机器人机构学

图书标准信息

• 作者 刘辛军 于靖军 (英)孔宪文
• 出版社 机械工业出版社
• 出版时间 2021-08
• 版次 1
• ISBN 9787111679912
• 定价 98.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 508页
• 字数 783千字

【内容简介】

本书以经典串、并、混联机器人为主要对象，以“设计”为主线，沿袭传统机构学研究的三个主题——结构学、运动学、动力学，展开相关“型”“性”“度”分析及设计方面的系统讨论。
  全书共14章。第1章为绪论。第2章介绍与本书内容密切相关的数学知识，包括回顾线性代数的主要知识点，以及阐述线几何与旋量理论基础等新内容，为后续各章提供数学基础。第3章介绍位形空间与刚体运动，为后续各章提供物理基础。第4章介绍常用机器人机构，为后续各章提供研究对象。第5、6章主要讲述机器人机构的自由度与运动模式分析以及构型综合，属于机器人结构学的研究范畴。第7～10章的内容属于机器人运动学的研究范畴。第7章是机器人运动学基础，主要介绍常用串、并联机器人位移的正、反解求解方法。第8、9章分别从速度雅可比和运动/力交互特性两个角度对机器人的运动性能进行评价。第10章简单介绍了一些有关机器人运动学尺度综合及优化设计的内容。第11、12章分别简单介绍了机器人静力学（含静刚度）和动力学的基础知识。第13章主要涉及柔性机器人机构学的基本内容，是对刚体机器人机构学研究内容的补充。第14章给出了两个综合设计实例，反映对前述理论方法的应用。
  本书可作为机器人相关专业的本科高年级学生及研究生的教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员的参考用书。

【作者简介】

    于靖军，教授、博士生导师，中国机械工程学会高级会员。1995年和1998年在燕山大学分别获得机械工程学士和硕士学位，2002年在北京航空航天大学获得机械工程博士学位。从2004年开始一直在北京航空航天大学机器人研究所任教。主要研究方向是机器人机构学、柔性机构与智能结构，以及与运动几何学相关的领域。著有《机械装置的图谱化创新设计》《柔性设计：柔性机构的分析与综合》，主编《机械原理》《机器人机构学的数学基础》等教材。,    刘辛军，清华大学长聘教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者、教育部“长江学者”特聘教授、国家“万人计划”领军人才。现任国际机构学与机器科学联合会（IFToMM）中国委员会主席。出版著作《并联机器人机构学基础》等。,    孔宪文，英国赫瑞瓦特大学工程与物理学院副教授。现任美国机械工程师学会（ASME）机构学与机器人技术委员会委员等。出版著作Type Synthesis of Parallel Mechanisms。

【目录】

前言

符号表

第１章　绪论…………………………………… １

１-１　机器人的起源与发展 …………………… １

１-２　机器人机构学的诞生 …………………… ３

１-３　机器人机构学的主要研究内容 ………… ５

１-４　章节安排与内容导读 …………………… ６

习题……………………………………………… ８

第２章　数学基础 …………………………… ９

２-１　坐标系与三维向量的运算 ……………… ９

２-１-１　坐标系与点的坐标表示 …………… ９

２-１-２　三维向量及其运算………………… １０

２-２　矩阵与线性空间………………………… １２

２-２-１　矩阵及其运算……………………… １２

２-２-２　线性空间与线性变换……………… １４

２-２-３　雅可比的概念……………………… １４

２-３　线几何…………………………………… １５

２-３-１　欧几里得几何、射影几何与齐次坐标………１５

２-３-２　线矢量……………………………… １６

２-３-３　格拉斯曼线几何…………………… １８

２-４　旋量与旋量系…………………………… １９

２-４-１　旋量、线矢量与偶量……………… １９

２-４-２　旋量的基本运算…………………… ２０

２-４-３　旋量系……………………………… ２１

　扩展阅读文献 ………………………………… ２３

　习题 …………………………………………… ２４

第３章　位形空间与刚体运动 …………… ２５

３-１　位形空间………………………………… ２５

３-２　刚体位姿的描述………………………… ２８

３-３　刚体运动与刚体变换…………………… ３２

３-３-１　坐标 （系）映射…………………… ３２

３-３-２　典型的刚体运动与刚体变换……… ３６

３-３-３　复合变换…………………………… ４２

３-３-４　自由矢量的变换…………………… ４５

３-４　刚体姿态的其他描述方法……………… ４６

３-４１　欧拉角 （Ｅｕｌｅｒａｎｇｌｅ） ……………４６

３-４-２　ＲＰＹ角 …………………………… ５０

３-４-３　等效轴角 ………………………… ５２

３-４-４　单位四元数………………………… ５６

３-４-５　不同姿态描述之间的对比及映射关系总结………６０

３-５　运动旋量与刚体运动…………………… ６１

３-５-１　基于等效轴角表示的齐次变换推导…………………… ６１

３-５-２　螺旋运动与螺旋变换……………… ６６

３-６　刚体速度………………………………… ７０

３-６-１　线速度、角速度的描述及物理意义……………………… ７０

３-６-２　刚体速度的描述与速度旋量……… ７２

３-７　力旋量…………………………………… ７５

３-７-１　力旋量的定义……………………… ７５

３-７-２　约束力旋量………………………… ７７

３-８　本章小结………………………………… ７９

　扩展阅读文献 ………………………………… ８０

　习题 …………………………………………… ８０

第４章　常用机器人机构 ………………… ８４

４-１　机器人机构的基本组成………………… ８４

４-１-１　机构的基本组成元素：构件与运动副……… ８４

４-１-２　运动链、机构与机器人…………… ８７

４-１-３　机器人机构的表示………………… ８８

　４２　机器人机构的分类……………………… ９０

　４３　串联机器人机构………………………… ９１

　　４３１　手臂机构…………………………… ９２

　　４３２　手腕机构…………………………… ９４

　　４３３　机器人手爪………………………… ９７

　４４　并／混联机器人机构 …………………… ９９

　４５　移动机器人机构 ……………………… １０４

Ⅵ　机器人机构学

　　４５１　轮式移动机器人机构 …………… １０５

　　４５２　足式移动机器人机构 …………… １０７

　４６　驱动、传动机构 ……………………… １１０

　　４６１　常用的驱动器 …………………… １１０

　　４６２　传动机构与机器人用减速器 …… １１１

　４７　与机器人机构相关的性能描述 ……… １１４

　４８　本章小结 ……………………………… １１７

　扩展阅读文献………………………………… １１７

　习题…………………………………………… １１８

第５章　自由度与运动模式分析 ……… １２３

　５１　与自由度相关的基本概念 …………… １２３

　５２　自由度计算公式 ……………………… １２６

　５３　自由度与过约束分析 ………………… １３０

　　５３１　旋量理论的线图描述方法 ……… １３０

　　５３２　自由度与约束分析 ……………… １３６

　５４　机器人的运动模式 …………………… １４４

　　５４１　机器人位形空间的位移流形

描述 ……………………………… １４４

　　５４２　运动模式分析 …………………… １４７

　　５４３　输入选取与多运动模式机构 …… １５４

　５５　奇