Chapitre 1.
Aperçu

Chapitre 2.
espace d'état

2.1 Degrés de liberté des corps rigides
2.2 Degrés de liberté du robot
2.2.1 Articulations du robot
2.2.2 Formule de Grübler
2.3 Espace d'états : Topologie et représentation
2.3.1 Topologie de l'espace d'état
2.3.2 Représentation dans l'espace d'état
2.4 Contraintes de configuration et de vitesse
2.5 Espace de tâches et espace de travail
2.6 Résumé
2.7 Notes et références
2.8 Exercices pratiques

Chapitre 3.
Mouvement de corps rigide

3.1 Mouvement d'un corps rigide dans un plan
3.2 Rotation et vitesse angulaire
3.2.1 Matrice de rotation
3.2.2 Vitesse angulaire
3.2.3 Représentation de la rotation par coordonnées exponentielles
3.3 Mouvement de corps rigide et torsion
3.3.1 Matrice de transformation homogène
3.3.2 Twist
3.3.3 Représentation en coordonnées exponentielles du mouvement d'un corps rigide
clé de 3,4
3.5 Résumé
3.6 Logiciel
3.7 Notes et références
3.8 Exercices pratiques

Chapitre 4.
Mécanique régulière

4.1 Formule du produit exponentiel
4.1.1 Première formulation : Axe de vis dans le système de coordonnées de base
4.1.2 Exemple
4.1.3 Deuxième formulation : Axe de la vis dans le système de coordonnées de l’effecteur terminal
4.2 Format unifié pour la robotique
4.3 Résumé
4.4 Logiciel
4.5 Notes et références
4.6 Exercices pratiques

Chapitre 5.
Cinématique et statique des vitesses

5.1 Jacobien du manipulateur
5.1.1 Jacobien spatial
5.1.2 Jacobien de l'objet
5.1.3 Visualisation des jacobiens spatiaux et d'objets
5.1.4 Relation entre les jacobiens spatiaux et corporels
5.1.5 Autres expressions du jacobien
5.1.6 Aperçu de la cinématique de la vitesse inverse
5.2 Statique de la chaîne
5.3 Analyse de singularité
5.4 Exploitation
5.5 Résumé
5.6 Logiciel
5.7 Notes et références
5.8 Exercices pratiques

Chapitre 6.
Cinématique inverse

6.1 Cinématique inverse analytique
6.1.1 Bras robotique de type Puma 6R
6.1.2 Bras robotique de type Stanford
6.2 Cinématique inverse numérique
6.2.1 Méthode de Newton-Raphson
6.2.2 Algorithme de cinématique inverse numérique
6.3 Cinématique inverse de la vitesse
6.4 Commentaires sur les boucles fermées
6.5 Résumé
6.6 Logiciel
6.7 Notes et références
6.8 Exercices pratiques

Chapitre 7.
Cinématique des chaînes fermées

7.1 Cinématique inverse et cinématique directe
7.1.1 Mécanisme parallèle planaire 3×RPR
7.1.2 Plateforme Stewart-Gough
7.1.3 Mécanismes parallèles généraux
7.2 Cinématique différentielle
7.2.1 Plateforme Stewart-Gough
7.2.2 Mécanismes parallèles généraux
7.3 Singularité
7.4 Résumé
7.5 Notes et références
7.6 Exercices pratiques

Chapitre 8.
Dynamique de la chaîne

8.1 Forme lagrangienne
8.1.1 Concepts de base et exemples
8.1.2 Formules généralisées
8.1.3 Comprendre la matrice de masse
8.1.4 Dynamique lagrangienne versus dynamique de Newton-Euler
8.2 Dynamique d'un corps rigide isolé
8.2.1 Formule classique
8.2.2 Formule de clé dynamométrique
8.2.3 Dynamique dans d'autres systèmes de coordonnées
8.3 Dynamique inverse de Newton-Euler
8.3.1 Induction
8.3.2 Algorithme de dynamique de Newton-Euler
8.4 Équations dynamiques sous forme fermée
8.5 Dynamique de la chaîne
8.6 Dynamique de l'espace de travail
8.7 Dynamique en conditions contraintes
8.8 Dynamique des robots en URDF
8.9 Transmission, engrenages, frottement
8.9.1 Moteurs à courant continu et engrenages
8.9.2 Inertie rotationnelle détectée
8.9.3 Algorithme de dynamique de Newton-Euler prenant en compte les effets de l'inertie de rotation du moteur et de l'engrenage
8.9.4 Friction
8.9.5 Flexibilité des articulations et des liaisons
Parcelle 8.10
Logiciel 8.11
8.12 Notes et références
8.13 Exemple

