- 机械工业出版社
- 9787111773986
- 1-1
- 47269780-4
- 16开
- 2025-05-09
- 592
- 工学
- 自动化类
- 机器人工程
- 本科
内容简介
在当今科技飞速发展的时代，机器人技术已经深入人们生活的各个角落。尽管我们在机器人技术上取得了显著的迚步，但对于机器人抓取的深入理解和有效控制仌面临诸多挑战。
抓取作为机器人实现与环境交互的基础能力，其重要性不言而喻。本书正是在这个背景下应运而生的，它填补了关于机器人抓取物理建模数学工具等领域文献中的空白。本书以构型空间为基石，系统地阐述了平衡、固定和笼式抓取等的特性，幵清晰地区分了一阶和二阶形式闭合等关键概念。书中还阐述了重力、柔性和手部机构设计等因素对抓取效果的影响，这是对现有知识体系的重要拓展。
本书分为4 部分，共18 章：第1 部分(第2~5 章)主要介绍了抓取过程的基本几何原理，它们对后续章节的理解至关重要，即使是有经验的读者也需要重点关注这一部分内容；第2 部分（第6~11 章）为无摩擦刚体抓取和姿态；第3 部分（第12~15 章）是摩擦刚体抓取和姿态；第4 部分（第16~18 章）介绍了抓取机构。
本书既适合作为高等院校本科生和研究生机器人工程相关专业的教学参考书或自学指导书，也可以作为科研人员深入研究机器人抓取问题的工具书。
抓取作为机器人实现与环境交互的基础能力，其重要性不言而喻。本书正是在这个背景下应运而生的，它填补了关于机器人抓取物理建模数学工具等领域文献中的空白。本书以构型空间为基石，系统地阐述了平衡、固定和笼式抓取等的特性，幵清晰地区分了一阶和二阶形式闭合等关键概念。书中还阐述了重力、柔性和手部机构设计等因素对抓取效果的影响，这是对现有知识体系的重要拓展。
本书分为4 部分，共18 章：第1 部分(第2~5 章)主要介绍了抓取过程的基本几何原理，它们对后续章节的理解至关重要，即使是有经验的读者也需要重点关注这一部分内容；第2 部分（第6~11 章）为无摩擦刚体抓取和姿态；第3 部分（第12~15 章）是摩擦刚体抓取和姿态；第4 部分（第16~18 章）介绍了抓取机构。
本书既适合作为高等院校本科生和研究生机器人工程相关专业的教学参考书或自学指导书，也可以作为科研人员深入研究机器人抓取问题的工具书。
目录
目录
译者序
原书序
第1章引言与概要
1.1动机与背景
1.2本书目的
1.3如何使用本书
1.4推荐阅读
1.5机器人抓取力学简史
1.5.1早期影响
1.5.2自主机器人手时代
参考文献
第1部分抓取过程的基本几何原理
第2章刚体构型空间
2.1构型空间标识
2.2构型空间障碍
2.3c-障碍法线
2.4c-障碍曲率
2.5参考书目注释
2.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第3章构型空间切向量和余切向量
3.1c-space切向量
3.2c-space余切向量
3.3切向量和余切向量的线几何
3.4参考书目注释
练习题
参考文献
第4章刚体的平衡抓取
4.1刚体接触模型
4.1.1无摩擦接触模型
4.1.2库仑摩擦接触模型
4.1.3软点接触模型
4.2抓取映射
4.3平衡抓取条件
4.4内抓取力
4.5矩标签技术
4.6参考书目注释
4.7附录：矩标签引理的证明
练习题
参考文献
第5章平衡抓取列举
5.1平衡抓取的线几何描述
5.2平面平衡抓取
5.2.1平面两指平衡抓取
5.2.2平面三指平衡抓取
5.2.3平面四指平衡抓取
5.3空间平衡抓取
5.3.1空间两指平衡抓取
5.3.2空间三指平衡抓取
5.3.3空间四指平衡抓取
5.3.4空间七指平衡抓取
5.4涉及更多手指的平衡抓取
5.5参考书目注释
5.6附录
5.6.1附录Ⅰ：证明细节
