全新正版机器人机构学9787111679912机械工业出版社

前言
符号表
第１章　绪论…………………………………… １
１-１　机器人的起源与发展 …………………… １
１-２　机器人机构学的诞生 …………………… ３
１-３　机器人机构学的主要研究内容 ………… ５
１-４　章节安排与内容导读 …………………… ６
习题……………………………………………… ８
第２章　数学基础 …………………………… ９
２-１　坐标系与三维向量的运算 ……………… ９
２-１-１　坐标系与点的坐标表示 …………… ９
２-１-２　三维向量及其运算………………… １０
２-２　矩阵与线空间………………………… １２
２-２-１　矩阵及其运算……………………… １２
２-２-２　线空间与线变换……………… １４
２-２-３　雅可比的概念……………………… １４
２-３　线几何…………………………………… １５
２-３-１　欧几里得几何、影几何与齐次坐标………１５
２-３-２　线矢量……………………………… １６
２-３-３　格拉斯曼线几何…………………… １８
２-４　旋量与旋量系…………………………… １９
２-４-１　旋量、线矢量与偶量……………… １９
２-４-２　旋量的基本运算…………………… ２０
２-４-３　旋量系……………………………… ２１
　扩展阅读文献 ………………………………… ２３
　习题 …………………………………………… ２４
第３章　位形空间与刚体运动 …………… ２５
３-１　位形空间………………………………… ２５
３-２　刚体位姿的描述………………………… ２８
３-３　刚体运动与刚体变换…………………… ３２
３-３-１　坐标 （系）映…………………… ３２
３-３-２　典型的刚体运动与刚体变换……… ３６
３-３-３　复合变换…………………………… ４２
３-３-４　自由矢量的变换…………………… ４５
３-４　刚体姿态的描述方法……………… ４６
３-４１　欧拉角 （Ｅｕｌｅｒａｎｇｌｅ） ……………４６
３-４-２　ＲＰＹ角 …………………………… ５０
３-４-３　等效轴角 ………………………… ５２
３-４-４　单位四元数………………………… ５６
３-４-５　不同姿态描述之间的对比及映关系总结………６０
３-５　运动旋量与刚体运动…………………… ６１
３-５-１　基于等效轴角表示的齐次变换推导…………………… ６１
３-５-２　螺旋运动与螺旋变换……………… ６６
３-６　刚体速度………………………………… ７０
３-６-１　线速度、角速度的描述及物理意义……………………… ７０
３-６-２　刚体速度的描述与速度旋量……… ７２
３-７　力旋量…………………………………… ７５
３-７-１　力旋量的定义……………………… ７５
３-７-２　约束力旋量………………………… ７７
３-８　本章小结………………………………… ７９
　扩展阅读文献 ………………………………… ８０
　习题 …………………………………………… ８０
第４章　常用机器人机构 ………………… ８４
４-１　机器人机构的基本组成………………… ８４
４-１-１　机构的基本组成元素：构件与运动副……… ８４
４-１-２　运动链、机构与机器人…………… ８７
４-１-３　机器人机构的表示………………… ８８
　４２　机器人机构的分类……………………… ９０
　４３　串联机器人机构………………………… ９１
　　４３１　手臂机构…………………………… ９２
　　４３２　手腕机构…………………………… ９４
　　４３３　机器人手爪………………………… ９７
　４４　并／混联机器人机构 …………………… ９９
　４５　移动机器人机构 ……………………… １０４
Ⅵ　机器人机构学
　　４５１　轮式移动机器人机构 …………… １０５
　　４５２　足式移动机器人机构 …………… １０７
　４６　驱动、传动机构 ……………………… １１０
　　４６１　常用的驱动器 …………………… １１０
　　４６２　传动机构与机器人用减速器 …… １１１
　４７　与机器人机构相关的能描述 ……… １１４
　４８　本章小结 ……………………………… １１７
　扩展阅读文献………………………………… １１７
　习题…………………………………………… １１８
第５章　自由度与运动模式分析 ……… １２３
　５１　与自由度相关的基本概念 …………… １２３
　５２　自由度计算公式 ……………………… １２６
　５３　自由度与过约束分析 ………………… １３０
　　５３１　旋量理论的线图描述方法 ……… １３０
　　５３２　自由度与约束分析 ……………… １３６
　５４　机器人的运动模式 …………………… １４４
　　５４１　机器人位形空间的位移流形
描述 ……………………………… １４４
　　５４２　运动模式分析 …………………… １４７
　　５４３　输入选取与多运动模式机构 …… １５４
　５５　奇异位形 ……………………………… １５６
　５６　本章小结 ……………………………… １５８
　扩展阅读文献………………………………… １５９
　习题…………………………………………… １５９
第６章　构型综合 ………………………… １６５
　６１　构型综合方法概述 …………………… １６５
