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第1章 导论1

1.1 智能机器人系统的研究现状简介1

1.1.1 机器人语言5

1.1.2 末端操作器5

1.1.3 运动学和动力学5

1.1.4 机器人控制5

1.1.5 多传感系统技术6

1.2 智能机器人系统的研究方法6

1.2.1 隐喻方法7

1.2.2 模型方法8

1.2.3 数值方法9

1.2.4 计算方法11

1.2.5 虚拟方法11

1.2.6 综合集成方法12

1.3 智能机器人系统建模中的问题与方法13

1.3.1 机器人系统建模概述13

1.3.2 机器人系统建模方法16

习题29

参考文献29

第2章 建模基础理论31

2.1 系统理论31

2.1.1 系统理论起源31

2.1.2 系统分类34

2.1.3 系统建模与系统分析39

2.1.4 系统结构模型41

2.1.5 层次分析法45

2.1.6 系统评价47

2.1.7 系统决策50

习题52

2.2 复杂性理论52

2.2.1 复杂性概述52

2.2.2 对复杂问题建模与仿真的重要思考58

2.2.3 复杂适应系统理论60

2.2.4 复杂系统微观仿真64

2.2.5 复杂系统的处理方法67

2.2.6 综合集成的复杂系统理论69

2.2.7 复杂系统仿真70

习题73

2.3 反馈控制论73

2.3.1 控制论概述73

2.3.2 反馈控制80

2.3.3 无约束线性二次反馈最优控制问题87

2.3.4 机器人组合非线性反馈控制器设计89

习题91

2.4 相似性理论91

2.4.1 相似性理论概述91

2.4.2 相似理论三大定理95

2.4.3 基于相似性理论的系统仿真基本概念框架98

2.4.4 基于相似性理论的系统仿真方法101

2.4.5 系统相似的度量104

2.4.6 仿真系统建模的相似性与复杂性108

习题114

2.5 多智能体理论114

2.5.1 多智能体概述114

2.5.2 多机器人系统的自主性122

习题136

参考文献136

第3章 智能机器人系统建模方法143

3.1 机器人的基本模型143

3.1.1 运动学模型143

3.1.2 动力学模型159

3.2 智能机器人系统的数学建模方法166

3.2.1 数学元模型168

3.2.2 几何模型175

3.2.3 图论模型182

3.2.4 基于图论的构形网络建模187

3.2.5 函数模型190

习题193

3.3 智能机器人系统的物理建模方法194

3.3.1 物理场模型194

3.3.2 物理现象模型205

3.3.3 物理比例模型218

习题223

3.4 智能机器人系统的仿生建模方法223

3.4.1 仿生机器人的研究现状与进展224

3.4.2 仿生机械力学模型225

3.4.3 仿生神经感知模型235

3.4.4 仿生进化和优化模型242

3.4.5 仿生群智能模型248

3.4.6 仿生信息模型253

习题260

参考文献261

第4章 仿真软件与应用269

4.1 基于MATLAB/Simulink的仿真269

4.1.1 机器人系统仿真中的MATLAB269

4.1.2 基于Simulink的机器人系统仿真275

4.1.3 基于SimMechanics的机器人系统仿真281

4.1.4 基于MATLAB/Simulink的机器人动力学仿真297

4.1.5 基于MATLAB/SimMechanics的机器人系统仿真实例319

4.2 基于SolidWorks/COSMOS的仿真324

4.2.1 CAC/CAM技术在机器人研究中的应用325

4.2.2 SolidWorks简介及其应用326

4.2.3 SolidWorks二次开发的系统分析330

4.2.4 COSMOS/Works软件介绍333

4.2.5 基于COSMOS/Works的起重机有限元分析建模方案334

4.2.6 起重机的有限元模型建立335

4.2.7 在COSMOS/Works中的分析前处理应用介绍337

4.3 基于ODE的仿真341

4.3.1 ODE的基本概念341

4.3.2 ODE的构成342

4.3.3 ODE与其他软件的结合应用348

4.3.4 ODE物理引擎在Space操作系统中的应用355

4.3.5 蛇形机器人蜿蜒运动的ODE控制仿真358

4.4 基于OpenGL的仿真363

4.4.1 OpenGL简介363

4.4.2 OpenGL三维仿真实现的一般方法366

4.4.3 OpenGL仿真的关键技术368

4.4.4 OpenGL变换372

4.4.5 OpenGL中三维几何造型的特点377

4.4.6 Windows下OpenGL的工作方式379

4.4.7 OpenGL工作结构和动画原理380

4.4.8 Visual C＋＋调用OpenGL实现位图方法381

4.4.9 基于OpenGL和SolidWorks的轮式移动机器人仿真382

4.4.10 基于OpenGL和SolidWorks的空间站及舱外机械臂仿真392

4.5 其他仿真软件与技术398

4.5.1 ADAMS软件概述398

4.5.2 ADAMS软件基本模块399

4.5.3 RecurDyn软件简介402

4.5.4 Isight-FD软件简介406

4.5.5 机器人工具箱Robotics ToolBox简介411

参考文献413

第5章 联合仿真案例介绍417

5.1 基于Pro/E、ADAMS和ANSYS的3-RPS型并联机器人联合仿真417

5.1.1 引言417

5.1.2 Pro/E、ADAMS和ANSYS三种软件简介417

5.1.3 并联机器人简介419

5.1.4 接口Mech/Pro 2005插件423

5.1.5 3-RPS型并联机器人联合仿真案例424

5.1.6 结论430

5.2 基于ADAMS与MATLAB/Simulink的二连杆机器人联合仿真431

5.2.1 引言431

5.2.2 ADAMS和MATLAB/Simulink软件431

5.2.3 两种软件的联合仿真控制流程434

5.2.4 二连杆机器人动力学模型的建立436

5.2.5 二连杆机器人联合仿真案例439

5.2.6 结论444

5.3 基于Isight-FD与MATLAB/SimMechanics的机构参数优化445

5.3.1 引言445

5.3.2 两种软件联合仿真流程446

5.3.3 平面四杆机构参数优化联合仿真案例449

5.3.4 结论455

参考文献455