Palm Robot Builder''s Kit pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill Osborne Media

作者:Kevin MukharDave Johnson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-05-01

价格:254.9

装帧:

isbn号码:9780072228809

丛书系列:

图书标签:

• Palm
• 机器人
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• 教育
• 青少年
• 动手实践
• Palm Robot
• 开源硬件

深入探索：智能机器人的构建与未来（替代《Palm Robot Builder's Kit》的图书简介） 书名： 智能机械臂的精密设计与实践：从基础理论到高级控制 内容简介： 本书《智能机械臂的精密设计与实践：从基础理论到高级控制》旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的指南，帮助他们掌握现代工业和科研领域中智能机械臂系统的设计、制造、编程与优化。本书完全避开了关于“Palm”（手掌尺寸）或任何特定便携式机器人套件的构建内容，而是聚焦于更具挑战性和普遍适用性的中大型、高精度、多自由度机械臂系统的核心技术。 全书共分为六个主要部分，逻辑清晰地引导读者完成从理论基础到复杂系统集成的全过程。 --- 第一部分：机械臂系统基础与运动学（The Foundations of Robotic Kinematics） 本部分奠定了理解复杂机械臂操作的基础。我们首先深入探讨了机器人的基本结构分类、组成部分及其在现代自动化生产线中的角色。 核心内容包括： 1. 坐标系与变换： 详细阐述了笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系以及它们在机器人空间描述中的应用。重点讲解了齐次变换矩阵（Homogeneous Transformation Matrices），并演示如何用四乘四矩阵精确描述机器人在三维空间中的位置和姿态。 2. 正运动学（Forward Kinematics）： 教授读者如何利用D-H（Denavit-Hartenberg）参数法系统地建立任何多连杆机械臂的运动学模型。通过丰富的实例，读者将学会如何计算出机械臂末端执行器相对于基座的精确位置和方向，而不涉及任何微型或手持设备的应用细节。 3. 逆运动学（Inverse Kinematics）： 这是机械臂控制中最具挑战性的部分之一。本书提供了解析法和数值法的详细对比与实践指导。重点分析了六自由度（6-DOF）工业机械臂的解析解的求解条件、多解情况的处理，以及如何利用雅可比矩阵（Jacobian Matrix）进行速度级联分析。 --- 第二部分：动力学、执行器与传感技术（Dynamics, Actuation, and Sensing） 理解机械臂如何运动，以及如何感知环境，是实现智能控制的前提。本部分着重于高功率和高精度的实现技术。 核心内容包括： 1. 机器人动力学： 深入讲解了描述机械臂运动的数学模型，包括牛顿-欧拉法（Newton-Euler formulation）和拉格朗日法（Lagrangian formulation）。读者将学习如何推导驱动力矩方程，这是设计反馈控制器的关键输入。 2. 高性能驱动系统： 探讨了工业级伺服电机、无刷直流电机（BLDC）在机器人关节中的应用。详细分析了谐波减速器（Harmonic Drive）和精密行星齿轮箱的选型标准、背隙（Backlash）补偿技术，以及如何确保高扭矩输出下的刚性。本书完全不涉及低功耗或微型电机的使用场景。 3. 集成化传感系统： 重点介绍用于高精度定位和力控的传感器技术。包括高分辨率光电编码器、绝对值编码器、视觉传感器（2D/3D相机）的标定方法，以及六维力/力矩传感器（6-Axis Force/Torque Sensor）在装配和打磨任务中的数据融合技术。 --- 第三部分：轨迹规划与离线编程（Trajectory Generation and Offline Programming） 本部分专注于如何让机械臂安全、平稳、高效地完成预设任务路径。 核心内容包括： 1. 平滑轨迹生成： 详细介绍了点到点（Point-to-Point）运动的轨迹优化算法，包括三次、五次多项式插值，以及如何保证速度和加速度在关节空间和任务空间中的连续性，以避免振动和冲击。 2. 障碍物规避与路径搜索： 引入了采样法（如PRM, RRT）和势场法在复杂工作环境中的应用，确保机械臂在不碰撞的前提下找到最优路径。 3. 离线编程与仿真环境： 探讨了使用专业仿真软件（如ROBOGUIDE, KUKA.Sim）进行虚拟调试的重要性。讲解了如何将CAD模型导入仿真环境，生成符合机器人运动学约束的程序代码，极大地减少了现场调试时间。 --- 第四部分：高级控制策略与力反馈（Advanced Control and Force Compliance） 本书的技术深度主要体现在本部分，专注于实现“智能”的反馈控制。 核心内容包括： 1. 基于模型的控制： 详尽阐述了牛顿-欧拉反向动力学控制，以及如何利用模型补偿实现高动态性能。同时，深入探讨了阻抗控制（Impedance Control）和导纳控制（Admittance Control），这是实现与环境柔顺交互的核心。 2. 视觉伺服技术（Visual Servoing）： 重点介绍基于图像反馈的闭环控制。区分了基于图像的视觉伺服（IBVS）和基于位置的视觉伺服（PBVS），并提供了在装配和抓取中的实际实现案例，侧重于处理相机畸变和时间延迟。 3. 鲁棒性与自适应控制： 讲解了如何设计控制器来应对模型不确定性（如负载变化、摩擦力变化），包括PID控制器的增益调度方法和基础的自适应律设计。 --- 第五部分：系统集成与工业应用（System Integration and Industrial Applications） 本部分将理论与实际工业场景相结合，展示了高精度机械臂的实际部署。 核心内容包括： 1. 人机协作与安全标准： 讨论了最新的ISO/TS 15066等国际标准，重点讲解了限力/限速型人机协作机器人（Cobots）的硬件安全设计和软件安全分区实现。 2. 典型应用案例深度解析： 高精度焊接与喷涂： 如何通过力反馈和轨迹优化实现均匀的焊缝质量。 复杂部件的柔顺装配： 使用六维力传感器引导，实现如轴承压入、连接器插拔等高难度任务。 三维坐标系下的复杂检测： 如何利用扫描设备和机器人同步采集数据，生成高密度点云进行质量检测。 --- 第六部分：前沿展望（Future Directions） 最后，本书对未来机器人技术的发展趋势进行了展望，主要集中在计算能力的提升和学习算法的融入。 核心内容包括： 1. 强化学习在机器人控制中的应用潜力： 讨论了如何利用深度强化学习（DRL）来优化传统控制方法难以解决的非线性、高维动态规划问题。 2. 基于云计算的机器人控制架构： 探讨了将复杂的运动规划和模型计算放在云端服务器进行处理，以实现终端执行器轻量化的趋势。 3. 数字孪生（Digital Twins）在维护和优化中的作用。 本书面向对象是高级工程技术人员、自动化专业的本科及研究生，以及希望从基础控制器设计跃升至复杂系统集成与智能控制的机器人开发者。全书内容专注于工业级、高性能、高自由度的多连杆机械臂系统，与任何小型、低功耗或便携式构建项目无关。