Chapitre 9.
Génération de trajectoires

9.1 Définition des termes
9.2 Trajectoire point à point
9.2.1 Trajet rectiligne
9.2.2 Échelle temporelle et trajectoires rectilignes
9.3 Trajectoires de points de passage polynomiales
9,4 heures de mise à l'échelle temporelle optimale
9.4.1 (s, s˙) plan de phase
9.4.2 Algorithme de mise à l'échelle temporelle
9.4.3 Variantes de l'algorithme de mise à l'échelle temporelle
9.4.4 Hypothèses et précautions
9.5 Résumé
Logiciel 9.6
9.7 Notes et références
9.8 Exercices pratiques

Chapitre 10.
plan de mouvement

10.1 Aperçu du plan de mouvement
10.1.1 Divers problèmes de planification de mouvement
10.1.2 Caractéristiques du planificateur de mouvement
10.1.3 Méthode de planification des mouvements
10.2 Notions de base
10.2.1 Obstacles de l'espace d'état
10.2.2 Mesure de la distance aux obstacles et détection des collisions
10.2.3 Graphes et arbres
10.2.4 Navigation graphique
Planificateur de mouvement complet 10.3
Planificateur de grille 10.4
10.4.1 Représentation de grille multi-résolution
10.4.2 Représentation sur grille en présence de contraintes de mouvement
10.5 Techniques d'échantillonnage
10.5.1 Algorithme RRT
10.5.2 PRM
10.6 Champ de potentiel virtuel
10.6.1 Points dans l'espace d'état
10.6.2 Fonctions de navigation
10.6.3 Potentiel de l'espace de travail
10.6.4 Robots mobiles à roues
10.6.5 Applications dans le schéma de mouvement des champs potentiels
10.7 Optimisation non linéaire
10,8 Courbe
10.9 Résumé
10.10 Références et autres
10.11 Exercices pratiques

Chapitre 11.
Contrôle du robot

11.1 Vue d'ensemble du système de contrôle
11.2 Dynamique des erreurs
11.2.1 Réponse d'erreur
11.2.2 Dynamique d'erreur linéaire
11.3 Commande de mouvement basée sur l'entrée de vitesse
11.3.1 Commande de mouvement d'une seule articulation
11.3.2 Commande de mouvement des robots multi-articulés
11.3.3 Contrôle des mouvements dans l'espace de travail
11.4 Commande de mouvement basée sur le couple et la force d'entrée
11.4.1 Commande de mouvement pour une seule articulation
11.4.2 Commande de mouvement des robots multi-articulés
11.4.3 Contrôle des mouvements dans l'espace de travail
11.5 Contrôle de la force
11.6 Exercices hybrides - Contrôle de la force
11.6.1 Contraintes naturelles et artificielles
11.6.2 Mouvement hybride - Contrôleur de force
11.7 Contrôle d'impédance
11.7.1 Algorithme de contrôle d'impédance
11.7.2 Algorithme de contrôle d'admission
11.8 Commande force-couple articulaire de bas niveau
11.9 Autres sujets
Résumé du 11.10
Logiciel 11.11
11.12 Notes et références
11.13 Exercices pratiques

Chapitre 12.
Phages et manipulation

12.1 Cinématique de contact
12.1.1 Analyse primaire pour un point de contact unique
12.1.2 Types de contact : roulement, glissement et glissement
12.1.3 Contacts multiples
12.1.4 Ensemble d'objets
12.1.5 Autres types de points de contact
12.1.6 Méthode schématique sur un plan
12.1.7 Clôture du formulaire
12.2 Force de contact et frottement
12.2.1 Friction
12.2.2 Méthode schématique planaire
12.2.3 Fermeture forcée
12.2.4 Dualité de la force et du mouvement : degrés de liberté
12.3 Fonctionnement
12.4 Résumé
12.5 Notes et références
12.6 Exercices pratiques

