目錄

第1章　機器人運動控制簡介
1.1　機器人簡介 1-1
1.2　機器人系統的組成 1-4
1.3　機械臂及其影像系統簡介 1-6
1.4　機器人運動控制 1-9
第2章　單軸PID控制器設計實務
2.1　控制系統特性與性能分析 2-1
2.2　設計符合性能規格要求之PID控制器 2-7
2.3　PID控制器程式 2-10
2.4　直流馬達速度PID控制器設計實例 2-12
2.5　伺服機位置PID控制器數位化增益設計例 2-17
2.6　機器人電機選配簡介 2-20
第3章　三度空間向量與旋轉
3.1　三度空間向量與向量乘積 3-1
3.2　三度空間旋轉矩陣 3-10
3.3　三度空間旋轉之尤拉角(Euler angle)表示法 3-13
3.4　對任意軸旋轉角度 3-14
3.5　旋轉矩陣與反對稱矩陣 3-17
3.6　四元數定義與運算 3-19
3.7　三度空間旋轉單位四元數表示法 3-22
3.8　最佳三度空間旋轉問題 3-27
3.9　三度空間旋轉表示法綜合整理 3-31
第4章　齊次轉換矩陣與透視轉換矩陣
4.1　線性轉換與仿射轉換 4-1
4.2　三度空間剛體轉換與齊次轉換矩陣 4-3
4.3　機器人座標系統轉換圖 4-5
4.4　齊次轉換矩陣方程式 4-6
4.5　剛體最佳旋轉與平移問題 4-8
4.6　相機透視轉換模型 4-9
4.7　基於同形異構轉換之相機校正 4-14
4.8　三度空間之相機校正 4-17
第5章　機械臂直接運動學
5.1　自定座標齊次轉換法 5-2
5.2　DH參數齊次轉換法 5-7
第6章　機械臂反運動學
6.1　基本公式 6-2
6.2　機械臂反運動學之解析解 6-4
第7章　機械臂軌跡規劃
7.1　機械臂軌跡規劃簡介 7-1
7.2　機械臂點到點運動控制軌跡 7-2
7.3　機械臂直角座標直線軌跡規劃 7-6
7.4　多項式插值 7-7
7.5　片段多項式軌跡曲線 7-13
7.6　三次雲形軌跡曲線(cubic spline trajectory) 7-16
7.7　B-spline雲形曲線基本架構 7-20
7.8　B-spline雲形曲線特性 7-26
7.9　B-spline曲線數據點擬合(fitting data by B-spline) 7-28
第8章　機械臂微分運動學
8.1　基本概念 8-1
8.2　計算旋轉尤拉角微分矩陣 8-3
8.3　計算機械臂幾何Jacobian矩陣 8-6
8.4　機械臂微分矩陣計算例 8-9
8.5　影像微分矩陣 8-17
8.6　機械臂速度(微分)反運動學之解法 8-21
8.7　微分矩陣之SVD分析 8-24
第9章　移動機器人速度運動學
9.1　簡介 9-1
9.2　雙輪獨立驅動移動機器人 9-4
9.3　三輪車式移動機器人 9-10
9.4　二輪自行車機器人 9-12
9.5　全方位式三輪移動機器人 9-14
9.6　麥克納姆四輪全方位移動機器人 9-16
9.7　移動機器人微分矩陣分析例 9-18
9.8　移動機器人結合影像系統例 9-21
第10章　機械臂動力學
10.1　Lagrange能量方法 10-1
10.2　牛頓尤拉法 10-9
10.3　比較Lagrange法與Newton-Euler法 10-15
10.4　串聯式機械臂動力方程式的演算法 10-19
10.5　有限制條件之機器人動力方程式 10-23
10.6　移動機器人動力方程式 10-25
第11章　機械臂控制
11.1　機械臂動態數學模型 11-1
11.2　機械臂PD控制器 11-7
11.3　機械臂可變結構滑動模式PID控制 11-9
11.4　基材搬運機械臂控制器設計範例 11-12
第12章　機械臂影像回授控制
12.1　簡介 12-1
12.2　影像伺服控制基本原理 12-2
12.3　三維空間平行四邊形影像對位 12-4
12.4　撞球機器人影像回授控制 12-9
附 錄
附錄一　機電整合系統常見的機電介面 附-1
附錄二　被動電子元件應用實務 附-14
附錄三　希臘字母表 附-29
附錄四 MATLAB 範例程式 附-33