自動化設(shè)備和機(jī)器人的軌跡規(guī)劃
定 價：128 元
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- 作者：（意）Luigi Biagiotti（路易吉 ·比亞吉奧蒂）， Claudio Melchiorri（克勞迪奧 ·梅爾基奧里）
- 出版時間：2022/5/1
- ISBN：9787121433535
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP23；TP242
- 頁碼：376
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書是自動化設(shè)備特別是電氣驅(qū)動機(jī)器和機(jī)器人領(lǐng)域的運(yùn)動規(guī)劃和軌跡規(guī)劃的經(jīng)典著作。軌跡規(guī)劃問題不僅是讓機(jī)器執(zhí)行期望的空間運(yùn)動路徑問題，且避免非期望的影響（如抑制振動、減小跟蹤誤差），而且在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型過程考慮。本書從軌跡規(guī)劃規(guī)劃的數(shù)學(xué)推導(dǎo)到時域和頻域進(jìn)行了詳細(xì)分析并比較相關(guān)軌跡規(guī)劃的主要特性，并闡述軌跡在實(shí)際使用應(yīng)該考慮的一般因素；軌跡規(guī)劃部分從關(guān)節(jié)空間（電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軌跡）和操作空間（三維空間的運(yùn)動規(guī)劃的插補(bǔ)和擬合）分別進(jìn)行了描述。全書分為9章3大部分，包括基本運(yùn)動曲線（簡單軌跡、復(fù)雜軌跡、過點(diǎn)擬合軌跡）、軌跡的詳細(xì)闡述和分析（軌跡的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)縮放、軌跡和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)系、軌跡的頻域特性分析）以及操作空間的軌跡規(guī)劃（操作空間的軌跡規(guī)劃、運(yùn)動學(xué)約束的幾何路徑規(guī)劃問題）。
路易吉?比亞吉奧蒂（Luigi Biagiotti），現(xiàn)為莫德納-勒佐艾米利亞大學(xué)（Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia）副教授。2003年，他獲得意大利博洛尼亞大學(xué)（University of Bologna, Italy）博士學(xué)位。2001年，他在德國航天局（DLR）機(jī)器人和機(jī)電一體化研究所工作，致力于靈巧手DLR-Hand II的笛卡爾阻抗控制。從2003年-2008年，他在博洛尼亞大學(xué)電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)和系統(tǒng)系從事博士后研究，致力于設(shè)計(jì)和控制具有簡化內(nèi)骨骼結(jié)構(gòu)、肌腱驅(qū)動和粘彈性皮膚的靈巧手。2008年9月，他入職了莫德納-勒佐艾米利亞大學(xué)。他的研究主要聚焦于運(yùn)動和動態(tài)約束下機(jī)電系統(tǒng)和機(jī)器人的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法。研究成果已部分收錄在Springer的專著中，題目為“Trajectory planning for automatic machines and robots”。近期他的研究聚焦于軌跡設(shè)計(jì)與基于具有有限脈沖響應(yīng)的動態(tài)濾波器的前饋控制方法，此方法已成功應(yīng)用于運(yùn)動學(xué)邊界軌跡的在線規(guī)劃、單維和多維情況下殘余振動的抑制等。
段晉軍，男，博士畢業(yè)于東南大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)，現(xiàn)任職于南京航天航空大學(xué)機(jī)電學(xué)院，研究方向?yàn)橹悄軝C(jī)器人，具體研究內(nèi)容包括多機(jī)器人協(xié)作控制、雙臂位置力協(xié)調(diào)、仿生攀爬類機(jī)器人的柔順控制等。
第1章軌跡規(guī)劃
1.1軌跡規(guī)劃概述
1.2一維軌跡
1.3機(jī)械凸輪和電子凸輪
1.4多維軌跡
1.5本書的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
1.6符號
第一部分基本運(yùn)動曲線
第2章基元軌跡的解析表達(dá)式
2.1多項(xiàng)式軌跡
2.1.1線性軌跡（速度恒定）
2.1.2拋物線軌跡（加速度恒定）
2.1.3具有非對稱恒定加速度的軌跡
2.1.4三次多項(xiàng)式軌跡
2.1.5五次多項(xiàng)式曲線
2.1.6七次多項(xiàng)式曲線
2.1.7更高階次的多項(xiàng)式
2.2三角函數(shù)軌跡
2.2.1諧波軌跡
2.2.2擺線軌跡
2.2.3橢圓軌跡
2.3指數(shù)軌跡
2.4基于傅里葉級數(shù)展開的軌跡
2.4.1Gutman 1-3
2.4.2Freudenstein 1-3
