高等空间机构学

第一篇 螺旋理论 2

第一章 螺旋理论基础 2

1-1 点线面的齐次表示 2

1-2 点线面的相互关系及两直线的互矩 8

1-3 线矢量及旋量 11

1-4 旋量的代数运算 15

1-5 刚体的瞬时螺旋运动 18

1-6 刚体上作用的力螺旋 22

参考文献 26

第二章 螺旋系和螺旋的相关性 28

2-1 二阶螺旋系 29

2-2 二系螺旋的性质 34

2-3 三阶螺旋系 40

2-4 特殊三系螺旋的几何性质 42

2-5 Grassmann线几何 45

2-6 旋量在不同几何空间下的相关性 47

2-7 串联机器人机构的螺旋运动方程 53

参考文献 59

第三章 反螺旋系 61

3-1 反螺旋的概念 61

3-2 反螺旋系 65

3-3 反螺旋和被约束的运动 73

3-4 约束作用下存在的特殊转动 75

3-5 螺旋方程的反螺旋解法 84

参考文献 86

第二篇 机构的分析与综合 89

第四章 空间机构和机器人机构的结构分析 89

4-1 运动链参数的D-H表示法 89

4-2 空间机构的运动副分析 91

4-3 物体空间方位的欧拉角表示 95

4-4 空间机构和机器人机构的结构类型 100

参考文献 113

第五章 空间机构自由度分析的约束螺旋求解法 115

5-1 机构自由度的Kutzbach-Grübler公式 116

5-2 修正的Kutzbach-Grübler公式 118

5-3 自由度计算中的几种复杂情况 127

5-4 机构实现确定运动的条件 135

参考文献 138

第六章 空间机构的位置分析 141

6-1 机构的位置分析反解 142

6-2 机构位置正解的数值方法 143

6-3 机构位置正解的封闭方法 146

6-4 6-SPS并联机构的位置正解 151

6-5 机器人机构的工作空间分析 158

参考文献 166

第七章 运动影响系数的理论及机构运动分析 169

7-1 运动影响系数的概念 170

7-2 串联开链机构的运动影响系数及运动分析 176

7-3 并联机构的一阶运动影响系数及速度分析 182

7-4 并联机构的二阶运动影响系数及加速度分析 186

7-5 建立机构运动分析的其他方法 192

7-6 Stewart-Gough机构的运动分析 195

7-7 少自由度并联机构的影响系数的直接法 201

参考文献 210

第八章 少自由度机构的瞬时螺旋运动 213

8-1 三阶螺旋系的无穷多的节距和转轴的分布 214

8-2 空间三自由度并联角台机构的瞬时运动分析 221

8-3 三自由度3-RPS并联平台机构的瞬时运动分析 228

参考文献 236

第九章 机器人机构的奇异分析 238

9-1 奇异的概念及分类 239

9-2 平面四杆机构的奇异 245

9-3 串联机器人机构的奇异 248

9-4 Gough-Stewart机构的奇异位形分析 251

9-5 三自由度3-RPS机构的奇异位形分析 262

9-6 多指多关节手和多臂机器人协同操作的奇异 268

参考文献 273

第十章 空间机构的动力学问题 277

10-1 空间机构的静力平衡和力雅可比矩阵 277

10-2 空间机构的动力学建模与分析 284

10-3 典型的6-SPS机构的受力分析 295

10-4 超确定输入多机器人系统的动力协调 301

10-5 机器人操作器的性能分析 321

参考文献 323

第十一章 少自由度并联机器人型综合的约束螺旋原理 326

11-1 并联机构的等效串联分支 328

11-2 串联分支的约束类型 331

11-3 少自由度并联机构的约束螺旋系 333

11-4 约束螺旋综合法的原理和步骤 339

参考文献 343

第十二章 对称少自由度并联机构的型综合 347

12-1 对称五自由度并联机构的型综合 347

12-2 对称四自由度并联机构的型综合 355

12-3 多自由度并联机构的输入选取 365

参考文献 368

第十三章 机构综合的位移流形理论 370

13-1 相关的数学基础 370

13-2 少自由度并联机构的位移流形综合原理 374

13-3 五自由度对称并联机构的型综合 382

参考文献 386