　　６１１　枚举法 …………………………… １６５
　　６１２　演化法 …………………………… １６６
　　６１３　组合法 …………………………… １７１
　　６１４　运动综合法 ……………………… １７２
　　６１５　约束综合法 ……………………… １７２
　　６１６　方法 ………………………… １７３
　６２　基于图谱法的构型综合 ……………… １７５
　　６２１　总体思路和一般步骤 …………… １７５
　　６２２　构型综合实例 …………………… １８０
　６３　基于旋量理论的约束综合法 ………… １８７
　　６３１　一般步骤 ………………………… １８７
　　６３２　构型综合举例 …………………… １８８
　６４　本章小结 ……………………………… １９５
　扩展阅读文献………………………………… １９６
　习题…………………………………………… １９６
第７章　机器人运动学基础……………… １９８
　７１　运动学分析的主要任务及意义 ……… １９８
　７２　位移分析的基本原理与方法 ………… １９９
　　７２１　基本原理：闭环方程 …………… １９９
　　７２２　基本方法：解析法与数值法 …… ２０１
　７３　ＤＨ参数法与串联机器人的正运动
学求解 ………………………………… ２０３
　　７３１　ＤＨ参数法的由来 ……………… ２０３
　　７３２　前置坐标系下的 ＤＨ参数法 …… ２０４
　　７３３　前置坐标系下的 ＤＨ矩阵 ……… ２０７
　　７３４　基于改进ＤＨ参数法的串联机
器人位移分析 …………………… ２０９
　　７３５　标准ＤＨ参数法与串联机器人
的正向运动学求解 ……………… ２１２
　７４　串联机器人的位移反解 ……………… ２１７
　７５　串联机器人位移求解的指数积公式 … ２２３
　　７５１　位移正解的指数积公式 ………… ２２３
　　７５２　位移反解的指数积公式 ………… ２２９
　７６　串联机器人的工作空间 ……………… ２３５
　７７　并联机器人的位移分析 ……………… ２３６
　　７７１　求解方法概述 …………………… ２３６
　　７７２　典型实例分析 …………………… ２３７
　７８　本章小结 ……………………………… ２５０
　扩展阅读文献………………………………… ２５１
　习题…………………………………………… ２５２
第８章　基于速度雅可比的能评 … ２５６
　８１　速度雅可比的定义 …………………… ２５６
　８２　串联机器人速度雅可比的计算方法 … ２５８
　　８２１　微分变换法 ……………………… ２５８
　　８２２　基于 ＰｏＥ公式的求解方法 ……… ２６１
　　８２３　螺旋运动方程法 ………………… ２６５
　　８２４　参考坐标系的选择 ……………… ２６６
　８３　并联机器人速度雅可比的计算
方法 …………………………………… ２６７
　　８３１　位移方程直接求导法 …………… ２６７
　　８３２　旋量法 …………………………… ２６８
　８４　基于速度雅可比的机器人奇异
分析 …………………………………… ２７０
　　８４１　串联机器人的奇异分析 ……… ２７０
目　　录Ⅶ　
　　８４２　并联机器人的奇异分析 ……… ２７３
　８５　基于速度雅可比的机器人灵巧度
分析 …………………………………… ２７６
　　８５１　条件数 …………………………… ２７６
　　８５２　可操作度与可操作度椭球 ……… ２７７
　８６　本章小结 ……………………………… ２７９
　扩展阅读文献………………………………… ２７９
　习题…………………………………………… ２８０
第９章　基于运动／力交互特的能
评价………………………………… ２８３
　９１　运动／力传递特……………………… ２８３
　　９１１　传递与约束力旋量的计算 ……… ２８４
　　９１２　输入与输出运动旋量的计算 …… ２８６
　　９１３　运动与力的传递关系 …………… ２８９
　　９１４　运动与力旋量空间 ……………… ２９０
　９２　运动／力传递和约束能评指标…… ２９３
　　９２１　运动／力传递能评指标……… ２９３
　　９２２　运动／力约束能评指标……… ３００
　　９２３　综合分析实例 …………………… ３０４
　９３　基于运动／力传递能的机构奇异
分析 …………………………………… ３０８
　　９３１　奇异机理及分类 ………………… ３０８
　　９３２　基于运动／力传递能的奇异
分析 ……………………………… ３０８
　９４　本章小结 ……………………………… ３１４
　扩展阅读文献………………………………… ３１５
　习题…………………………………………… ３１５
第１０章　运动学优化设计 ……………… ３１７
　１０１　两种常用的运动学优化设计方法…… ３１７
　　１０１１　基于目标函数的运动学优化设
计方法 …………………………… ３１７
　　１０１２　基于能图谱的运动学优化设
计方法 …………………………… ３２０
　１０２　机器人机构的尺度综合……………… ３２４
　　１０２１　设计指标 ………………………… ３２４
　　１０２２　般程 ………………………… ３２６
　　１０２３　设计实例 ………………………… ３２７
　１０３　本章小结……………………………… ３３２
