863計劃、載人航天工程預(yù)研項目、中國科學院重要方向性項目等30多項課題。在國內(nèi)外期刊和會議發(fā)表論文60多篇，申請專利20多項，獲國家科學技術(shù)進步獎二等獎、中國科學院院長獎優(yōu)秀獎、中國科學院沈陽分院優(yōu)秀青年科技人才獎、遼寧省自然科學學術(shù)成果獎一等獎、中國機械工程學會優(yōu)秀論文獎、無人智能系統(tǒng)國際會議(ISIUS2008)*論文提名獎、IEEE機器人仿生學國際會議(IEEEROBIO2005)*論文獎等獎勵20多項。主要研究方向包括：智能機器人系統(tǒng)、空間機器人與自動化裝備、機器人機構(gòu)學及智能控制方法等。

第1章 導論

1．1 智能機器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀簡介

1．1．1 機器人語言

1．1．2 末端操作器

1．1．3 運動學和動力學

1．1．4 機器人控制

1．1．5 多傳感系統(tǒng)技術(shù)

1．2 智能機器人系統(tǒng)的研究方法

1．2．1 隱喻方法

1．2．2 模型方法

1．2．3 數(shù)值方法

1．2．4 計算方法

1．2．5 虛擬方法

1．2．6 綜合集成方法

1．3 智能機器人系統(tǒng)建模中的問題與方法

1．3．1 機器人系統(tǒng)建模概述

1．3．2 機器人系統(tǒng)建模方法

習題

參考文獻

第2章 建?；A(chǔ)理論

2．1 系統(tǒng)理論

2．1．1 系統(tǒng)理論起源

2．1．2 系統(tǒng)分類

2．1．3 系統(tǒng)建模與系統(tǒng)分析

2．1．4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

2．1．5 層次分析法

2．1．6 系統(tǒng)評價

2．1．7 系統(tǒng)決策

習題

2．2 復雜性理論

2．2．1 復雜性概述

2．2．2 對復雜問題建模與仿真的重要思考

2．2．3 復雜適應(yīng)系統(tǒng)理論

2．2．4 復雜系統(tǒng)微觀仿真

2．2．5 復雜系統(tǒng)的處理方法

2．2．6 綜合集成的復雜系統(tǒng)理論

2．2．7 復雜系統(tǒng)仿真

習題

2．3 反饋控制論

2．3．1 控制論概述

2．3．2 反饋控制

2．3．3 無約束線性二次反饋最優(yōu)控制問題

2．3．4 機器人組合非線性反饋控制器設(shè)計

習題

2．4 相似性理論

2．4．1 相似性理論概述

2．4．2 相似理論三大定理

2．4．3 基于相似性理論的系統(tǒng)仿真基本概念框架

2．4．4 基于相似性理論的系統(tǒng)仿真方法

2．4．5 系統(tǒng)相似的度量

2．4．6 仿真系統(tǒng)建模的相似性與復雜性

習題

2．5 多智能體理論

2．5．1 多智能體概述

2．5．2 多機器人系統(tǒng)的自主性

習題

參考文獻

第3章 智能機器人系統(tǒng)建模方法

3．1 機器人的基本模型

3．1．1 運動學模型

3．1．2 動力學模型

3．2 智能機器人系統(tǒng)的數(shù)學建模方法

3．2．1 數(shù)學元模型

3．2．2 幾何模型

3．2．3 圖論模型

3．2．4 基于圖論的構(gòu)形網(wǎng)絡(luò)建模

3．2．5 函數(shù)模型

習題

3．3 智能機器人系統(tǒng)的物理建模方法

3．3．1 物理場模型

3．3．2 物理現(xiàn)象模型

3．3．3 物理比例模型

習題

3．4 智能機器人系統(tǒng)的仿生建模方法

3．4．1 仿生機器人的研究現(xiàn)狀與進展

3．4．2 仿生機械力學模型

3．4．3 仿生神經(jīng)感知模型

3．4．4 仿生進化和優(yōu)化模型

3．4．5 仿生群智能模型

3．4．6 仿生信息模型

習題

參考文獻

第4章 仿真軟件與應(yīng)用

4．1 基于MATLAB/Simulink的仿真

4．1．1 機器人系統(tǒng)仿真中的MATLAB

4．1．2 基于simulink的機器人系統(tǒng)仿真

4．1．3 基于SimMechanics的機器人系統(tǒng)仿真

4．1．4 基于MATLAB/Simulink的機器人動力學仿真

4．1．5 基于MATLAB/SimMechanics的機器人系統(tǒng)仿真實例

4．2 基于Solidworks/COSMOS的仿真

4．2．1 CAC/CAM技術(shù)在機器人研究中的應(yīng)用

4．2．2 SolidW0rks簡介及其應(yīng)用

4．2．3 Solidworks二次開發(fā)的系統(tǒng)分析

4．2．4 C0SMOS/Works軟件介紹

4．2．5 基于C0SM0S/works的起重機有限元分析建模方案

4．2．6 起重機的有限元模型建立

4．2．7 在COSMOS/works中的分析前處理應(yīng)用介紹

4．3 基于ODE的仿真

4．3．1 ODE的基本概念

4．3．2 ODE的構(gòu)成

4．3．3 ODE與其他軟件的結(jié)合應(yīng)用

4．3．4 0DE物理引擎在Space操作系統(tǒng)中的應(yīng)用

4．3．5 蛇形機器人蜿蜒運動的0DE控制仿真

4．4 基于OPenGL的仿真

4．4．1 OPenGL簡介

4．4．2 OPenGL三維仿真實現(xiàn)的一般方法

4．4．3 OPenGL仿真的關(guān)鍵技術(shù)

