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机器人机构拓扑特征运动学


作者:
沈惠平
定价:
129.00 元
版面字数:
370千字
开本:
16开
装帧形式:
精装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
2021年
ISBN:
978-7-04-056709-0
物料号:
56709-00
出版时间:
2021-12-09
读者对象:
学术著作
一级分类:
自然科学
二级分类:
机械工程
三级分类:
机械设计及理论

本书介绍了作者提出的“机器人机构拓扑特征运动学”,试图给出机器人机构运动学发展的新方向、运动学解题的新范式。本书是作者10年来承担的国家自然科学基金项目中有关拓扑学、运动学方面的研究成果之一。全书共6章。第1章介绍了运动学的发展历史、地位及作用,机器人机构拓扑特征运动学的背景、特点及研究内容,本书的主要内容,以及拓扑特征运动学的一般解题模式。第2—6章介绍了机构拓扑特征运动学的理论、原理方法与实例分析,包括:基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法;机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法;影响机构拓扑特征运动学建模与位置求解的10个因素,并揭示相应规律;具有特殊POC的第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与符号式位置正解的求解;基于拓扑特征的并联机构奇异性、工作空间分析方法及其应用。其中,第3、4、6章为本书的创新点,也是特色之所在;第5章为解题应用,富有技巧。本书逻辑结构清晰、原理方法易学、数学求解简便、举例丰富翔实。

