第1章 緒論 1
1.1 現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng) 1
1.1.1 組成 1
1.1.2 機(jī)器人設(shè)計(jì)的一般過程 2
1.2 機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué) 2
1.2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 主要特點(diǎn) 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(diǎn)與建議 7
1.3.1 主要內(nèi)容 7
1.3.2 特點(diǎn)與建議 8
習(xí)題 10
第2章 螺旋理論基礎(chǔ) 11
2.1 點(diǎn)、線、面的齊次表示 12
2.1.1 點(diǎn)的齊次坐標(biāo) 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(diǎn)、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(diǎn) 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(diǎn) 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(yùn)算 23
2.4.1 螺旋的數(shù)乘運(yùn)算 23
2.4.2 兩螺旋的加法運(yùn)算 24
2.4.3 兩螺旋的互易積 25
2.5 剛體的瞬時(shí)螺旋運(yùn)動 25
2.5.1 剛體的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動 25
2.5.2 剛體的瞬時(shí)移動 26
2.5.3 剛體的運(yùn)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(xí)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(yùn)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(jī)器人螺旋運(yùn)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(yùn)動 56
3.4.4 約束線矢力作用下存在的特殊轉(zhuǎn)動 58
習(xí)題 64
第4章 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征與綜合 65
4.1 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征 65
4.1.1 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成及其符號表示 65
4.1.2 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的活動度公式 68
4.1.3 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征矩陣 68
4.2 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征方程 71
4.2.1 運(yùn)動螺旋的矩陣表示 71
4.2.2 運(yùn)動副的運(yùn)動輸出特征矩陣 72
4.2.3 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征方程求解 74
4.3 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征矩陣運(yùn)算 75
4.3.1 運(yùn)動輸出特征矩陣運(yùn)算規(guī)則 75
4.3.2 運(yùn)算示例 77
4.3.3 運(yùn)動副軸線特殊配置類型及其運(yùn)動輸出特征 79
4.4 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 82
4.4.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合主要步驟 82
4.4.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合示例 83
4.4.3 串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型 87
習(xí)題 89
第5章 單回路機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征與綜合 91
5.1 單回路機(jī)器人機(jī)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(jī)器人機(jī)構(gòu)的活動度與運(yùn)動副特性 96
5.3.1 活動度公式 96
5.3.2 消極運(yùn)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 100
5.4.1 基本原理 100
5.4.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合主要步驟 100
5.4.3 一般過約束回路拓?fù)浣Y(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(diǎn) 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(xí)題 107
第6章 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征與綜合 108
6.1 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成 108
6.1.1 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)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(jī)器人機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的符號表示 111
6.2 機(jī)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(yùn)動副及其判定 115
6.3 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出 116
6.3.1 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征矩陣 116
6.3.2 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸出特征方程 117
6.3.3 運(yùn)動輸出特征矩陣的確定 119
6.3.4 支路運(yùn)動副在靜平臺的配置 122
6.4 多回路機(jī)構(gòu)耦合度 123
6.4.1 多回路機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成 123
6.4.2 運(yùn)動鏈約束度與機(jī)構(gòu)耦合度 123
6.4.3 基本運(yùn)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(yùn)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(zhǔn)則 131
6.7 并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(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?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合的一般過程 133
習(xí)題 134
第7章 3T-0R并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(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(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 140
7.2.1 支路為單開鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 140
7.2.2 支路為混合單開鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 146
7.3 3T-0R并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型及其分類 149
7.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本類型及其擴(kuò)展 149
7.3.2 基于瞬時(shí)運(yùn)動輸出特性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型 154
7.3.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征及其分類 158
習(xí)題 158
第8章 0T-3R并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(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(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 163
8.2.1 支路僅為單開鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 163
8.2.2 支路有混合單開鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜合 168
8.3 0T-3R并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型及其分類 173
8.3.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型 173
8.3.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征及其分類 176
習(xí)題 177
第9章 移動機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu) 178
9.1 概述 178
9.2 運(yùn)動的關(guān)鍵問題 180
9.3 腿式移動機(jī)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(yùn)動機(jī)構(gòu) 185
9.4 輪式移動機(jī)器人 195
9.4.1 輪子的類型 195
9.4.2 常見的輪式移動機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)(運(yùn)動機(jī)構(gòu)形式) 196
9.4.3 設(shè)計(jì)所考慮的關(guān)鍵問題 199
9.5 輪腿混合移動機(jī)器人 201
習(xí)題 203
參考文獻(xiàn) 204