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连杆与机器人机构学


作者:
高峰 何俊 齐臣坤 陈卫星 郑浩 著
定价:
89.00元
版面字数:
340.00千字
开本:
特殊
装帧形式:
精装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2026-01-03
ISBN:
978-7-04-065986-3
物料号:
65986-00
出版时间:
2026-03-24
读者对象:
高等教育
一级分类:
机械/能源类
二级分类:
机械设计制造及其自动化/机械工程/机械电子工程专业课
三级分类:
机器人技术基础

本书首先介绍了机构学在构型综合、性能评价、尺度综合等方面的研究发展现状,接着介绍了机构的自由度计算与末端特征分类;其次依照由平面连杆机构到空间多连杆机构再到机器人机构的思路,依次介绍了复数向量法及平面连杆机构运动学、矩阵方法及空间连杆机构运动学,以及串联与并联机器人机构的运动学、动力学、精度与标定、尺度综合;最后介绍了连杆与机器人机构的应用,具体包括空间弱碰撞对接运动模拟器、高精度宏微并联调姿平台和足式机器人。

本书可作为机械工程专业高年级本科生或研究生的教学参考书,也可供从事机械设计及理论研究的科技人员阅读和参考。

  • 前辅文
  • 第1章 绪论
    • 1.1 机构学发展概述
    • 1.2 机构构型综合
    • 1.3 机构性能评价
    • 1.4 机构尺度综合
    • 1.5 机构动力学
  • 第2章 机构的自由度与末端特征
    • 2.1 机构的自由度
      • 2.1.1 自由度计算的发展历程
      • 2.1.2 运动副
      • 2.1.3 空间开链机构的自由度
      • 2.1.4 多支链闭环机构的自由度
    • 2.2 机器人末端特征的描述
    • 2.3 全完整性末端转动特征的分类
    • 2.4 非完整性末端转动特征的分类
      • 2.4.1 四维的第二类GF集
      • 2.4.2 三维的第二类GF集
      • 2.4.3 二维和一维的第二类GF集
    • 2.5 部分完整性末端转动特征的分类
    • 2.6 双末端并联协作机器人的构型综合
      • 2.6.1 双末端输出特征求和定理
      • 2.6.2 双末端并联协作机器人转动特征的完整性
    • 2.7 机器人构型的分类
  • 第3章 平面连杆机构运动学
    • 3.1 复数向量
      • 3.1.1 位移
      • 3.1.2 速度和加速度
    • 3.2 铰链四杆机构的运动学分析
      • 3.2.1 位移分析
      • 3.2.2 速度分析
      • 3.2.3 加速度分析
    • 3.3 曲柄滑块机构的运动学分析
      • 3.3.1 位移分析
      • 3.3.2 速度和加速度分析
    • 3.4 导杆机构的运动学分析
      • 3.4.1 位移分析
      • 3.4.2 速度分析
      • 3.4.3 加速度分析
    • 3.5 多连杆机构的运动学分析
      • 3.5.1 位移分析
      • 3.5.2 速度分析
      • 3.5.3 加速度分析
  • 第4章 空间机构运动学的数学基础
    • 4.1 空间刚体的旋转矩阵
      • 4.1.1 绕单一直角坐标轴的旋转
      • 4.1.2 绕固定直角坐标轴的系列旋转
      • 4.1.3 绕动坐标轴的系列旋转
      • 4.1.4 绕空间任意轴的旋转
    • 4.2 空间刚体的位移矩阵
      • 4.2.1 用旋转矩阵描述刚体位移
      • 4.2.2 用螺旋位移矩阵描述刚体位移
      • 4.2.3 刚体位移矩阵的逆
    • 4.3 空间坐标变换
      • 4.3.1 共原点的坐标变换
      • 4.3.2 不共原点的坐标变换
      • 4.3.3 D–H坐标变换矩阵
    • 4.4 旋转矩阵和位移矩阵的微分
      • 4.4.1 旋转矩阵的微分
      • 4.4.2 位移矩阵的微分
    • 4.5 空间RC机构的运动学分析
      • 4.5.1 位移分析
      • 4.5.2 速度分析
      • 4.5.3 加速度分析
  • 第5章 空间四杆机构运动学
    • 5.1 空间RSSR机构的运动学分析
      • 5.1.1 位移分析
      • 5.1.2 速度分析
      • 5.1.3 加速度分析
    • 5.2 空间RRSS机构的运动学分析
      • 5.2.1 位移分析
      • 5.2.2 速度分析
      • 5.2.3 加速度分析
    • 5.3 空间RCCC机构运动学分析
      • 5.3.1 位移分析
      • 5.3.2 速度分析
      • 5.3.3 加速度分析
  • 第6章 串联机器人运动学
    • 6.1 少自由度串联机器人的位姿分析
      • 6.1.1 平面3R机器人的位姿分析
      • 6.1.2 SCARA机器人的位姿分析
    • 6.2 六自由度工业机械臂的位姿分析
      • 6.2.1 运动学正解
      • 6.2.2 运动学逆解
    • 6.3 六自由度协作机器人的位姿分析
      • 6.3.1 运动学正解
      • 6.3.2 运动学逆解
    • 6.4 一般6R机构的位姿分析
    • 6.5 空间七自由度串联机器人的位姿分析
      • 6.5.1 运动学正解
      • 6.5.2 运动学逆解
