Robot Force Control (The International Series in Engineering and Computer Science) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Bruno Siciliano

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2000-01-24

价格:USD 171.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780792377337

丛书系列:

图书标签:

• 机器人学
• 力控制
• 控制理论
• 工程学
• 计算机科学
• 机械工程
• 自动化
• 机器人动力学
• 传感器
• 算法

《智能驱动：机械臂精准操控的奥秘》 本书并非一本介绍“机器人力控制”的专著，而是深入探讨现代工业与前沿科研领域中，机械臂执行精准、安全、高效操作所依赖的一系列核心技术。它将带领读者穿越机械臂从简单指令执行者到智能操作员的演进历程，揭示其背后复杂而精密的“思考”与“感受”机制。 第一章：触碰的艺术——感知与交互的基石 在任何精密的机械臂操作中，对环境的感知是首要环节。本章将重点阐述机械臂如何“看”和“摸”，以及这些“感官”如何转化为可执行的决策。 视觉感知：洞察细节，洞悉全局 工业视觉系统： 介绍高分辨率相机、线阵相机、面阵相机等工业级视觉硬件，以及它们在识别、定位、测量等方面的应用。深入剖析图像处理算法，如边缘检测、特征匹配、形状识别，如何帮助机械臂精确地找到目标物体，判断其位置与姿态。 三维感知技术： 探讨激光雷达（LiDAR）、结构光、立体视觉等技术如何构建三维环境模型，使机械臂能够理解空间的深度与形状。这对于避障、抓取复杂曲面物体以及在未知环境中导航至关重要。 深度学习在视觉中的应用： 介绍卷积神经网络（CNN）等深度学习模型如何在海量图像数据中学习识别和分类物体，甚至实现对物体细微缺陷的检测，极大地提升了机械臂的自主感知能力。 触觉反馈：感受力度，优化接触 力传感器与触觉传感器： 详细介绍应变片式力传感器、压电传感器、电容式触觉传感器等，它们能够实时监测机械臂末端执行器与物体之间的接触力、压力分布甚至纹理信息。 力反馈的应用： 阐述力反馈技术如何使机械臂在装配过程中感受到轻微的阻力，从而自动调整姿态以顺利插入零件；在打磨或抛光操作中，如何保持恒定的接触力以确保表面质量；在与人协同工作时，如何感知并避开人类的操作者，确保安全。 仿真与训练： 探讨如何通过仿真环境训练机械臂在触觉引导下的操作，例如学习如何“感受”到螺钉的螺纹并进行精确的拧紧。 第二章：大脑的智慧——决策与规划的引擎 感知到的信息需要经过“思考”才能转化为行动。本章将聚焦于机械臂的“大脑”，即其决策与规划系统，如何根据环境信息和任务目标，制定最优的操作路径和策略。 运动规划：高效且安全的路径生成 自由空间与障碍物： 讲解机械臂工作空间的概念，以及如何在存在障碍物的情况下，生成从起始点到目标点的无碰撞路径。 经典规划算法： 介绍A算法、RRT（Rapidly-exploring Random Tree）等路径规划算法，分析它们在不同场景下的优缺点。 优化的路径： 探讨如何进一步优化路径，使其更加平滑、高效，减少能量消耗，并缩短操作时间，这对于工业生产的效率至关重要。 