2.4.3Freudenstein 1-3-5
第3章基本軌跡的組合
3.1圓弧混成的線性軌跡
3.2拋物線混成的線性軌跡（梯形）
3.2.1預(yù)設(shè)加速度的軌跡
3.2.2預(yù)設(shè)加速度和速度的軌跡
3.2.3多梯形軌跡的同步
3.2.4通過一系列點(diǎn)的軌跡
3.2.5梯形軌跡的位移時間
3.2.6指定時長T和Ta的軌跡
3.2.7初始與終止速度非零的軌跡
3.3多項(xiàng)式混成的線性軌跡
3.4雙S速度輪廓的軌跡
3.4.1q1＞q0時軌跡的計(jì)算
3.4.2q1＜q0時軌跡的計(jì)算
3.4.3初始與終止速度為零的雙S軌跡
3.4.4雙S軌跡的在線計(jì)算
3.4.5雙S軌跡的位移時間
3.4.6指定各段時長的雙S軌跡
3.5十五段式軌跡
3.6分段多項(xiàng)式軌跡
3.7改進(jìn)型梯形軌跡
3.8改進(jìn)型正弦軌跡
3.9改進(jìn)型擺線軌跡
3.10具有擺線或諧波混成的恒速、恒加速度的軌跡
3.10.1速度曲線的約束
3.10.2加速度曲線的約束
3.10.3最小時間軌跡
3.11恒加速與擺線、三次多項(xiàng)式的混成軌跡
第4章多點(diǎn)軌跡
4.1多項(xiàng)式函數(shù)插值
4.2正交多項(xiàng)式
4.3三角多項(xiàng)式
4.4三次樣條曲線
4.4.1指定初始速度和最終速度的系數(shù)計(jì)算
4.4.2周期三次樣條曲線
4.4.3指定初始和最終速度的三次樣條曲線：基于加速度的計(jì)算
4.4.4指定初始、終止速度和加速度的三次樣條曲線
4.4.5平滑三次樣條曲線
4.4.6時刻的選擇和三次樣條的優(yōu)化
4.5高階連續(xù)軌跡的B樣條函數(shù)
4.6最優(yōu)軌跡規(guī)劃的非線性濾波器
4.6.1具有速度、加速度和加加速度約束的在線軌跡規(guī)劃
4.6.2具有速度和加速度約束的在線軌跡規(guī)劃
第二部分軌跡的詳述和分析
第5章軌跡的操作
5.1軌跡的幾何修改
5.2時間縮放
5.2.1運(yùn)動學(xué)縮放
5.2.2動力學(xué)縮放
5.3軌跡同步
第6章軌跡與執(zhí)行器
6.1軌跡與電動機(jī)
6.2運(yùn)動曲線的特征
第7章軌跡的動態(tài)分析
7.1振動分析模型
7.1.1單自由度線性模型
7.1.2n自由度線性模型
7.1.3單自由度非線性模型
7.1.4n自由度非線性模型
7.2時域軌跡分析
7.3軌跡頻域分析
7.3.1部分基本軌跡的頻譜
7.3.2通用軌跡頻譜的數(shù)值計(jì)算
7.3.3周期性軌跡的諧波分量
7.3.4軌跡的縮放和頻率特性
7.4軌跡的頻率改進(jìn)
7.4.1多項(xiàng)式動力學(xué)和樣條動力學(xué)函數(shù)
7.4.2輸入濾波和整形
7.4.3基于受控體動力學(xué)的逆前饋控制
第三部分操作空間的軌跡
第8章多維軌跡與幾何路徑規(guī)劃
8.1簡介
8.1.1幾何路徑與軌跡的連續(xù)性
8.1.2全局和局部插值與逼近
8.2工具姿態(tài)
8.2.1位置與姿態(tài)解耦規(guī)劃
8.2.2位置與姿態(tài)相互耦合的情形
8.3通過運(yùn)動基元定義幾何路徑
8.4全局插值
8.4.1定義{uk}
8.4.23次B樣條插值
8.5全局逼近
8.6一種混合插值/逼近技術(shù)
8.73次B樣條曲線
8.8高階連續(xù)軌跡的B樣條函數(shù)
8.9采用Nurbs曲線生成軌跡
8.10采用貝塞爾曲線局部插值
8.10.1切向量和曲率向量的計(jì)算
8.10.23次貝塞爾曲線插值
8.10.35次貝塞爾曲線插值
8.11混有多項(xiàng)式的線性插值
第9章從幾何路徑到軌跡
9.1前言
9.2定值縮放
9.3一般運(yùn)動率
9.4恒定進(jìn)給速度
9.5一般的進(jìn)給速度曲線
9.6復(fù)雜三維任務(wù)的幾何路徑和運(yùn)動律合成
9.6.1多項(xiàng)式混合的線性軌跡
9.6.2B樣條軌跡
9.6.3光滑B樣條軌跡
9.6.4基于運(yùn)動基元的B樣條逼近軌跡
第四部分附錄
附錄A數(shù)值問題
A.1歸一化多項(xiàng)式qN()的參數(shù)
A.2軌跡“4-3-4”的參數(shù)
A.3方程Mk=q的解
A.4多項(xiàng)式函數(shù)的有效求解
A.5三對角線性方程的數(shù)值解
A.5.1三對角線性方程
A.5.2循環(huán)三對角線性方程
附錄BB樣條、非均勻有理B樣條曲線和貝塞爾曲線
B.1B樣條函數(shù)
B.1.1B樣條基函數(shù)
B.1.2B樣條的定義和性質(zhì)
B.1.3B樣條曲線求解
B.1.4B樣條曲線導(dǎo)數(shù)
B.1.5從B樣條形式到分段多項(xiàng)式形式的轉(zhuǎn)化
B.2Nurbs的定義和性質(zhì)
B.3貝塞爾曲線的定義和性質(zhì)
B.3.1貝塞爾曲線求解
B.3.2貝塞爾曲線的導(dǎo)數(shù)
附錄C姿態(tài)的表現(xiàn)形式
C.1旋轉(zhuǎn)矩陣
C.2軸角坐標(biāo)系
C.3歐拉角
C.4滾動、俯仰和偏航角
附錄D頻譜分析和傅里葉變換
D.1連續(xù)時間函數(shù)的傅里葉變換
D.2周期連續(xù)函數(shù)的傅里葉級數(shù)
D.3離散時間函數(shù)的傅里葉變換
D.4使用DFT(及FFT)的信號傅里葉分析
參考文獻(xiàn)
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