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总的来说，《Palm Robot Builder's Kit》这本书给了我一个非常棒的学习体验。它不仅让我学到了建造机器人的基本知识和技能，更重要的是，它激发了我对机器人技术更深层次的兴趣。我不再害怕那些复杂的电路和编程，而是开始渴望去探索更多有趣的机器人项目。这本书真的为我打开了一扇新世界的大门，让我看到了科技的无限可能，也让我体验到了亲手创造的乐趣。我迫不及待地想开始我的下一个机器人项目了！

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本书的语言风格也让我觉得非常舒服。作者没有使用那些生硬的专业术语，而是用一种非常友好和幽默的语气来写作。读这本书就像在和一位有经验的朋友聊天，他非常乐意分享他的知识和经验。我记得有一段描述电路连接的部分，作者用了一个非常有趣的类比，把我之前觉得枯燥的电子元件一下子变得生动起来。这种轻松愉快的阅读体验，让我能够更投入地学习，而不是感到枯燥乏味。它让我觉得，学习建造机器人并不是一件严肃的事情，而是一场充满乐趣的探索之旅。

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我特别喜欢这本书的章节安排，它循序渐进，就像一位耐心的老师在一步步引导你。一开始，它并没有直接让你去组装复杂的部件，而是从最基础的机器人概念讲起，比如什么是机器人，它们是如何工作的，以及各种常见的机器人组件都有什么作用。这些内容用非常生动的比喻和图示来解释，即使是完全没有接触过这方面知识的人也能轻松理解。比如，它把电机比作机器人的“肌肉”，把传感器比作机器人的“感官”，这种形象的比喻让我一下子就抓住了核心概念。然后，它才开始介绍一些基础的电子元件，比如电阻、电容，以及它们在机器人电路中的作用。我之前一直对这些小小的电子元件感到神秘，但这本书把它们的原理和功能讲得明明白白，让我不再觉得它们是晦涩难懂的存在。