任务规划与行为决策：从目标到行动的分解 分层任务规划： 介绍如何将复杂的操作任务分解为一系列更小的子任务，例如“抓取苹果”、“放到盘子里”。 状态机与有限自动机： 阐述如何使用这些模型来描述机械臂在不同状态下的行为，以及如何根据感知信息和任务进展进行状态转移。 智能决策系统： 探讨更高级的决策方法，如基于规则的系统、行为树，以及如何结合机器学习，使机械臂能够根据上下文和过去的经验，做出更智能、更灵活的判断。 第三章：身体的协调——运动控制与实时响应 规划好的路径与策略最终需要通过精确的运动控制来实现。本章将深入机械臂的“神经系统”和“肌肉”，阐述如何实现对关节的精确控制，并保证其对环境变化的实时响应。 PID 控制及其变种： 详细讲解比例-积分-微分（PID）控制器的工作原理，它是许多自动化系统中基础而强大的控制工具。介绍其在机械臂关节速度、位置控制中的应用，以及如何通过参数调整优化控制性能。 先进的运动控制策略： 阻抗控制与导纳控制： 深入分析这些控制策略如何使机械臂表现出特定的力学特性，例如柔顺性或刚性，这对于与环境进行安全、可控的交互至关重要。举例说明在装配精密零件、与人进行安全协作等场景的应用。 自适应控制与鲁棒控制： 探讨当机械臂负载变化、传感器性能衰减或环境干扰时，如何设计控制系统使其能够自动调整参数，维持稳定的性能。 实时操作系统与嵌入式系统： 讲解高实时性操作系统（RTOS）在机械臂控制中的作用，以及微控制器和嵌入式处理器如何承载复杂的控制算法，实现低延迟、高精度的实时响应。 动力学建模与控制： 介绍机械臂的动力学模型，如何通过计算惯性、重力、科里奥利力等来精确地预测和控制关节力矩，实现更平滑、更准确的运动。 第四章：协作的未来——人机共舞与智能互联 随着技术的发展，机械臂不再是孤立的执行者，而是日益融入更广泛的智能系统，并与人类进行更深入的协作。本章将展望机械臂的未来，探讨其在人机协作、群体智能以及与物联网融合等方面的潜力。 人机协作（Cobots）： 安全标准与设计原则： 介绍协作机器人设计的核心理念，包括安全停止、力限制、边缘检测等，以确保在狭窄空间内与人类安全共存。 直观的人机交互： 探讨如何通过手势识别、语音控制、示教编程等方式，让非专业人士也能轻松地与机械臂进行交互和任务设置。 任务分配与协同： 研究在复杂任务中，如何智能地分配人类与机械臂的任务，发挥各自优势，实现效率的最大化。 群体智能与多机器人协作： 分布式感知与协调： 探讨多个机械臂如何通过共享信息，协同完成大型或复杂的任务，例如在大规模仓储中的协同搬运。 通信协议与同步机制： 介绍用于多机器人之间通信和协调的协议，以及如何实现动作的精确同步。 与物联网（IoT）的融合： 数据驱动的优化： 探讨机械臂如何连接到物联网平台，接收来自传感器、其他设备甚至云端的数据，并利用这些数据进行更智能的决策和预测性维护。 远程监控与控制： 介绍如何通过物联网实现对机械臂的远程监控、诊断和操作，为服务型机器人和远程作业提供可能。 总结 《智能驱动：机械臂精准操控的奥秘》并非一本孤立的理论书籍，而是对当前及未来机械臂技术发展脉络的一次全面梳理。它旨在揭示机械臂之所以能够实现复杂操作的背后逻辑，从最基础的感知技术，到精密的控制算法，再到面向未来的智能化应用，无一不展现着工程智慧的结晶。本书适用于对机器人技术、自动化系统、人工智能在工业领域的应用感兴趣的研究者、工程师、技术爱好者以及相关专业的学生，希望能够为读者打开一扇通往更智能、更高效“动手”世界的窗口。