本书可供机器人机构拓扑学、运动学、动力学及控制等专业的研究生、科研人员与工程技术人员学习和参考,也可供高校机械工程专业的本科生拓展课外知识之用。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 绪论
        • 1.1 运动学的发展历史——从理论运动学到计算运动学
          • 1.1.1 运动学的起源
            • 1.1.2 理论运动学的发展、停顿与范式
              • 1.1.3 计算运动学的出现
              • 1.2 运动学的地位、作用与发展
                • 1.2.1 运动学的地位、作用
                  • 1.2.2 推动运动学发展的一个新视角——拓扑对运动学的影响
                  • 1.3 机构拓扑特征运动学的提出
                    • 1.3.1 机构拓扑特征运动学提出的背景及其特点
                      • 1.3.2 机构拓扑特征运动学的属性
                      • 1.4 机构拓扑特征运动学的研究内容
                        • 1.5 本书的主要内容
                          • 1.6 机构拓扑特征运动学的一般解题模式
                            • 1.7 本章小结
                              • 参考文献
                              • 第2章 基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法
                                • 2.1 引言
                                  • 2.2 串、并联机构的POC计算
                                    • 2.3 机构回路的独立位移方程数
                                      • 2.4 机构的非瞬时自由度计算及消极运动副(消极自由度)判定准则
                                        • 2.5 基于SOC的机构组成原理——SOC的约束度
                                          • 2.5.1 基于SOC的并联机构组成原理
                                            • 2.5.2 SOC的约束度
                                            • 2.6 机构的拓扑结构分解——SKC/BKC的耦合度
                                              • 2.6.1 机构的拓扑分解方法
                                                • 2.6.2 SKC/BKC的构成与判定准则
                                                  • 2.6.3 SKC/BKC的耦合度
                                                  • 2.7 基于SKC/BKC的机构拓扑解析表达
                                                    • 2.8 并联机构的拓扑分析实例
                                                      • 2.8.1 支链相同的并联机构
                                                        • 2.8.2 支链不同的并联机构
                                                        • 2.9 D–H矩阵变换公式
                                                          • 2.10 本章小结
                                                            • 参考文献
                                                            • 第3章 机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法
                                                              • 3.1 引言
                                                                • 3.2 机构拓扑特征运动学建模原理及位置正解的三种形式
                                                                  • 3.3 拓扑特征运动学建模与位置求解的三类问题
                                                                    • 3.3.1 第I类问题的拓扑特征运动学建模与位置数值解求解
                                                                      • 3.3.2 第II类问题的拓扑特征运动学建模与位置封闭解求解
                                                                        • 3.3.3 第III类问题的拓扑特征运动学建模与位置符号解求解
                                                                        • 3.4 三类问题位置正解的解题策略与应用原则
                                                                          • 3.5 SKC单元的位置求解
                                                                            • 3.5.1 第一类SKC单元——SKC0(0; ξ)的位置求解
                                                                              • 3.5.2 第二类SKC单元——SKCk(Δ+j, Δ-j; ξ1, ξ2)的位置求解
                                                                                • 3.5.3 第三类SKC单元——SKCk(Δ+j, 0, -Δ-j; ξ1, ξ2, ξ3)的位置求解
                                                                                  • 3.5.4 k = 2的两种SKC单元的位置求解示例
                                                                                  • 3.6 机构拓扑特征、运动学建模/位置求解方法与正解形式之间的规律
                                                                                    • 3.7 本章小结
                                                                                      • 参考文献
                                                                                      • 第4章 影响拓扑特征运动学建模与位置求解的10个因素
                                                                                        • 4.1 引言
                                                                                          • 4.2 为拓扑特征运动学建模与位置求解提供方向、路径的因素
                                                                                            • 4.2.1 SKC的类型、数目及连接方式
                                                                                              • 4.2.2 位置分析最优路径
                                                                                                • 4.2.3 独立位移方程数ξ
                                                                                                  • 4.2.4 POC
                                                                                                  • 4.3 影响拓扑特征运动学建模与位置求解难易、效率、计算量的因素
                                                                                                    • 4.3.1 耦合度k
                                                                                                      • 4.3.2 主变量位置选取
                                                                                                        • 4.3.3 独立回路数v
                                                                                                        • 4.4 帮助识别动平台独立位姿参数以及输入–输出运动参数关系的因素
                                                                                                          • 4.4.1 DOF
                                                                                                            • 4.4.2 I–O运动解耦性
                                                                                                            • 4.5 影响机构拓扑特征计算正确性的因素
                                                                                                              • 4.5.1 消极运动副(消极自由度)
                                                                                                                • 4.5.2 消极运动副(消极自由度)的识别方法
                                                                                                                • 4.6 影响机构拓扑特征运动学建模与位置求解的十大因素的综合分析
                                                                                                                  • 4.6.1 十大因素的定性与定量及其重要性分析
                                                                                                                    • 4.6.2 十大因素影响的途径和结果
                                                                                                                    • 4.7 本章小结
                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                      • 第5章 具有特殊POC的第III类问题的拓扑特征运动学建模与符号式位置正解求解
                                                                                                                        • 5.1 引言
                                                                                                                          • 5.2 单自由度一平移(1T)并联机构(v = 1, k = 0)
                                                                                                                            • 5.3 两自由度两平移(2T)并联机构(v = 1,k = 0)
                                                                                                                              • 5.4 三自由度三平移(3T)并联机构(v = 2,k = 1)
                                                                                                                                • 5.5 两自由度一平移一转动(1T1R)并联机构(v = 2,k = 1)
                                                                                                                                  • 5.6 三自由度两平移一转动(2T1R)并联机构(v = 2,k = 1)
                                                                                                                                    • 5.7 第1个四自由度三平移一转动(3T1R)并联机构(v = 3,k = 2)
                                                                                                                                      • 5.8 第2个四自由度三平移一转动(3T1R)并联机构(v = 3,k = 2)
                                                                                                                                        • 5.9 本章小结
                                                                                                                                          • 参考文献
                                                                                                                                          • 第6章 基于拓扑特征的并联机构运动学性能分析方法与应用
                                                                                                                                            • 6.1 引言
                                                                                                                                              • 6.2 奇异性原理及分析方法
                                                                                                                                                • 6.2.1 机构奇异性研究的内容
                                                                                                                                                  • 6.2.2 基于雅可比矩阵的奇异位形原理及分析方法
                                                                                                                                                    • 6.2.3 基于SKC单元的奇异性分析原理
                                                                                                                                                    • 6.3 工作空间分析的约束处理及求解方法
                                                                                                                                                      • 6.3.1 工作空间的约束处理
                                                                                                                                                        • 6.3.2 工作空间的求解方法
                                                                                                                                                          • 6.3.3 基于子空间结构化叠加的工作空间分析方法
                                                                                                                                                          • 6.4 Vari-Orthoglide三平移并联机构拓扑特征运动学性能分析实例
                                                                                                                                                            • 6.4.1 拓扑特征分析
                                                                                                                                                              • 6.4.2 位置方程生成与符号解求解
                                                                                                                                                                • 6.4.3 速度、加速度分析
                                                                                                                                                                  • 6.4.4 基于拓扑特征的机构奇异性分析
                                                                                                                                                                    • 6.4.5 基于拓扑特征的机构工作空间分析
                                                                                                                                                                    • 6.5 本章小结
                                                                                                                                                                      • 参考文献
                                                                                                                                                                      • 附录
                                                                                                                                                                        • 附表1 ARK系列会议及其出版的论文集
                                                                                                                                                                          • 附表2 CK系列会议及其出版的论文集
                                                                                                                                                                            • 附表3 运动学的发展历程——从理论运动学(TK)、计算运动学(CK)到拓扑特征运动学(TCK)
                                                                                                                                                                            • 后记

                                                                                                                                                                            相关图书