5.6.2附录Ⅱ：无摩擦平衡抓取集合的范围
练习题
参考文献
第2部分无摩擦刚体抓取和姿态
第6章安全抓取概述
6.1固定抓取
6.2抗力旋量抓取
6.3无摩擦接触条件下固定和抗力旋量的对偶性
6.4展望
6.5参考书目注释
6.6附录：证明细节
参考文献
第7章一阶固定抓取
7.1一阶自由运动
7.2一阶运动指数
7.3一阶固定
7.4一阶运动指数的图形化解释
7.5参考书目注释
7.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第8章二阶固定抓取
8.1二阶自由运动
8.2二阶运动指数
8.3二阶固定
8.4二阶运动指数的图形描述
8.5参考书目注释
8.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第9章最小固定抓取
9.1最小一阶固定抓取
9.2最大内切圆
9.3最小二阶固定抓取
9.3.1使用三个凸手指进行最小固定
9.3.2使用两个凹手指进行最小固定
9.4多边形的最小二阶固定化
9.5多面体物体的最小二阶固定
9.6参考书目注释
9.7附录
9.7.1附录Ⅰ：关于内切圆的细节
9.7.2附录Ⅱ：关于二维物体最小二阶固定的详细信息
练习题
参考文献
第10章多指笼式抓取
10.1标量形状参数控制的机械手
10.2单参数机械手的构型空间
10.3笼式结构的构型空间表示
10.4笼式集穿刺点
10.5两指笼式结构的图形描述
10.6参考书目注释
10.7附录：证明细节
练习题
参考文献
第11章重力下无摩擦手支撑的实例
11.1平衡姿态的构型空间表示
11.2稳定的平衡姿态
11.3姿态稳定性测试
11.3.1平衡姿态下的l-=测试
11.3.2平衡姿态下v=0的测试
11.3.3姿态稳定性测试总结
11.4姿态稳定性测试公式
11.5二维姿态的稳定平衡区域
11.5.1姿态平衡区域计算方案
11.5.2单支撑二维姿态的稳定区域
11.5.3涉及三个或更多个接触点的稳定二维姿态
11.6三维姿态的稳定平衡区域
11.6.1姿态平衡区域计算方案
11.6.2单支撑三维姿态的稳定区域
11.6.3三接触三维姿态的稳定区域
11.6.4六接触三维姿态的稳定区域
11.7参考书目注释
11.8附录：证明细节
练习题
参考文献
第3部分摩擦刚体抓取和姿态
第12章抗力旋量抓取
12.1抗力旋量和内抓取力
12.2作为线性矩阵不等式的抗力旋量
12.2.1用半正定矩阵表示摩擦约束公式
12.2.2作为LMI可行性问题的抗力旋量
12.3抓取力优化
12.4抓取的可控性
12.4.1被抓取物体动力学
12.4.2多指抓取的局部可控性
12.4.3精确反馈线性化
12.5参考书目注释
练习题
参考文献
第13章抓取质量函数
13.1基于刚体运动学的质量函数
13.2基于抓取矩阵的质量函数
13.3基于抓取多边形的质量函数
13.4基于接触点位置的质量函数
13.5基于接触力大小的质量函数
13.6基于任务指定的手指力优化
13.7参考书目注释
13.8附录
13.8.1附录Ⅰ：距离度量和范数综述
13.8.2附录Ⅱ：抓取矩阵在坐标变换下的特性
13.8.3附录Ⅲ：抗力旋量区域
练习题
参考文献
第14章重力作用下的手支撑姿态Ⅰ
14.1局部抗力旋量状态
14.2二维姿态的可行平衡区域
14.3二维姿态平衡区域的图解构造
14.4二维姿态平衡区域的安全裕度
14.5参考书目注释
14.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第15章重力作用下的手支撑姿态Ⅱ
15.1三维平衡姿态的基本特性
15.2可控的手支撑姿态
15.3一种计算姿态平衡区域的方法
15.4净力旋量锥W的边界