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这本书的阅读过程，对我而言更像是一场与思维的深度对话。作者的逻辑链条构建得异常严密，滴水不漏，每一次论证都建立在坚实的基础之上，让人无法找到任何可乘之机去质疑其推导过程。但这种严谨并非僵硬，反而因为其无可辩驳的力度，产生了强大的说服力和美感。我注意到，书中对于不同流派观点的平衡处理非常出色，没有偏颇地推崇某一种特定方法，而是客观地展示了每种方法的优势与局限性，这对于培养批判性思维至关重要。这种全景式的视角，让我得以更全面地理解这个复杂领域的全貌，避免了“只见树木，不见森林”的窘境。这本书要求你全身心地投入，去感受每一个转折，去品味每一个措辞，只有这样，才能真正领略到作者构建的那个精妙的知识殿堂的宏伟与壮阔。

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这本书给我的感觉就像是走进了一个全新的、充满未知的世界，里面的知识点如同夜空中闪烁的星辰，每一个都深邃而迷人。初读时，我完全被那种宏大叙事的气场所震撼，作者似乎拥有一种魔力，能将复杂的理论用极其生动的方式娓娓道来，让人完全沉浸其中，忘记了时间的流逝。这本书的结构编排非常精妙，从基础概念的铺陈到前沿技术的探讨，每一步都走得稳健而有力，就像是攀登一座高耸入云的山峰，虽然过程艰辛，但每一步的视野开阔都会带来新的惊喜。我尤其欣赏作者在讲解一些关键概念时所展现出的那种近乎艺术家的细致入微，那些看似微不足道的细节，往往是理解整个领域精髓的钥匙。这本书不仅是知识的传递，更像是一次思维的淬炼，它强迫你去跳出固有的框架，用一种全新的视角去看待和分析问题，读完之后，感觉自己的认知边界被极大地拓展了，那种充实和满足感是难以言喻的。

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说实话，当我第一次翻开这本书时，内心是有些许忐忑的，毕竟面对如此深厚的专业领域，总担心自己无法跟上作者的思路。然而，这本书的叙事节奏把握得恰到好处，它巧妙地平衡了详尽的论述与适度的留白，给予读者足够的空间去消化和吸收信息。作者在构建知识体系时，展现出了一种大家风范，他对领域内历史的梳理清晰而公正，对未来趋势的预测既大胆又审慎。特别是书中对某些经典理论的重新诠释，让我看到了以往未曾察觉到的新颖角度，仿佛对老旧的知识进行了彻底的翻新和现代化。这种既尊重传统又拥抱创新的态度，是这本书最吸引我的一点。它不是一本死板的教科书，而更像是一位经验丰富的导师，耐心地引导你，在你迷茫时适时给予指引，在你取得进步时给予鼓励。

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这本书的阅读体验绝对称得上是一场智力上的冒险，它不像许多技术书籍那样枯燥乏味，反而充满了哲学思辨和工程美学的交融。我发现自己常常在阅读过程中停下来，陷入长久的沉思，思考作者提出的每一个论断背后的深层逻辑和实际意义。作者的文字风格极具穿透力，他似乎不仅仅是在描述技术，更是在探讨技术与现实世界互动的美妙关系。那些复杂的公式和模型，在他的笔下被赋予了生命和温度，不再是冰冷的符号，而是解决实际问题的有力工具。这种将理论深度与人文关怀相结合的叙事方式，使得这本书具有了超越一般专业书籍的价值。读完之后，我感到自己不仅在技术层面上获得了提升，更在思考的维度上得到了升华，仿佛打开了一扇通往更高层次理解的大门，那种豁然开朗的感觉，真是令人振奋。

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这本书的价值，在于它成功地将一个高深莫测的专业领域，以一种极其人性化的方式呈现给读者。作者在行文之间，总能不经意地流露出对所研究对象的热爱与敬畏，这种情感的渗透，极大地增强了阅读的感染力。它不是那种冷冰冰的“说明书”，而更像是一本充满智慧的“编年史”，记载着人类在这一领域探索的艰辛与辉煌。书中对案例的选取和分析，更是达到了教科书级别的典范，每一个细节都服务于最终想要阐明的核心观点，绝无赘述。读完这本书，我感到自己不仅获取了知识，更像是完成了一次心灵的洗礼，它让我对“精益求精”有了更深一层的理解。它迫使你放下浮躁，沉下心来，去欣赏那些经过时间考验的、真正有价值的思想结晶，这种沉淀感，是任何快餐式的学习都无法给予的。

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