第1章 緒論 1
1.1 現(xiàn)代機械系統(tǒng) 1
1.1.1 組成 1
1.1.2 機器人設(shè)計的一般過程 2
1.2 機器人機構(gòu)學 2
1.2.1 拓撲結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 主要特點 5
1.2.3 研究的基本問題 5
1.2.4 適用的理論方法 7
1.3 本書主要內(nèi)容、特點與建議 7
1.3.1 主要內(nèi)容 7
1.3.2 特點與建議 8
習題 10
第2章 螺旋理論基礎(chǔ) 11
2.1 點、線、面的齊次表示 12
2.1.1 點的齊次坐標 12
2.1.2 直線的矢量方程 12
2.1.3 平面的矢量方程 15
2.2 點、線、面的相互關(guān)系及兩直線的互矩 17
2.2.1 直線與平面的交點 17
2.2.2 兩平面的交線 18
2.2.3 兩直線的互矩 18
2.2.4 兩直線的交點 19
2.2.5 兩直線的公法線 20
2.3 線矢量及螺旋 21
2.4 螺旋的代數(shù)運算 23
2.4.1 螺旋的數(shù)乘運算 23
2.4.2 兩螺旋的加法運算 24
2.4.3 兩螺旋的互易積 25
2.5 剛體的瞬時螺旋運動 25
2.5.1 剛體的瞬時轉(zhuǎn)動 25
2.5.2 剛體的瞬時移動 26
2.5.3 剛體的運動合成 27
2.6 剛體上作用的力螺旋 29
2.6.1 剛體上的作用力 29
2.6.2 剛體上作用的力偶 30
2.6.3 剛體上作用力的合成 30
習題 33
第3章 螺旋的相關(guān)性和相逆性 34
3.1 螺旋系及其基本定理 34
3.1.1 基本定義 34
3.1.2 螺旋系串聯(lián)定理 35
3.1.3 單回路運動鏈的螺旋方程 35
3.1.4 螺旋系并聯(lián)定理 36
3.2 螺旋的相關(guān)性 36
3.2.1 螺旋相關(guān)性定義 36
3.2.2 秩判定方法 37
3.2.3 幾何條件判定方法 37
3.3 串聯(lián)機器人螺旋運動方程 44
3.4 螺旋的相逆性 46
3.4.1 反螺旋的定義 46
3.4.2 反螺旋系 49
3.4.3 反螺旋和被約束的運動 56
3.4.4 約束線矢力作用下存在的特殊轉(zhuǎn)動 58
習題 64
第4章 串聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合 65
4.1 串聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征 65
4.1.1 串聯(lián)機器人機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成及其符號表示 65
4.1.2 串聯(lián)機器人機構(gòu)的活動度公式 68
4.1.3 串聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征矩陣 68
4.2 串聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征方程 71
4.2.1 運動螺旋的矩陣表示 71
4.2.2 運動副的運動輸出特征矩陣 72
4.2.3 串聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征方程求解 74
4.3 串聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征矩陣運算 75
4.3.1 運動輸出特征矩陣運算規(guī)則 75
4.3.2 運算示例 77
4.3.3 運動副軸線特殊配置類型及其運動輸出特征 79
4.4 串聯(lián)機器人機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)綜合 82
4.4.1 拓撲結(jié)構(gòu)綜合主要步驟 82
4.4.2 拓撲結(jié)構(gòu)綜合示例 83
4.4.3 串聯(lián)機器人機構(gòu)的拓撲結(jié)構(gòu)類型 87
習題 89
第5章 單回路機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合 91
5.1 單回路機器人機構(gòu)過約束性及其分類 91
5.2 過約束回路秩的判定 93
5.2.1 基本原理 93
5.2.2 求秩示例 94
5.3 單回路機器人機構(gòu)的活動度與運動副特性 96
5.3.1 活動度公式 96
5.3.2 消極運動副及其判定 97
5.3.3 主動副及其判定 99
5.4 一般過約束回路拓撲結(jié)構(gòu)綜合 100
5.4.1 基本原理 100
5.4.2 拓撲結(jié)構(gòu)綜合主要步驟 100
5.4.3 一般過約束回路拓撲結(jié)構(gòu)類型 103
5.5 特殊過約束回路研究簡介 104
5.5.1 特殊過約束回路主要特點 104
5.5.2 主要研究方法 105
5.5.3 典型特殊過約束回路及其存在條件 105
