本書以典型的串、并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)為對象，沿襲傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)研究的三大經(jīng)典主題——結(jié)構(gòu)學(xué)、運動學(xué)、動力學(xué)，展開有關(guān)“型”“性”“度”分析與設(shè)計方面的闡述。
全書共10章。第1章為緒論。第2、3章為全書提供數(shù)理基礎(chǔ)。第4章介紹常見的機(jī)器人機(jī)構(gòu)，為其他各章提供對象。第5章是串聯(lián)機(jī)器人的運動學(xué)基礎(chǔ)理論，主要介紹兩種常用的位移求解方法：一種是基于D-H參數(shù)法的代數(shù)法，另一種是基于指數(shù)積公式的幾何法。第6章主要介紹串聯(lián)機(jī)器人速度雅可比的概念與求解方法，以及幾種典型的基于速度雅可比的性能評價指標(biāo)。第7章簡單介紹少許與并聯(lián)機(jī)器人運動學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識。第5～7章內(nèi)容均屬于機(jī)器人運動學(xué)的研究范疇。第8、9章分別簡要介紹機(jī)器人靜力學(xué)與動力學(xué)的基礎(chǔ)知識，其中也涉及少許剛性、柔性機(jī)器人靜剛度建模的方法。第10章則結(jié)合一個典型案例，給出機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計過程中遵循的一般過程。
本書可作為機(jī)器人工程專業(yè)的高年級本科生教材或研究生教材，也可作為相關(guān)科研人員與工程技術(shù)人員的參考用書。本書配有精美課件，請選用本書的教師登錄機(jī)械工業(yè)出版社教育服務(wù)網(wǎng)(www.cmpedu.com)下載。

前言
符號表
第1章緒論
1.1機(jī)器人的起源與發(fā)展
1.2機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)的誕生
1.3章節(jié)安排與內(nèi)容導(dǎo)讀
習(xí)題
第2章數(shù)學(xué)知識
2.1坐標(biāo)系與三維向量的運算
2.1.1坐標(biāo)系與點的坐標(biāo)表示
2.1.2三維向量及其運算
2.2矩陣與線性空間
2.2.1矩陣及其運算
2.2.2線性空間與線性變換
2.2.3雅可比的概念
2.3*線幾何
2.3.1歐氏幾何、射影幾何與齊次坐標(biāo)
2.3.2線矢量
2.3.3Grassmann線幾何
2.4*旋量與旋量系
2.4.1旋量、線矢量與偶量
2.4.2旋量的基本運算
2.4.3旋量系
本章小結(jié)
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習(xí)題
第3章位姿描述與剛體運動
3.1剛體的位姿描述
3.2剛體運動與剛體變換
3.2.1坐標(biāo)（系）映射
3.2.2典型的剛體運動與剛體變換
3.2.3復(fù)合變換與連續(xù)變換
3.2.4自由矢量的變換
3.3姿態(tài)的其他描述方法
3.3.1歐拉角
3.3.2R-P-Y角
3.3.3等效軸-角
3.3.4單位四元數(shù)
3.3.5不同姿態(tài)描述之間的對比及映射關(guān)系總結(jié)
3.4*運動旋量與剛體運動
3.4.1基于等效軸-角表示的齊次變換推導(dǎo)
3.4.2螺旋運動與螺旋變換
3.5剛體速度
3.5.1線速度、角速度的表示及物理意義
3.5.2*剛體速度的描述與速度旋量
3.6*力旋量
3.6.1力旋量的定義
3.6.2約束力旋量
本章小結(jié)
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習(xí)題
第4章機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.1機(jī)器人機(jī)構(gòu)的基本組成
4.1.1機(jī)構(gòu)的基本組成元素：構(gòu)件與運動副
4.1.2運動鏈、機(jī)構(gòu)與機(jī)器人
4.1.3機(jī)器人機(jī)構(gòu)的表示
4.2機(jī)器人機(jī)構(gòu)的簡單分類
4.3串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.3.1手臂機(jī)構(gòu)
4.3.2手腕機(jī)構(gòu)
4.3.3機(jī)器人手爪
4.4并/混聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.5移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.5.1輪式移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.5.2足式移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)
4.6機(jī)器人的自由度
4.6.1與自由度相關(guān)的幾個基本概念
4.6.2自由度計算公式
4.7驅(qū)動、傳動機(jī)構(gòu)
4.7.1常用的驅(qū)動器
4.7.2傳動機(jī)構(gòu)與機(jī)器人用減速器