15.4.1复合摩擦锥的单元分解
15.4.2建立W边界面的接触力单元
15.5有助于W的边界面的临界接触力
15.6姿态平衡区域边界曲线
15.7接触点处出现非静态运动模式
15.8参考书目注释
15.9附录：证明和技术细节
练习题
参考文献
第4部分抓 取 机 构
第16章抓取机构的运动学和力学
16.1手指关节速度与被抓取物体刚体速度之间的关系
16.2手指关节扭矩与被抓取物体力旋量之间的关系
16.3四种手动机构的抓取力
16.4机器人手对抗力旋量抓取的影响
16.5参考书目注释
16.6附录
16.6.1附录Ⅰ：单指机构的雅可比矩阵
16.6.2附录Ⅱ：抗接触力分解
练习题
参考文献
第17章抓取可操控性
17.1瞬时可操控性
17.2局部可操控性
17.3参考书目注释
17.4附录：局部可操控性定理的证明
练习题
参考文献
第18章手动机构柔度
18.1一维刚度和柔度
18.2关于柔度对抓取刚度的影响
18.3抓取刚度中心
18.4柔性抓取的稳定性
18.5参考书目注释
18.6附录：抓取刚度矩阵的推导
练习题
参考文献
附录
附录A非光滑分析的介绍
附录B分层莫尔斯理论概述
参考文献
译者序
原书序
第1章引言与概要
1.1动机与背景
1.2本书目的
1.3如何使用本书
1.4推荐阅读
1.5机器人抓取力学简史
1.5.1早期影响
1.5.2自主机器人手时代
参考文献
第1部分抓取过程的基本几何原理
第2章刚体构型空间
2.1构型空间标识
2.2构型空间障碍
2.3c-障碍法线
2.4c-障碍曲率
2.5参考书目注释
2.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第3章构型空间切向量和余切向量
3.1c-space切向量
3.2c-space余切向量
3.3切向量和余切向量的线几何
3.4参考书目注释
练习题
参考文献
第4章刚体的平衡抓取
4.1刚体接触模型
4.1.1无摩擦接触模型
4.1.2库仑摩擦接触模型
4.1.3软点接触模型
4.2抓取映射
4.3平衡抓取条件
4.4内抓取力
4.5矩标签技术
4.6参考书目注释
4.7附录：矩标签引理的证明
练习题
参考文献
第5章平衡抓取列举
5.1平衡抓取的线几何描述
5.2平面平衡抓取
5.2.1平面两指平衡抓取
5.2.2平面三指平衡抓取
5.2.3平面四指平衡抓取
5.3空间平衡抓取
5.3.1空间两指平衡抓取
5.3.2空间三指平衡抓取
5.3.3空间四指平衡抓取
5.3.4空间七指平衡抓取
5.4涉及更多手指的平衡抓取
5.5参考书目注释
5.6附录
5.6.1附录Ⅰ：证明细节
5.6.2附录Ⅱ：无摩擦平衡抓取集合的范围
练习题
参考文献
第2部分无摩擦刚体抓取和姿态
第6章安全抓取概述
6.1固定抓取
6.2抗力旋量抓取
6.3无摩擦接触条件下固定和抗力旋量的对偶性
6.4展望
6.5参考书目注释
6.6附录：证明细节
参考文献
第7章一阶固定抓取
7.1一阶自由运动
7.2一阶运动指数
7.3一阶固定
7.4一阶运动指数的图形化解释
7.5参考书目注释
7.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第8章二阶固定抓取
8.1二阶自由运动
8.2二阶运动指数
8.3二阶固定
8.4二阶运动指数的图形描述
8.5参考书目注释
8.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第9章最小固定抓取
9.1最小一阶固定抓取
9.2最大内切圆
9.3最小二阶固定抓取
9.3.1使用三个凸手指进行最小固定
9.3.2使用两个凹手指进行最小固定
9.4多边形的最小二阶固定化
9.5多面体物体的最小二阶固定
