机器人机构学
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作者刘辛军 于靖军 [英]孔宪文
出版社机械工业出版社
ISBN9787111679912
出版时间2021-08
装帧平装
开本16开
定价98元
货号1202456954
上书时间2024-07-13
商品详情
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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…………………………………… １１-１ 机器人的起源与发展 …………………… １１-２ 机器人机构学的诞生 …………………… ３１-３ 机器人机构学的主要研究内容 ………… ５１-４ 章节安排与内容导读 …………………… ６习题……………………………………………… ８第２章 数学基础 …………………………… ９２-１ 坐标系与三维向量的运算 ……………… ９２-１-１ 坐标系与点的坐标表示 …………… ９２-１-２ 三维向量及其运算………………… １０２-２ 矩阵与线性空间………………………… １２２-２-１ 矩阵及其运算……………………… １２２-２-２ 线性空间与线性变换……………… １４２-２-３ 雅可比的概念……………………… １４２-３ 线几何…………………………………… １５２-３-１ 欧几里得几何、射影几何与齐次坐标………１５２-３-２ 线矢量……………………………… １６２-３-３ 格拉斯曼线几何…………………… １８２-４ 旋量与旋量系…………………………… １９２-４-１ 旋量、线矢量与偶量……………… １９２-４-２ 旋量的基本运算…………………… ２０２-４-３ 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 …………… ２５３-１ 位形空间………………………………… ２５３-２ 刚体位姿的描述………………………… ２８３-３ 刚体运动与刚体变换…………………… ３２３-３-１ 坐标 （系）映射…………………… ３２３-３-２ 典型的刚体运动与刚体变换……… ３６３-３-３ 复合变换…………………………… ４２３-３-４ 自由矢量的变换…………………… ４５３-４ 刚体姿态的其他描述方法……………… ４６３-４１ 欧拉角 （Ｅｕｌｅｒａｎｇｌｅ） ……………４６３-４-２ ＲＰＹ角 …………………………… ５０３-４-３ 等效轴角 ………………………… ５２３-４-４ 单位四元数………………………… ５６３-４-５ 不同姿态描述之间的对比及映射关系总结………６０３-５ 运动旋量与刚体运动…………………… ６１３-５-１ 基于等效轴角表示的齐次变换推导…………………… ６１３-５-２ 螺旋运动与螺旋变换……………… ６６３-６ 刚体速度………………………………… ７０３-６-１ 线速度、角速度的描述及物理意义……………………… ７０３-６-２ 刚体速度的描述与速度旋量……… ７２３-７ 力旋量…………………………………… ７５３-７-１ 力旋量的定义……………………… ７５３-７-２ 约束力旋量………………………… ７７３-８ 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 ………………… ８４４-１ 机器人机构的基本组成………………… ８４４-１-１ 机构的基本组成元素：构件与运动副……… ８４４-１-２ 运动链、机构与机器人…………… ８７４-１-３ 机器人机构的表示………………… ８８ ４２ 机器人机构的分类……………………… ９０ ４３ 串联机器人机构………………………… ９１ ４３１ 手臂机构…………………………… ９２ ４３２ 手腕机构…………………………… ９４ ４３３ 机器人手爪………………………… ９７ ４４ 并／混联机器人机构 …………………… ９９ ４５ 移动机器人机构 ……………………… １０４Ⅵ 机器人机构学 ４５１ 轮式移动机器人机构 …………… １０５ ４５２ 足式移动机器人机构 …………… １０７ ４６ 驱动、传动机构 ……………………… １１０ ４６１ 常用的驱动器 …………………… １１０ ４６２ 传动机构与机器人用减速器 …… １１１ ４７ 与机器人机构相关的性能描述 ……… １１４ ４８ 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 ５１ 与自由度相关的基本概念 …………… １２３ ５２ 自由度计算公式 ……………………… １２６ ５３ 自由度与过约束分析 ………………… １３０ ５３１ 旋量理论的线图描述方法 ……… １３０ ５３２ 自由度与约束分析 ……………… １３６ ５４ 机器人的运动模式 …………………… １４４ ５４１ 机器人位形空间的位移流形描述 ……………………………… １４４ ５４２ 运动模式分析 …………………… １４７ ５４３ 输入选取与多运动模式机构 …… １５４ ５５ 奇
内容摘要
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。
精彩内容
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。
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