    • 6.6 串联机器人的速度分析
      • 6.6.1 雅可比矩阵
      • 6.6.2 末端连杆的角速度
      • 6.6.3 末端连杆的线速度
      • 6.6.4 末端速度与关节速度的映射关系
    • 6.7 串联机器人的加速度分析
      • 6.7.1 Hessian矩阵
      • 6.7.2 末端加速度与关节速度、加速度的映射关系
  • 第7章 并联机器人运动学
    • 7.1 二自由度并联机器人的位姿分析
      • 7.1.1 2-PP并联机构
      • 7.1.2 RP-RH并联机构
    • 7.2 三自由度并联机器人的位姿分析
      • 7.2.1 3-RRR并联机构
      • 7.2.2 3-PRS并联机构
    • 7.3 六自由度并联机器人的位姿分析
    • 7.4 串并混联机器人的位姿与速度分析
      • 7.4.1 等效串联机构的位姿分析
      • 7.4.2 并联部分的位姿分析
      • 7.4.3 速度分析
    • 7.5 并联机器人速度和加速度的一般解法
      • 7.5.1 一般6-6R并联机构
      • 7.5.2 1-UP&2-UPS并联机构
    • 7.6 多末端组合机构的运动学分析
      • 7.6.1 6-PUS与3-RRR组合构成的九自由度平台
      • 7.6.2 6-PUS与2-PP组合构成的八自由度平台
      • 7.6.3 3-PRS与3-RRR组合构成的六自由度平台
      • 7.6.4 3-PRS与2-PP组合构成的五自由度平台
      • 7.6.5 RP-RH与3-RRR组合构成的五自由度平台
      • 7.6.6 RP-RH与2-PP组合构成的四自由度平台
  • 第8章 机构动力学
    • 8.1 平面多连杆机构的动力学分析
      • 8.1.1 质心速度和加速度
      • 8.1.2 运动部件受力分析
      • 8.1.3 动力学模型
    • 8.2 串联机器人机构的动力学分析
      • 8.2.1 连杆的质量属性
      • 8.2.2 牛顿方程和欧拉方程
      • 8.2.3 动力学迭代方程
    • 8.3 混联机器人机构的动力学分析
      • 8.3.1 串联部分动力学分析
      • 8.3.2 并联平台负载计算
      • 8.3.3 并联部分动力学分析
  • 第9章 机构精度与标定
    • 9.1 机构的精度
      • 9.1.1 标量精度
      • 9.1.2 向量精度
      • 9.1.3 速度和加速度精度
    • 9.2 平面复杂多连杆机构的精度
      • 9.2.1 误差建模
      • 9.2.2 灵敏度分析
      • 9.2.3 标定实验
    • 9.3 空间6R串联机构的精度
      • 9.3.1 误差建模
      • 9.3.2 标定实验
    • 9.4 空间串并混联机构的精度
      • 9.4.1 等效串联机构误差建模
      • 9.4.2 整机误差建模
      • 9.4.3 标定实验
  • 第10章 机构尺寸综合
    • 10.1 性能评价指标的数学基础
      • 10.1.1 矩阵的条件数
      • 10.1.2 解耦与各向同性
      • 10.1.3 向量极值
    • 10.2 速度、承载和刚度的评价指标
      • 10.2.1 速度的评价指标
      • 10.2.2 承载的评价指标
      • 10.2.3 刚度的评价指标
    • 10.3 并联机器人机构的空间模型
      • 10.3.1 平面二自由度并联机器人
      • 10.3.2 平面三自由度并联机器人
      • 10.3.3 Delta并联机器人
    • 10.4 并联六维力传感器的尺寸综合
      • 10.4.1 力敏元件结构参数
      • 10.4.2 空间模型
      • 10.4.3 力各向同性
      • 10.4.4 灵敏度
      • 10.4.5 刚度
      • 10.4.6 力传感器样机
  • 第11章 空间弱碰撞对接运动模拟器构型设计
    • 11.1 运动模拟器概述
    • 11.2 空间碰撞对接的地面模拟技术
      • 11.2.1 地面半实物模拟器研究现状
      • 11.2.2 空间碰撞对接的地面半实物模拟技术
    • 11.3 六自由度碰撞模拟机构的构型
      • 11.3.1 需求分析
      • 11.3.2 构型综合
    • 11.4 三自由度交会模拟机构的构型
    • 11.5 空间弱碰撞对接模拟器实物样机
  • 第12章 高精度宏微并联调姿平台构型设计
    • 12.1 高精度定位平台概述
    • 12.2 高精度定位平台的构型
    • 12.3 重载高精度定位平台的构型
      • 12.3.1 需求分析
      • 12.3.2 重载高精度定位平台的双并联构型
      • 12.3.3 重载宏动高精度定位平台的构型
      • 12.3.4 重载微动高精度定位平台的构型
    • 12.4 重载高精度定位平台实物样机
  • 第13章 足式机器人构型设计
    • 13.1 足式机器人概述
    • 13.2 六足机器人腿部构型
    • 13.3 六足机器人整机构型
    • 13.4 六足机器人实物样机
  • 参考文献
  • 索引

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