Fundamentals of Robotic Grasping and Fixturing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Xiong, Youlun

出品人:

页数:218

译者:

出版时间:

价格:$ 108.48

装帧:

isbn号码:9789812771834

丛书系列:

图书标签:

• Robotics
• Grasping
• Fixturing
• Manipulation
• Automation
• Industrial Robotics
• Manufacturing
• Engineering
• Artificial Intelligence
• Computer Vision

好的，这是一份关于《机械臂抓取与夹持基础》（Fundamentals of Robotic Grasping and Fixturing）一书内容的详细介绍，侧重于该领域的核心概念、技术和应用，同时避免提及您已有的书名和相关信息。 --- 《机械臂抓取与夹持基础》内容概述 本书深入探讨了现代机器人技术中至关重要的两个核心议题：如何让机器人有效地抓取物体（Grasping）以及如何稳定地固定物体（Fixturing）。这两个能力是实现自动化制造、物流、服务机器人以及复杂装配任务的关键所在。本书旨在为读者提供一个全面且系统的理论框架与实践指导，涵盖从基础几何原理到高级控制策略的各个层面。 第一部分：抓取基础与物体识别 本书的开篇部分着重于理解抓取的物理基础和环境感知。 1. 抓取的几何学与接触力学 抓取操作的本质是利用机械手末端执行器（Gripper）与目标物体之间建立稳定、可控的接触关系。本部分首先解析了抓取的几何学基础，包括接触点的确定、抓取姿态（Grasp Pose）的定义以及抓取稳定性的判据。 接触模型： 详细介绍了单点接触、线接触和面接触的数学描述，以及如何利用摩擦锥理论来预测接触力的传递和物体的运动状态。书中强调了摩擦系数在抓取稳定性分析中的决定性作用。 抓取构型： 分析了不同类型的机械手（如二指、三指、多指）在抓取不同形状物体时的优势与局限。重点阐述了“闭合式抓取”（Form-Closure Grasp）的概念，即在给定外部干扰力矩的情况下，系统仍能保持静力平衡的能力。 稳定域分析： 引入了抓取稳定域（Stability Locus）的概念，通过分析抓取过程中施加的力与力矩的允许范围，来量化抓取的鲁棒性。 2. 感知与环境建模 有效的抓取离不开对环境和物体的精确感知。 传感器技术： 介绍了用于抓取任务的主要传感器，包括2D/3D视觉系统（如立体视觉、结构光、激光雷达）、触觉传感器（Tactile Sensors）和力/力矩传感器（Force/Torque Sensors）。 物体识别与姿态估计： 阐述了如何利用传感器数据对物体进行识别，并准确估计其在三维空间中的位置和姿态。重点讨论了点云处理、表面重建以及基于深度学习的物体特征提取方法在抓取规划中的应用。 不确定性处理： 鉴于真实世界中感知数据的固有噪声和不确定性，本书探讨了如何将这些不确定性纳入抓取规划过程，例如使用概率方法（如贝叶斯框架）来评估不同抓取位点的可靠性。 第二部分：抓取规划与控制 本部分从理论推导转向实际的抓取方案生成与执行。 3. 抓取规划算法 抓取规划是将感知信息转化为具体机械手动作的过程。 特征空间搜索： 介绍了如何构建一个描述抓取质量的评估函数（Grasp Quality Metric），并利用该函数在抓取特征空间中搜索最优抓取位点和姿态。 基于学习的规划： 探讨了利用强化学习（Reinforcement Learning, RL）和模仿学习（Imitation Learning）来训练机器人直接从感知输入中学习成功的抓取策略，尤其适用于高度不规则或未知物体的抓取。 离线与在线规划： 区分了预先计算所有可能抓取方案的离线规划与在机器人运行过程中实时生成抓取指令的在线规划策略。 4. 抓取执行与力控 成功的抓取不仅需要找到一个好的抓取点，还需要精确控制抓取力的施加与调整。 轨迹生成： 描述了如何规划机械手从初始位置到目标抓取点的运动轨迹，以避免与障碍物碰撞或意外释放物体。 反馈控制： 强调了闭环控制在维持抓取稳定性的重要性。详细介绍了基于视觉反馈和基于力矩反馈的抓取力调节技术，例如，如何根据物体材料的刚度动态调整夹持力。 成功检测： 阐述了如何通过传感器数据判断抓取是否成功（例如，触觉反馈、视觉确认或力矩传感器读数的稳定）以及在抓取失败时如何快速反应。 第三部分：夹持系统与固定技术 与抓取注重动态操作不同，夹持（Fixturing）更关注于在制造、加工或装配过程中对工件进行长期、高刚度的固定。 5. 夹持系统设计原理 夹具的设计是确保加工精度的基础。 三点定位原理： 深入解析了三点定位理论，这是实现工件在空间中唯一确定位置的关键。书中详细讨论了如何选择定位元素（定位块、V形块等）来精确约束工件的六个自由度。 夹持力学： 分析了夹紧力（Clamping Force）的设计。夹紧力必须足够大以克服加工过程中产生的切削力或操作扰动，同时又不能过大导致工件变形或损坏。书中引入了最小夹持力判据。 模块化夹具系统： 介绍了现代制造中广泛应用的模块化夹具系统（Modular Fixturing Systems, MFS），其优势在于快速重构和适应不同工件，并探讨了基于快速连接机构的设计。 6. 可重构夹具与柔性制造 随着小批量、多品种生产的需求增加，夹具的适应性和重构能力变得尤为重要。 主动夹具与自适应夹持： 探讨了使用形状记忆合金（SMA）、电磁或气动驱动元件设计的可主动调整的夹具，这些夹具能够根据工件的微小偏差自动调整其夹持姿态。 柔性夹持器： 介绍了使用柔性材料、流体填充物或气囊等设计的柔性夹具，它们可以更均匀地分布应力，适用于易碎或形状复杂的工件。 夹具布局优化： 运用有限元分析（FEA）方法，对夹具系统的刚度和稳定性进行仿真和优化，确保在复杂加工环境下工件的定位精度和刚度。 总结与展望 全书最后部分将抓取与夹持技术置于更广阔的自动化系统中进行考察。它强调了高精度感知、智能决策和鲁棒控制这三要素的协同作用。通过对这些基础理论和前沿技术的掌握，读者将能够设计和实现更加高效、可靠的机器人操作系统，以应对现代工业和复杂环境中的各种挑战。本书不仅是机器人学、机械工程和自动化领域学生的宝贵教材，也是一线工程师和研究人员解决实际抓取与夹持难题的实用参考手册。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