機器人機構創新設計

前言
第1章緒論1
11引言1
12機器人機構學2
121機器人的問世與發展2
122機構學與數學、力學3
123機器人機構學的研究內容5
13機器人機構的分類5
131串聯機構6
132並聯機構7
133混聯機構12
14機器人機構的創新設計13
141構型創新13
142運動學分析與設計14
143動力學優化15
15全書架構與章節安排15
習題16
參考文獻16
第2章常用數學工具及比較18
21引言18
22機器人機構的有限運動和瞬時運動18
221李群與李代數理論19
222Chasles定理和Mozzi定理20
223機構的有限運動李群SE(3)20
224機構的瞬時運動李代數se(3)21
23矩陣李群和李代數22
231矩陣李群及矩陣乘法23
232矩陣李代數及矩陣李括號24
233矩陣李群與李代數間的映射25
24對偶四元數和純對偶四元數26
241對偶四元數及四元數乘法26
242純對偶四元數及四元數李括號28
243對偶四元數與純對偶四元數間的
映射28
25有限旋量和瞬時旋量29
251有限旋量及旋量三角29
252瞬時旋量及旋量叉積31
253有限旋量與瞬時旋量間的映射32
26數學工具比較32
261數學工具之間的代數關聯與
轉換32
262對偶四元數乘法與旋量三角33
263代數結構與李群表示論35
27本章小結42
習題42
參考文獻43
第3章有限瞬時旋量理論45
31引言45
32有限瞬時旋量微分映射45
321單自由度旋量微分映射46
322解耦多自由度旋量微分映射46
323非解耦多自由度旋量微分映射47
324基於旋量微分的機器人機構
建模49
33機器人機構有限運動的旋量模型51
331關節有限運動建模52
332串聯機構有限運動建模54
333並聯機構有限運動建模54
34機器人機構瞬時運動的旋量模型55
341關節瞬時運動建模55
342串聯機構瞬時運動建模61
343並聯機構瞬時運動建模63
35機器人機構力的旋量模型65
351關節力建模68
352串聯機構力建模71
353並聯機構力建模72
36機器人機構的拓撲與性能建模75
361經典串聯、並聯機構建模算例75
362構型與性能創新設計87
37本章小結88
習題89
參考文獻90
第4章機器人機構的構型綜合92
41引言92
42構型綜合的有限旋量方法93
421構型綜合的通用流程93
422運動模式的解析表征95
423支鏈運動的等效變換108
424支鏈的幾何裝配條件116
43轉動軸線固定類機構的構型綜合117
431具有一個固定軸線的nT1R
機構118
432平面運動G群機構算例119
433具有兩個固定軸線的nT2R
機構121
434雙熊夫利運動XX流形機構
算例123
44轉動軸線變化類機構的構型綜合130
441具有一個可變軸線的nT1R
機構130
4421R1T雙鏈並聯機構與3T1R並聯
機構算例131
443具有一個可變軸線的nT2R
機構135
4443T2R串聯機構與1T2R類Exechon
並聯機構算例137
445具有兩個可變軸線的nT2R
機構142
4462R雙鏈並聯機構與1T2R類Z3
並聯機構算例143
45曲面/曲線平動機構的構型綜合145
451具有二次曲面平動的2TnR
機構145
452環面與螺旋面並聯機構算例148
453具有空間曲線平動的1TnR
機構155
454圓錐曲線雙鏈並聯機構算例155
46本章小結159
習題159
參考文獻160
第5章運動學建模與分析162
51引言162
52位移建模與分析162
521串聯機構位移建模的有限旋量
方法162
522串聯機構位移建模的DH參數
方法167
523並聯機構位移建模的有限旋量
方法170
524並聯機構位移建模的閉環向量
方程179
53速度建模與分析180
531串聯機構速度建模180
532並聯機構速度建模181
533奇異性分析186
54工作空間分析189
541姿態工作空間190
542位置工作空間191
543邊界搜索法192
55本章小結195
習題196
參考文獻198
第6章靜力學建模與分析200
61引言200
62靜剛度矩陣與柔度矩陣200
621m自由度虛彈簧201
622剛/柔度矩陣的坐標變換205
63靜力與變形映射關系208
631串聯機構靜力與變形映射208
632並聯機構靜力與變形映射210
64靜剛度建模與分析212
641串聯機構靜剛度建模212
642並聯機構靜剛度建模214
65本章小結225
習題225
參考文獻227
第7章動力學建模與分析228
71引言228
72剛體的慣性228
721質量與質心228
722慣性矩陣與轉動慣量229
73構件質心的速度232
731關節速度232
732串聯機構構件質心的速度236
733並聯機構構件質心的速度239
74構件質心的加速度242
741關節加速度242
742串聯機構構件質心的加速度244
743並聯機構構件質心的加速度247
75動力學建模與分析248
751串聯機構動力學建模249
752並聯機構動力學建模252
76本章小結257
習題257
參考文獻259
第8章機器人機構性能優化設計261
81引言261
82性能評價指標261
821運動學性能評價指標261
822靜力學性能評價指標268
823動力學性能評價指標273
83多目標優化275
831參數定義276
832性能合作均衡優選277
833多目標優化一般流程278
84性能優化設計實例280
8416PUS並聯機器人優化設計280
842變軸線1T2R並聯機器人優化
設計282
85本章小結286
習題286
參考文獻287
第9章機器人機構創新設計實例289
91引言289
92機器人機構創新設計一般流程289
93實例一：二轉動自由度並聯機器人291
931應用場景291
932構型綜合292
933性能建模294
934優化設計301
94實例二：五自由度並聯機器人305
941應用場景305
942構型綜合306
943性能建模307
944優化設計311
95本章小結314
習題315
參考文獻315