　扩展阅读文献………………………………… ３３３
　习题…………………………………………… ３３３
第１１章　机器人静力学与静刚度
分析 ……………………………… ３３５
　１１１　机器人静力学与静刚度分析的主要
任务与意义…………………………… ３３５
　１１２　静力平衡方程………………………… ３３６
　１１３　静力雅可比矩阵……………………… ３４１
　　１１３１　静力雅可比矩阵的定义 ………… ３４１
　　１１３２　力椭球 …………………………… ３４３
　　１１３３　静力雅可比与速度雅可比之间
的对偶 ………………………… ３４５
　１１４　柔度与变形…………………………… ３４６
　　１１４１　刚度与柔度 ……………………… ３４６
　　１１４２　基于旋量理论的空间柔度矩阵
建模 ……………………………… ３４７
　　１１４３　柔度矩阵的坐标变换 …………… ３４８
　１１５　刚机器人的静刚度分析…………… ３５０
　　１１５１　串联机器人的静刚度映 ……… ３５０
　　１１５２　并联机器人的静刚度映 ……… ３５１
　　１１５３　柔度矩阵与力椭球 ……………… ３５２
　１１６　柔机器人的静刚度分析…………… ３５３
　１１７　本章小结……………………………… ３５７
　扩展阅读文献………………………………… ３５７
　习题…………………………………………… ３５８
第１２章　机器人动力学基础 …………… ３６１
　１２１　研究机器人动力学的目的与意义…… ３６１
　１２２　刚体的惯…………………………… ３６１
　１２３　基于拉格朗日方程的机器人动力学
建模…………………………………… ３６６
　　１２３１　一般质点系的拉格朗日
方程 ……………………………… ３６６
　　１２３２　串联机器人的拉格朗日方程 …… ３６７
　　１２３３　基于ＰｏＥ公式的机器人动力
学方程 …………………………… ３７５
　１２４　基于牛顿欧拉方程的动力学建模 … ３８０
　　１２４１　一般刚体的牛顿欧拉方程 …… ３８０
　　１２４２　前置坐标系下串联机器人的牛
顿欧拉方程 …………………… ３８２
　　１２４３　后置坐标系下串联机器人的牛
顿欧拉方程 …………………… ３９１
　１２５　本章小结……………………………… ３９４
Ⅷ　机器人机构学
　扩展阅读文献………………………………… ３９５
　习题…………………………………………… ３９５
第１３章　柔机器人机构学基础 ……… ３９７
　１３１　柔机器人机构及其应用…………… ３９７
　　１３１１　用于精密工程领域的柔工
作台 ……………………………… ３９８
　　１３１２　柔仿机器人 ………………… ３９９
　１３２　自由度分析…………………………… ４０３
　　１３２１　柔度向自由度的等效映 ……… ４０３
　　１３２２　基于特征柔度矩阵的自由度
分析 ……………………………… ４０５
　　１３２３　基于图谱法的自由度分析 ……… ４０８
　１３３　图谱化构型综合……………………… ４１１
　１３４　运动学分析…………………………… ４１９
　　１３４１　基本柔单元的伪刚体模型 …… ４１９
　　１３４２　基于伪刚体模型法的柔机器人机构
运动学分析 ……………………… ４２２
　１３５　动力学分析…………………………… ４２７
　　１３５１　常用动力学建模方法概述 ……… ４２８
　　１３５２　基于集中参数法的动力学
建模 ……………………………… ４２９
　　１３５３　多轴精密柔机器人机构的动力
学建模 …………………………… ４３３
　１３６　连续体机器人运动学………………… ４３５
　　１３６１　概述 ……………………………… ４３５
　　１３６２　运动学正解 ……………………… ４３７
　　１３６３　运动学反解 ……………………… ４４４
　　１３６４　算例验 ………………………… ４４９
　　１３６５　工作空间 ………………………… ４５２
　１３７　本章小结……………………………… ４５４
　扩展阅读文献………………………………… ４５４
　习题…………………………………………… ４５５
第１４章　综合设计实例 ………………… ４５８
　１４１　一般设计流程………………………… ４５８
　１４２　实例一：可实现ＳＣＡＲＡ运动的并联
机器人设计…………………………… ４６０
　　１４２１　应用背景 ………………………… ４６０
　　１４２２　构型设计 ………………………… ４６０
　　１４２３　位移反解 ………………………… ４６３
　　１４２４　能评 ………………………… ４６５
　　１４２５　基于能图谱的尺度综合 ……… ４６７
　　１４２６　样机开发与能测试 …………… ４６９
　１４３　实例二：大行程ＸＹ柔纳米定位
平台的设计…………………………… ４６９
　　１４３１　应用背景及能指标 …………… ４６９
　　１４３２　构型设计 ………………………… ４７０
　　１４３３　参数设计 ………………………… ４７４
　　１４３４　样机设计 ………………………… ４８５
　１４４　本章小结……………………………… ４８７
　扩展阅读文献………………………………… ４８７
　习题…………………………………………… ４８８
参考文献 ……………………………………… ４９０