習題 107
第6章 并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)特征與綜合 108
6.1 并聯(lián)機器人機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成 108
6.1.1 并聯(lián)機器人機構(gòu)結(jié)構(gòu)分解 108
6.1.2 支路基本類型 109
6.1.3 并聯(lián)機器人機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的符號表示 111
6.2 機構(gòu)活動度 111
6.2.1 活動度公式 111
6.2.2 虛約束類型及其判定 113
6.2.3 消極運動副及其判定 115
6.3 并聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出 116
6.3.1 并聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征矩陣 116
6.3.2 并聯(lián)機器人機構(gòu)運動輸出特征方程 117
6.3.3 運動輸出特征矩陣的確定 119
6.3.4 支路運動副在靜平臺的配置 122
6.4 多回路機構(gòu)耦合度 123
6.4.1 多回路機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成 123
6.4.2 運動鏈約束度與機構(gòu)耦合度 123
6.4.3 基本運動鏈及其判定 126
6.5 活動度類型與控制解耦原理 128
6.5.1 活動度類型及判定 128
6.5.2 運動輸入-輸出控制解耦原理 129
6.6 主動副位置及其判定 130
6.6.1 主動副數(shù)目 130
6.6.2 主動副判定準則 131
6.7 并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合方法 132
6.7.1 基本方法與功能要求 132
6.7.2 拓撲結(jié)構(gòu)綜合的一般過程 133
習題 134
第7章 3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合與分類 135
7.1 支路結(jié)構(gòu)類型與支路組合 135
7.1.1 單開鏈支路結(jié)構(gòu)類型 135
7.1.2 混合單開鏈支路結(jié)構(gòu)類型 136
7.1.3 支路組合方案 139
7.2 3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合 140
7.2.1 支路為單開鏈的拓撲結(jié)構(gòu)綜合 140
7.2.2 支路為混合單開鏈的拓撲結(jié)構(gòu)綜合 146
7.3 3T-0R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)類型及其分類 149
7.3.1 拓撲結(jié)構(gòu)基本類型及其擴展 149
7.3.2 基于瞬時運動輸出特性的拓撲結(jié)構(gòu)類型 154
7.3.3 拓撲結(jié)構(gòu)特征及其分類 158
習題 158
第8章 0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合與分類 159
8.1 支路結(jié)構(gòu)類型與支路組合 159
8.1.1 單開鏈支路結(jié)構(gòu)類型 159
8.1.2 混合單開鏈支路結(jié)構(gòu)類型 161
8.1.3 支路組合方案 163
8.2 0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)綜合 163
8.2.1 支路僅為單開鏈的拓撲結(jié)構(gòu)綜合 163
8.2.2 支路有混合單開鏈的拓撲結(jié)構(gòu)綜合 168
8.3 0T-3R并聯(lián)機器人機構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)類型及其分類 173
8.3.1 拓撲結(jié)構(gòu)類型 173
8.3.2 拓撲結(jié)構(gòu)特征及其分類 176
習題 177
第9章 移動機器人的運動機構(gòu) 178
9.1 概述 178
9.2 運動的關(guān)鍵問題 180
9.3 腿式移動機器人 181
9.3.1 腿的數(shù)目 182
9.3.2 單腿的自由度 182
9.3.3 步態(tài)規(guī)劃 183
9.3.4 運動機構(gòu) 185
9.4 輪式移動機器人 195
9.4.1 輪子的類型 195
9.4.2 常見的輪式移動機器人底盤結(jié)構(gòu)(運動機構(gòu)形式) 196
9.4.3 設(shè)計所考慮的關(guān)鍵問題 199
9.5 輪腿混合移動機器人 201
習題 203
參考文獻 204