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我特别喜欢书中关于“创意发挥”的章节。在掌握了基础的建造技巧后，这本书鼓励读者去发挥自己的想象力，去设计和建造属于自己的独特机器人。它提供了一些引导性的问题，比如“你想让你的机器人有什么特殊的功能？”“你想让它长成什么样子？”等等。它并没有给出固定的答案，而是鼓励你去思考和探索。这让我意识到，机器人建造不仅仅是组装零件，更是一种创造性的过程。我开始尝试为我的机器人添加一些新的传感器，或者改变它的外观设计，让它变得更加个性化。

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本书的一大亮点在于它提供的实践项目。作者并没有把所有东西都理论化，而是设计了一系列从易到难的项目，让你在学习理论知识的同时，能够亲手去实践。我记得第一个项目是建造一个简单的“避障机器人”。当时我还有点担心，觉得这会不会太难了。但当我按照书中的详细步骤操作时，我发现并没有我想象的那么困难。每一个步骤都有清晰的插图，告诉你如何连接电线，如何安装电机，如何固定传感器。甚至是一些非常小的细节，比如如何剥导线，如何拧紧螺丝，都讲解得非常到位。当我看到自己亲手组装的机器人成功地避开了障碍物，朝着预定的方向移动时，那种成就感简直无法言喻！

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我非常欣赏本书在材料选择上的建议。作者并没有强迫你购买昂贵的套件，而是提供了多种选择，并详细分析了不同材料的优缺点。比如，在选择底盘材料时，它会建议你可以使用现成的塑料板，或者自己动手用亚克力板切割。在选择电机时，它也会根据不同的项目需求，推荐不同功率和类型的电机。这让我觉得这本书非常贴近实际，而且考虑到了不同预算和技能水平的读者。它鼓励你去探索和尝试，而不是被动地接受。我甚至尝试用一些家里现有的废旧材料，比如旧的塑料容器，来改造我的机器人底盘，这不仅省钱，也增加了创造的乐趣。

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让我印象深刻的还有书中关于“故障排除”的部分。我承认，在初次尝试建造机器人时，遇到问题是难免的。有时候，零件就是不工作，或者机器人按照预期的那样运转。这本书专门开辟了一个章节，列举了许多常见的问题，并提供了详细的排查步骤和解决方案。它就像一个经验丰富的导师，告诉你遇到这种情况可能是什么原因，以及如何一步一步去检查和修复。这让我不再因为遇到困难而感到沮丧，反而觉得这是一次学习和成长的机会。我学会了如何用万用表去检测电路，如何检查连接是否牢固，以及如何判断某个零件是否损坏。这些实用的技能，在我的后续机器人建造过程中更是受益匪浅。

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哇，拿到这本《Palm Robot Builder's Kit》真的是让我惊喜连连！一直以来，我都是一个对机器人技术充满好奇但又有些望而却步的初学者，总觉得里面涉及的知识太深奥，操作也过于复杂。但这本书的封面设计就给我一种亲切感，没有那些令人头晕的电路图和复杂的工程术语，取而代之的是一些看起来很酷的机器人模型和简洁的插图。我迫不及待地翻开了第一页，映入眼帘的是作者热情洋溢的序言，他用非常通俗易懂的语言解释了为什么建造机器人可以是一件既有趣又有益的事情，而且强调了本书的目标是让任何有兴趣的人都能上手。这让我瞬间放松了警惕，感觉自己真的有可能掌握这些技能。

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这本书还有一个让我感到惊喜的地方，就是它并没有仅仅停留在“教你如何做”的层面，而是触及了一些更深层次的思考。比如，在某些章节中，作者会引导读者去思考机器人伦理、人工智能的未来发展趋势，以及机器人如何在我们的生活中扮演越来越重要的角色。这些话题虽然与具体的建造步骤没有直接关系，但它们让我对机器人技术有了更广阔的视野，也让我开始思考我所创造的机器人对社会可能产生的影响。这种人文关怀的引入，让这本书不仅仅是一本技术指南，更是一本能够启发思考的读物。

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本书的插图和图表也做得非常出色。每一张插图都清晰地展示了操作的步骤，而且细节到位。我经常会对照着图纸来操作，感觉就像有人在旁边手把手地教我一样。颜色和线条的运用也非常合理，让复杂的结构一目了然。我之前看过的很多技术类书籍，插图都显得有些模糊不清，或者信息量太大，让人难以理解。但这本书的插图，真正做到了“一图胜千言”，大大降低了学习的难度。

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