9.6参考书目注释
9.7附录
9.7.1附录Ⅰ：关于内切圆的细节
9.7.2附录Ⅱ：关于二维物体最小二阶固定的详细信息
练习题
参考文献
第10章多指笼式抓取
10.1标量形状参数控制的机械手
10.2单参数机械手的构型空间
10.3笼式结构的构型空间表示
10.4笼式集穿刺点
10.5两指笼式结构的图形描述
10.6参考书目注释
10.7附录：证明细节
练习题
参考文献
第11章重力下无摩擦手支撑的实例
11.1平衡姿态的构型空间表示
11.2稳定的平衡姿态
11.3姿态稳定性测试
11.3.1平衡姿态下的l-=测试
11.3.2平衡姿态下v=0的测试
11.3.3姿态稳定性测试总结
11.4姿态稳定性测试公式
11.5二维姿态的稳定平衡区域
11.5.1姿态平衡区域计算方案
11.5.2单支撑二维姿态的稳定区域
11.5.3涉及三个或更多个接触点的稳定二维姿态
11.6三维姿态的稳定平衡区域
11.6.1姿态平衡区域计算方案
11.6.2单支撑三维姿态的稳定区域
11.6.3三接触三维姿态的稳定区域
11.6.4六接触三维姿态的稳定区域
11.7参考书目注释
11.8附录：证明细节
练习题
参考文献
第3部分摩擦刚体抓取和姿态
第12章抗力旋量抓取
12.1抗力旋量和内抓取力
12.2作为线性矩阵不等式的抗力旋量
12.2.1用半正定矩阵表示摩擦约束公式
12.2.2作为LMI可行性问题的抗力旋量
12.3抓取力优化
12.4抓取的可控性
12.4.1被抓取物体动力学
12.4.2多指抓取的局部可控性
12.4.3精确反馈线性化
12.5参考书目注释
练习题
参考文献
第13章抓取质量函数
13.1基于刚体运动学的质量函数
13.2基于抓取矩阵的质量函数
13.3基于抓取多边形的质量函数
13.4基于接触点位置的质量函数
13.5基于接触力大小的质量函数
13.6基于任务指定的手指力优化
13.7参考书目注释
13.8附录
13.8.1附录Ⅰ：距离度量和范数综述
13.8.2附录Ⅱ：抓取矩阵在坐标变换下的特性
13.8.3附录Ⅲ：抗力旋量区域
练习题
参考文献
第14章重力作用下的手支撑姿态Ⅰ
14.1局部抗力旋量状态
14.2二维姿态的可行平衡区域
14.3二维姿态平衡区域的图解构造
14.4二维姿态平衡区域的安全裕度
14.5参考书目注释
14.6附录：证明细节
练习题
参考文献
第15章重力作用下的手支撑姿态Ⅱ
15.1三维平衡姿态的基本特性
15.2可控的手支撑姿态
15.3一种计算姿态平衡区域的方法
15.4净力旋量锥W的边界
15.4.1复合摩擦锥的单元分解
15.4.2建立W边界面的接触力单元
15.5有助于W的边界面的临界接触力
15.6姿态平衡区域边界曲线
15.7接触点处出现非静态运动模式
15.8参考书目注释
15.9附录：证明和技术细节
练习题
参考文献
第4部分抓 取 机 构
第16章抓取机构的运动学和力学
16.1手指关节速度与被抓取物体刚体速度之间的关系
16.2手指关节扭矩与被抓取物体力旋量之间的关系
16.3四种手动机构的抓取力
16.4机器人手对抗力旋量抓取的影响
16.5参考书目注释
16.6附录
16.6.1附录Ⅰ：单指机构的雅可比矩阵
16.6.2附录Ⅱ：抗接触力分解
练习题
参考文献
第17章抓取可操控性
17.1瞬时可操控性
17.2局部可操控性
17.3参考书目注释
17.4附录：局部可操控性定理的证明
练习题
参考文献
第18章手动机构柔度
18.1一维刚度和柔度
18.2关于柔度对抓取刚度的影响
18.3抓取刚度中心
18.4柔性抓取的稳定性
18.5参考书目注释
18.6附录：抓取刚度矩阵的推导
练习题
参考文献
附录
附录A非光滑分析的介绍
附录B分层莫尔斯理论概述
参考文献