4.8與機(jī)器人機(jī)構(gòu)相關(guān)的性能描述
本章小結(jié)
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習(xí)題
第5章串聯(lián)機(jī)器人的位移分析
5.1位移分析的主要任務(wù)及意義
5.2位移分析的基本原理與基本方法
5.2.1基本原理：閉環(huán)方程
5.2.2基本方法：解析法與數(shù)值法
5.3D-H參數(shù)與串聯(lián)機(jī)器人的正運動學(xué)求解
5.3.1D-H參數(shù)法的由來
5.3.2前置坐標(biāo)系下的D-H 參數(shù)
5.3.3前置坐標(biāo)系下的D-H 矩陣
5.3.4基于改進(jìn)D-H 參數(shù)法的串聯(lián)機(jī)器人位移分析
5.3.5標(biāo)準(zhǔn)D-H 參數(shù)法與串聯(lián)機(jī)器人的正運動學(xué)求解
5.4關(guān)節(jié)空間、任務(wù)空間與驅(qū)動空間
5.5串聯(lián)機(jī)器人的位移反解
5.6*串聯(lián)機(jī)器人位移求解的指數(shù)積公式
5.6.1位移正解的指數(shù)積公式
5.6.2位移反解的指數(shù)積公式
5.7機(jī)器人的工作空間
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習(xí)題
第6章串聯(lián)機(jī)器人的速度雅可比與性能評價
6.1速度分析的主要任務(wù)及意義
6.2遞推法計算串聯(lián)機(jī)器人的末端速度
6.3速度雅可比的定義
6.4串聯(lián)機(jī)器人速度雅可比的其他計算方法
6.4.1基于D-H參數(shù)的微分變換法
6.4.2*基于指數(shù)積公式的求解方法
6.4.3*螺旋運動方程
6.4.4*參考坐標(biāo)系的選擇
6.5基于速度雅可比的性能分析與評價
6.5.1奇異性分析
6.5.2靈巧性分析
本章小結(jié)
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習(xí)題
第7章并聯(lián)機(jī)器人運動學(xué)基礎(chǔ)
7.1并聯(lián)機(jī)器人的主要應(yīng)用
7.2并聯(lián)機(jī)器人的位移分析
7.2.1求解方法概述
7.2.2典型實例分析
7.3并聯(lián)機(jī)器人的速度雅可比
7.3.1位移方程直接求導(dǎo)法（直接微分法）
7.3.2*旋量法
7.4并聯(lián)機(jī)器人的奇異性
7.4.1奇異的分類概述
7.4.2奇異的求解方法
本章小結(jié)
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習(xí)題
第8章機(jī)器人靜力學(xué)與靜剛度分析
8.1機(jī)器人靜力學(xué)與靜剛度分析的主要任務(wù)與意義
8.2靜力平衡方程
8.3靜力雅可比
8.3.1靜力雅可比矩陣的定義
8.3.2廣義速度、廣義力與雅可比在不同坐標(biāo)系間的變換
8.3.3力橢球
8.3.4靜力雅可比與速度雅可比之間的對偶性
8.4柔度與變形
8.4.1剛度與柔度
8.4.2*基于旋量理論的空間柔度矩陣建模
8.4.3*柔度矩陣的坐標(biāo)變換
8.5剛性機(jī)器人的靜剛度建模
8.5.1串聯(lián)機(jī)器人的靜剛度映射
8.5.2并聯(lián)機(jī)器人的靜剛度映射
8.5.3柔度矩陣與力橢球
8.6*柔性機(jī)器人的靜剛度建模
本章小結(jié)
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習(xí)題
第9章機(jī)器人動力學(xué)基礎(chǔ)
9.1機(jī)器人動力學(xué)建模的目的與意義
9.2剛體的慣性
9.3基于拉格朗日方程的機(jī)器人動力學(xué)建模
9.3.1一般質(zhì)點系的拉格朗日方程
9.3.2串聯(lián)機(jī)器人的拉格朗日方程
9.3.3*基于指數(shù)積公式的機(jī)器人動力學(xué)方程
9.4基于牛頓-歐拉方程的動力學(xué)建模
9.4.1一般剛體運動的牛頓-歐拉方程
9.4.2前置坐標(biāo)系下串聯(lián)機(jī)器人的牛頓-歐拉公式
9.4.3后置坐標(biāo)系下串聯(lián)機(jī)器人的牛頓-歐拉公式
本章小結(jié)
擴(kuò)展閱讀文獻(xiàn)
習(xí)題
第10章機(jī)器人機(jī)構(gòu)的設(shè)計
10.1一般設(shè)計流程
10.2構(gòu)型設(shè)計
10.2.1枚舉法
10.2.2演化法
10.2.3組合法
10.2.4其他方法
10.3參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化
10.3.1基于目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法
10.3.2基于性能圖譜的優(yōu)化設(shè)計方法
10.4設(shè)計實例：大行程XY柔性納米定位平臺的設(shè)計
10.4.1平臺的應(yīng)用背景及性能指標(biāo)
10.4.2平臺的構(gòu)型設(shè)計
10.4.3平臺的參數(shù)設(shè)計及優(yōu)化
10.4.4樣機(jī)開發(fā)與性能測試
本章小結(jié)
擴(kuò)展閱讀文獻(xiàn)
習(xí)題