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| 內容簡介： |
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基于MATLAB的机器人轨迹优化与仿真的目的是生成运动控制系统的参考输入，以确保机械臂完成规划的轨迹，而优化其轨迹对提高运动、控制性能至关重要。本书以不同优化目标基于不同算法进行机械臂的轨迹优化，并基于MATLAB Robotics Tools进行仿真。本书共分8章，分别讲述了机器人运动学问题、基于MATLAB的机器人建模、机器人轨迹规划、时间*的轨迹规划方法、码垛机器人的运动规划与仿真、SCARA机器人的运动规划与仿真、双臂机器人运动学规划与仿真和基于遗传算法的避障轨迹优化。本书适用于对机器人轨迹规划与仿真感兴趣的读者，也可以作为机器人工程专业的教材或参考书。
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| 關於作者： |
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李辉（1982.06）河南郑州市人，毕业于河南工业大学，博士学位，现任教于河南工程学院，担任教研室主任，主要负责教学与科研相关工作，参与一项国家863项目（2007）,参加多项河南省教科研项目，并取得显著成果。参与编写专著1部，发表论文近10篇。
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| 目錄：
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第1章机器人运动学问题1
1.1机器人正运动学分析1
1.2机器人的运动学逆解算4
1.3基于MATLAB的运动学正解算5
1.4基于MATLAB的机器人运动学逆解算7
第2章基于MATLAB的机器人建模9
2.1模型的建立9
2.2基于Robotics工具箱的运动学解算10
第3章机器人轨迹规划11
3.1关节空间运动规划11
3.2笛卡儿空间运动规划13
第4章时间最优的轨迹规划方法15
4.1多项式插值算法15
4.1.1三次多项式的插值算法15
4.1.2过路径点的三次多项式插值算法16
4.1.3五次多项式的插值算法16
4.2多项式插值函数的构造17
4.3基于PSO求解时间最优问题18
4.4基于PSO的仿真与结果分析20
4.4.1机器人的轨迹PSO仿真20
4.4.2基于PSO的仿真结果分析22
第5章码垛机器人的运动规划与仿真25
5.1码垛机器人模型的建立25
5.2基于MATLAB的轨迹规划27
5.2.1关节空间28
5.2.2笛卡儿空间29
5.3基于PSO的时间优化31
5.4码垛机器人基于RobotStudio的仿真研究34
5.4.1机器人建模与仿真前处理34
5.4.2搭建仿真平台35
5.4.3仿真系统设计35
第6章SCARA机器人的运动规划与仿真38
6.1SCARA机器人模型的建立38
6.2SCARA机器人的工作空间39
6.3SCARA机器人的关节空间规划42
6.4SCARA机器人的笛卡儿空间规划43
6.5笛卡儿空间的分段规划45
6.6基于时间的笛卡儿空间规划51
6.7雅可比矩阵的速度分析55
第7章双臂机器人运动学规划与仿真58
7.1双臂机器人的运动学分析58
7.1.1双臂机器人的正运动学分析59
7.1.2双臂机器人的逆运动学分析60
7.2基于MATLAB的工作空间仿真61
7.2.1仿真法的基本原理与方法61
7.2.2基于MATLAB的工作空间图形的生成62
7.3双臂机器人的轨迹规划仿真64
7.3.1模型的建立64
7.3.2双臂机器人的运动仿真65
7.3.3机器人的轨迹规划66
第8章基于遗传算法的避障轨迹优化68
8.1机器人干涉分析68
8.1.1圆柱体与球体之间的干涉68
8.1.2圆柱体与圆柱体之间的干涉69
8.2遗传算法介绍70
8.2.1编码70
8.2.2适应度函数71
8.2.3遗传算子71
8.2.4算法的终止条件72
8.2.5遗传算法的优缺点72
8.3避障路径优化72
8.3.1工业机器人适应度函数73
8.3.2遗传算法路径优化结果分析73
8.4不同结构的障碍物仿真78
8.4.1球形障碍物的避障仿真78
8.4.2门形障碍物的避障仿真79
参考文献81
附录183
附录284
附录385
附录486
附录588
附录692
附录794
附录896
附录9101
附录10103
附录11106
附录12108
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| 內容試閱：
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随着当今世界经济的快速发展，机械制造业在经济的发展当中起到了不可代替的作用。尤其是现代工业机器人技术，已成为影响我国综合国力的重要因素，工业机器人在自动化行业中占有举足轻重的地位。工业机器人是一种自动化程度非常高的现代化机械装备，它融合了机械工程、控制工程、计算机、电子信息工程等多门学科，是目前机械发展中的典型代表。目前运用到自动化制造中的工业机械臂的最基本的组成部分有：执行部件、控制系统、软件系统、人机交互操作界面、传感器感知模块系统。工业机器人已经成了科学发展中的一个非常活跃的领域，在社会中有着举足轻重的地位。工业机器人之所以在目前社会经济的发展中起到重要的作用，是因为它可以取代人们进行长时间、高强度的工作，并且在机械自动化生产线和智能制造中工业机械臂可以代替工人快速高效地完成机械性、重复性的工作。在零件的定点搬运、沿着特定轨迹曲线的焊接和特定位置的物体抓取等工作场景中，工业机器人可以取代工人快速地工作，这样可以节省大量的工作时间和劳动力，进而降低生产成本。在相对危险和对人体有害的工作环境当中，工业机器人可以代替人类进行工作，这在很大程度上减小了这种工作环境对工人身体的伤害。对于提高机器人在运动过程中的稳定性和作业的精度，首先要做的就是对机器人进行轨迹规划。对机械臂各个关节的位移、速度、加速度曲线进行规划，使其光滑连续且无突变，由此来提高工作效率，抑或避免、减小由于突变引起的机械臂在运动或者作业时的振动与冲击。轨迹规划的方法各种各样，有多项式插值轨迹规划方法、B样条轨迹规划方法以及可通过粒子群优化算法、蚁群算法、遗传算法等对轨迹进行规划。本书基于MATLAB对不同机器人系统进行轨迹规划、优化与仿真。MATLAB作为编程软件中较为实用的一种高效计算机软件，它可以利用数学模型和算法或者输入的一些已知的数据，通过MATLAB中的高级图形工具，生成能够便于利用的数据化可视模型图，以便于仿真。MATLAB在目前的数据归纳软件中有着明显的优势，它无论是在代码生成、数据分析方面，还是在图形建立、机器人仿真等方面，都能满足要求。
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