並聯機器人

並聯機器人具有閉環結構、工作空間較小、承載能力高、剛度大、動態性能優越和運動學反解容易等特點。本書運用機構學、線性代數、力學等理論和方法，對並聯機器人的基本理論和應用進行了系統論述。全書共分12章，主要內容包括：緒論、並聯機器人的機構簡圖和自由度、運動分析基礎、位姿分析、速度和加速度的計算、靜力學分析、動力學分析、工作空間分析、奇異位形分析、誤差分析、控制和設計。

本書可作為普通高等教育機器人工程專業的課程教材，也可作為相關專業的選修課程教材，還可供從事機器人方面的研究人員和工程技術人員參考。本書有配套的教學課件和習題參考答案，供教學使用。 ^[1] 

前言

第1章緒論1

教學目標1

1.1並聯機器人的基本概念1

1.2並聯機器人的分類10

1.3並聯機器人的應用16

1.4並聯機器人的主要研究內容25

1.5並聯機器人的發展歷程及展望25

習題26

第2章並聯機器人的機構簡圖和自由度27

教學目標27

2.1並聯機器人的機構運動簡圖和機構運動示意圖27

2.2並聯機器人的自由度31

習題34

第3章並聯機器人的運動分析基礎35

教學目標35

3.1並聯機器人的剛體位姿描述35

3.2並聯機器人的座標變換37

3.3並聯機器人的連桿座標變換40

3.4描述剛體空間方位的歐拉角和RPY角43

習題46

第4章並聯機器人的位姿分析48

教學目標48

4.1並聯機器人位姿分析的概念48

4.2並聯機器人的位姿反解48

4.3並聯機器人位姿正解的數值法52

4.4並聯機器人位姿正解的解析法53

4.5並聯機器人在不同座標系之間的旋轉變換57

4.6並聯機器人的不同座標系之間的齊次變換及支鏈的齊次變換矩陣方程68

習題70

第5章並聯機器人的速度和加速度的計算72

教學目標72

5.1並聯機器人的速度和加速度計算的概念72

5.2並聯機器人動平台上第i個鉸鏈的速度和加速度的計算72

5.3並聯機器人第i根連桿的速度和加速度的計算75

5.4並聯機器人的速度雅可比矩陣和海森矩陣78

5.5角速度的座標旋轉變換84

習題91

第6章並聯機器人的靜力學分析93

教學目標93

6.1並聯機器人的靜力學分析的概念93

6.2基於力的平衡方程的並聯機器人的靜力學分析94

6.3基於虛位移原理的並聯機器人的靜力學分析100

6.4並聯機器人的靜剛度分析104

習題107

第7章並聯機器人的動力學分析108

教學目標108

7.1並聯機器人動力學分析的概念108

7.2基於牛頓-歐拉方程的並聯機器人動力學分析109

7.3基於達朗伯原理-虛位移原理的並聯機器人動力學分析117

7.4基於拉格朗日方程的並聯機器人動力學分析124

習題137

第8章並聯機器人的工作空間

分析139

教學目標139

8.1並聯機器人工作空間的概念139

8.2並聯機器人工作空間的計算141

8.3並聯機器人工作軌跡的校核計算149

8.4並聯機器人工作空間的設計151

習題157

第9章並聯機器人的奇異位形分析158

教學目標158

9.1並聯機器人奇異位形的概念158

9.2並聯機器人的奇異位形方程及其求解163

9.3並聯機器人的運動偽奇異分析172

9.4並聯機器人奇異位形的規避與消除176

習題180

第10章並聯機器人的誤差分析及控制181

教學目標181

10.1並聯機器人誤差的概念181

10.2並聯機器人鉸鏈座標的標定及誤差分析與控制183

10.3並聯機器人連桿長度誤差的分析及控制186

10.4並聯機器人温度誤差的分析及控制191

10.5並聯機器人執行機構誤差的分析及控制193

10.6並聯機器人驅動機構誤差的分析及控制195

10.7並聯機器人綜合誤差的分析及控制196習題197

第11章並聯機器人的控制198

教學目標198

11.1並聯機器人控制的概念198

11.2並聯機器人的控制策略202

11.3並聯機器人的點位控制和點位反饋控制204

11.4並聯機器人的軌跡控制和軌跡反饋控制207

11.5並聯機器人的力控制209

習題212

第12章並聯機器人的設計213

教學目標213

12.1並聯機器人的設計概述213

12.2並聯機構的設計217

12.3並聯機器人驅動系統的設計220

12.4並聯機器人的設計示例222

習題229

附錄並聯機器人的數學及力學基礎230

附錄A矩陣230

附錄B矢量234

附錄C張量238

附錄D點和剛體運動的速度和加速度238

附錄E力矩239

附錄F牛頓-歐拉動力學方程240

附錄G達朗伯原理-虛位移原理243

附錄H拉格朗日方程243

參考文獻244