4．4．4 OPenGL變換

4．4．5 OPenGL中三維幾何造型的特點

4．4．6 Windows下OPenGL的工作方式

4．4．7 OPenGL工作結(jié)構(gòu)和動畫原理

4．4．8 Visual C 調(diào)用OPenGL實現(xiàn)位圖方法

4．4．9 基于OPenGL和S0lidWorks的輪式移動機器人仿真

4．4．10 基于OPenGL和SolidWorks的空間站及艙外機械臂仿真

4．5 其他仿真軟件與技術(shù)

4．5．1 ADAMS軟件概述

4．5．2 ADAMS軟件基本模塊

4．5．3 RecurDyn軟件簡介

4．5．4 IsightFD軟件簡介

4．5．5 機器人工具箱Robotics ToolBOx簡介

參考文獻

第5章 聯(lián)合仿真案例介紹

5．1 基于Pro，/E、ADAMS和ANSYS的3一RPS型并聯(lián)機器人聯(lián)合仿真

5．1．1 引言

5．1．2 Pro/E、ADAMS和ANSYS三種軟件簡介

5．1．3 并聯(lián)機器人簡介

5．1．4 接口Mech/Pro 2005插件

5．1．5 3-RPS型并聯(lián)機器人聯(lián)合仿真案例

5．1．6 結(jié)論

5．2 基于ADAMS與MATLAB/Simulink的二連桿機器人聯(lián)合仿真

5．2．1 引言

5．2．2 ADAMS和MATLAB/Simulink軟件

5．2．3 兩種軟件的聯(lián)合仿真控制流程

5．2．4 二連桿機器人動力學模型的建立

5．2．5 二連桿機器人聯(lián)合仿真案例

5．2．6 結(jié)論

5．3 基于Isight-FD與MATLAB/SimMechanics的機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

5．3．1 引言

5．3．2 兩種軟件聯(lián)合仿真流程

5．3．3 平面四桿機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化聯(lián)合仿真案例

5．3．4 結(jié)論

參考文獻 2100433B

建模與仿真是機器人學研究的主要內(nèi)容之一，為機器人科學與技術(shù)的進步做出重要貢獻?！吨悄軝C器人系統(tǒng)建模與仿真》介紹了機器人系統(tǒng)建模與仿真的基礎(chǔ)理論、基本方法和常用軟件，并通過大量的研究實例，系統(tǒng)地介紹了機器人系統(tǒng)建模和仿真領(lǐng)域當前的一些研究成果?！吨悄軝C器人系統(tǒng)建模與仿真》共分為4篇17章。研究導論篇重點介紹了機器人系統(tǒng)仿真建模中存在的問題和方法；建模理論基礎(chǔ)篇重點介紹了與機器人建模密切相關(guān)的代表性基礎(chǔ)理論如系統(tǒng)理論、復雜性理論、反饋控制論、相似性理論、多智能體理論；仿真方法篇重點介紹了基本建模方法如基本運動學、動力學方法，特殊建模方法如數(shù)學方法、物理方法、仿生方法；仿真軟件與應(yīng)用篇重點介紹了軟件仿真方法如常用軟件MATLAB/SIMULINK、COSMOS、ODE、OPENGL、ADAMS等。《智能機器人系統(tǒng)建模與仿真》以基礎(chǔ)理論、研究方法和方法應(yīng)用為主線，穿插了多種移動機器人和操作機器人中的仿真研究和建模示例。

《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》系統(tǒng)、全面地論述系統(tǒng)建模與仿真理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用，反映國內(nèi)外該領(lǐng)域的最新技術(shù)學術(shù)成果和發(fā)展趨勢。全書分為系統(tǒng)建模理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用和計算機仿真技術(shù)與應(yīng)用兩大部分。注重基礎(chǔ)理論、方法與技術(shù)論述，強調(diào)理論結(jié)合實際，內(nèi)容豐富、新穎，突出實際工程應(yīng)用是《現(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》的鮮明特色?！冬F(xiàn)代系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)(修訂版)》涉及航空、航天、航海、核能、機械、電子、信息、控制、交通、通信、環(huán)保、系統(tǒng)工程、經(jīng)濟、軍事和科學試驗等多個學科領(lǐng)域，主要讀者對象為高等院校理工和軍事類本科生和研究生，亦可作為科學工作者、工程技術(shù)人員及高校教師的重要參考書。