Chapitre 13.
robot mobile à roues

13.1 Types de robots mobiles à roues
13.2 Robot mobile omnidirectionnel à roues
13.2.1 Modélisation
13.2.2 Planification des mouvements
13.2.3 Contrôle de rétroaction
13.3 Robots mobiles à roues non holonomes
13.3.1 Modélisation
13.3.2 Contrôlabilité
13.3.3 Plan de mouvement
13.3.4 Contrôle de rétroaction
13.4 Odométrie
13.5 Commandes de mouvement
13.6 Résumé
13.7 Notes et références
13.8 Exercices pratiques

Résumé des formules utiles
Diverses expressions de la rotation B
B.1 Angles d'Euler
B.1.1 Algorithme de calcul des angles d'Euler ZYX
Représentations des angles d'Euler autres que B.1.2
B.2 Angles de roulis-tangage-lacet
B.3 Nombre d'employés de l'unité
B.4 Paramètres de Cayley-Rodriguez
Paramètre C Denavit-Hartenberg
C.1 Expression de Denavit-Hartenberg
C.2 Détermination du système de coordonnées de liaison
C.3 Pourquoi 4 paramètres suffisent
C.4 Cinématique régulière des manipulateurs
C.5 Exercices pratiques
C.6 Relation entre les modes PoE et DH
C.7 Conclusion
Optimisation D et méthode des multiplicateurs de Lagrange
Recherche

Ce que ce livre couvre

- Une théorie des vis de pointe qui capture les caractéristiques physiques les plus importantes des robots de manière géométrique intuitive.
- De nombreux exercices d'entraînement pour l'évaluation
- Logiciel gratuit pour renforcer les concepts du livre
- Cours vidéo gratuits (https://www.coursera.org/specializations/modernrobotics)

Structure de ce livre

Le chapitre 1, « Aperçu », présente les concepts de base de la robotique et la structure de cet ouvrage.


Le chapitre 2, « Espace d'état », se concentre sur la représentation de la configuration d'un système robotique qui spécifie les positions de tous les points sur le robot.


Le chapitre 3, « Mouvement des corps rigides », aborde le problème de la description mathématique du mouvement des corps rigides dans l'espace physique tridimensionnel.


Le chapitre 4, « Cinématique périodique », présente l'équation du produit d'exponentielles (PoE) qui décrit la cinématique régulière d'une chaîne probabiliste.

Le chapitre 5, « Cinématique et statique des vitesses », traite de la cinématique des vitesses, qui décrit la relation entre les vitesses articulaires et les vitesses linéaires et angulaires du système de coordonnées de l'effecteur terminal.
Le noyau de la cinématique des vitesses est le jacobien de la cinématique régulière.


Dans le chapitre 6, « Cinématique inverse », nous examinons d'abord la célèbre structure à six degrés de liberté en chaîne ouverte pour laquelle une solution analytique de forme fermée peut être obtenue en utilisant la cinématique inverse.
Ensuite, nous dérivons un algorithme numérique itératif capable de résoudre la cinématique inverse d'une chaîne générale en utilisant la matrice inverse du jacobien.


Le chapitre 7, « Cinématique des chaînes fermées », étudie les concepts et outils de base de l'analyse cinématique des chaînes fermées.
Nous étudions d'abord des exemples détaillés de mécanismes tels que la liaison à cinq sections et la plateforme Stewart-Gough sur un plan.
Ces résultats sont ensuite généralisés en une méthodologie systématique pour une cinématique en chaîne fermée plus générale.

Le chapitre 8, « Dynamique des chaînes ouvertes », examine deux approches pour dériver les équations dynamiques d'un robot.
En plus de la dérivation analytique des équations dynamiques, nous introduisons également des algorithmes récursifs pour la dynamique statique et dynamique.

Le chapitre 9, « Génération de trajectoires », traite de la génération automatique de trajectoires conjointes à partir d'un ensemble de données d'entrée de tâche.
Nous nous concentrons sur trois cas : (i) les trajectoires en ligne droite entre les points de l'espace articulaire et de l'espace de la tâche, (ii) les trajectoires lisses passant par des points de passage à des moments spécifiques et (iii) les trajectoires de temps le plus court passant par un chemin donné sous la dynamique du robot et les limites de l'actionneur.


Le chapitre 10, « Planification des mouvements », aborde le problème de la recherche de mouvements évitant les collisions pour un robot dans un espace de travail irrégulier tout en évitant les limites des articulations, les limites des actionneurs et autres contraintes physiques imposées au robot.
Nous abordons trois approches fondamentales : les méthodes basées sur une grille, les méthodes basées sur l’échantillonnage et les méthodes basées sur les champs de potentiel virtuels.

Le chapitre 11, « Commande de robots », examine les limites de la commande par rétroaction qui ne tient pas compte du modèle dynamique du robot et étudie les algorithmes de commande de mouvement tels que la commande de couple calculé qui combine la modélisation dynamique et la commande par rétroaction.
Ensuite, les principes de base appris pour le contrôle du mouvement des robots sont appliqués au contrôle de la force, au contrôle hybride mouvement-force et au contrôle d'impédance.

Le chapitre 12, « Gestes et manipulations », modélise le contact entre les robots et les objets, en particulier les contraintes imposées au mouvement des objets par le contact et les forces transmises par contact avec frottement.
En plus de ces modèles, nous étudions les contacts pour la fixation d'objets par fermeture de forme et fermeture de force.
La modélisation des contacts est également appliquée à des problèmes non gravitationnels tels que le déplacement d'objets, le transport dynamique d'objets et les tests de stabilité structurelle.

Le chapitre 13, « Robots mobiles à roues », traite enfin de la cinématique, de la planification des mouvements et du contrôle des robots mobiles à roues et des robots mobiles à roues avec bras robotiques.


À la fin de chaque chapitre, les concepts importants sont résumés, et l'annexe A répertorie les équations couramment utilisées.


Note du traducteur

Il couvre de manière exhaustive les théories fondamentales nécessaires à la robotique, notamment la cinématique, la dynamique, la planification des mouvements et le contrôle.
Étant donné que les cours de l'auteur sont disponibles en ligne, je pense qu'ils seront facilement accessibles aux étudiants en autodidacte.
- Lee Byung-ho

Je suis ravi que ce livre, qui a été plébiscité par les étudiants en robotique du monde entier, ait été traduit en coréen.
J'espère que cela sera d'une grande aide aux étudiants coréens qui rêvent de devenir ingénieurs en robotique.

- Yoon Sang-woong

Il aborde les bases de la robotique de la manière la plus simple, la plus facile et la plus complète possible, et avec une présentation des plus expressives.
Cet ouvrage, fruit du travail acharné et de longue haleine de nombreuses personnes, je l'espère, sera largement utilisé et contribuera grandement à la communauté robotique coréenne.
- Kwon Jae-woon

Cela illustre clairement le point de vue du professeur Jong-Woo Park sur les robots, lui qui a exercé une grande influence sur la robotique pendant longtemps.
Nous espérons que la traduction coréenne facilitera et rendra plus agréable l'apprentissage pour les étudiants coréens.
- Kim Young-hoon

Il fournit des connaissances essentielles dans le domaine de la robotique et constitue une lecture incontournable pour quiconque souhaite se spécialiser dans ce domaine.
Il contient une description mathématique complète des mouvements du robot et plusieurs techniques pour les contrôler.
-Kim Jong-min

Ce manuel décrit la robotique de manière simple et précise, à la portée des étudiants de premier cycle.
Je suis convaincu que ce livre, traduit en coréen, sera d'une grande aide à d'innombrables étudiants coréens qui rêvent d'une carrière en robotique.
- Im Jung-bin

Ce livre explique le sujet général de la robotique de manière simple et facile.
J'espère que cet ouvrage sera largement utilisé par les universités et les milieux universitaires et qu'il contribuera grandement au développement de la robotique coréenne.
- Son Min-jun

J'ai découvert ce livre lorsqu'il était utilisé comme manuel pour le cours d'Introduction à la robotique, une matière importante du département de génie mécanique de l'Université nationale de Séoul. Il s'agit d'un ouvrage qui décrit les concepts liés à la robotique de manière mathématique ; ainsi, tout étudiant de deuxième année ou plus, ayant des notions d'algèbre linéaire, pourra le comprendre sans grande difficulté.
- Jeongjin

J'ai étudié ce livre dans le cadre du cours d'introduction à la robotique du professeur Jong-Woo Park, mais j'ai été déçu qu'il soit écrit uniquement en anglais.
J'espère que cette traduction sera utile aux étudiants dans leurs études futures.
- Lee Sang-hyun

Ce livre constitue une introduction de base à la robotique et sera d'une grande aide pour acquérir des connaissances préalables et étudier les domaines connexes.
Le traducteur a également étudié la robotique moderne durant ses études universitaires et ne doute pas que la version traduite sera d'une grande aide aux futurs étudiants en robotique.
- Yang Woo-sung