机器人机构拓扑结构学

目录 1

前言 1

第1章 绪论 1

1.1机电一体化技术与现代机构学 1

1.1.1现代机械系统与机构系统 1

1.1.2机构系统创新设计的一般过程 2

1.1.3现代机构学研究的基本问题 3

1.2本书主要内容与特点 5

1.2.1机器人机构拓扑结构综合研究现状 5

1.2.2本书主要内容 5

1.2.3本书主要特点与建议 7

第2章 串联机构拓扑结构特征与综合 10

2.1 串联机构拓扑结构特征 10

2.1.1 串联机构结构组成及其符号表示 10

2.1.2串联机构活动度公式 12

2.1.3串联机构运动输出特征矩阵 12

2.2螺旋理论基本知识 16

2.2.1螺旋 16

2.2.2螺旋运算 17

2.2.3螺旋系及其基本定理 18

2.2.4螺旋系的线性相关性 19

2.3.1运动副运动输出特征矩阵 20

2.3串联机构运动输出特征方程 20

2.3.2串联机构运动输出特征方程 23

2.4运动输出特征矩阵运算 25

2.4.1特征矩阵运算规则 25

2.4.2举例 26

2.4.3运动副轴线配置类型及其输出特征 29

2.5串联机构拓扑结构综合 31

2.5.1拓扑结构综合主要步骤 32

2.5.2举例 32

2.5.3串联机构拓扑结构类型 37

3.1单回路机构过约束性及其分类 39

第3章 单回路机构拓扑结构综合 39

3.2一般过约束回路秩的判定 40

3.2.1基本原理 40

3.2.2举例 42

3.3单回路机构活动度与运动副特性 44

3.3.1活动度公式 44

3.3.2消极运动副及其判定 44

3.3.3主动副及其判定 47

3.4一般过约束回路拓扑结构综合 48

3.4.1基本原理 48

3.4.2拓扑结构综合主要步骤 48

3.4.3一般过约束回路的拓扑结构类型 50

3.5特殊过约束回路研究简介 53

3.5.1特殊过约束回路的主要特点 53

3.5.2主要研究方法 53

3.5.3典型特殊过约束回路及其存在条件 54

第4章 并联机构拓扑结构特征 55

4.1并联机构结构组成 55

4.1.1并联机构结构分解 55

4.1.2支路基本类型 56

4.1.3并联机构结构组成的符号表示 56

4.2.1活动度公式 59

4.2机构活动度 59

4.2.2虚约束类型及其判定 60

4.2.3消极运动副及其判定 61

4.3并联机构运动输出特征方程 63

4.3.1并联机构运动输出特征矩阵 63

4.3.2并联机构运动输出特征方程 64

4.3.3举例 67

4.3.4并联机构支路数目 70

4.4多回路机构耦合度 71

4.4.1多回路机构结构组成 71

4.4.2单开链约束度与机构耦合度 72

4.4.3基本运动链及其判定 75

4.5.1活动度类型及其判定 77

4.5.2运动输入——输出控制解耦原理 77

4.5活动度类型与控制解耦原理 77

4.6主动副位置及其判定 79

4.6.1主动副数目 79

4.6.2主动副判定准则 79

4.7并联机构拓扑结构综合方法 80

4.7.1基本方法 80

4.7.2拓扑结构综合的一般过程 82

5.1.1单开链支路结构类型 83

5.1.2混合单开链支路结构类型 83

5.1支路结构类型与支路组合 83

第5章 （3T-0R）并联机构拓扑结构综合与分类 83

5.1.3支路组合方案 87

5.2（3T-0R）并联机构拓扑结构综合 88

5.2.1并联机构拓扑结构综合过程 88

5.2.2举例 93

5.3（3T-0R）并联机构拓扑结构类型及其分类 97

5.3.1并联机构拓扑结构类型 97

5.3.2基于瞬时运动输出特性的拓扑结构综合 99

5.3.3并联机构拓扑结构特征及其分类 103

6.1.2混合单开链支路结构类型 108

6.1.1单开链支路结构类型 108

第6章 （0T-3R）并联机构拓扑结构综合与分类 108

6.1支路结构类型与支路组合 108

6.1.3支路组合方案 111

6.2（0T-3R）并联机构拓扑结构综合 112

6.2.1并联机构拓扑结构综合过程 112

6.2.2举例 117

6.3（0T-3R）并联机构拓扑结构类型及其分类 119

6.3.1并联机构拓扑结构类型 119

6.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 120

7.1.1单开链支路结构类型 124

7.1.2混合单开链支路结构类型 124

7.1支路结构类型与支路组合 124

第7章 （2T-1R）并联机构拓扑结构综合与分类 124

7.1.3支路组合方案 126

7.2（2T-1R）并联机构拓扑结构综合 127

7.2.1并联机构拓扑结构综合过程 127

7.2.2举例 130

7.3（2T-1R）并联机构拓扑结构类型及其分类 132

7.3.1并联机构拓扑结构类型 132

7.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 133

8.1（1T-2R）并联机构拓扑结构综合与分类 136

8.1.1支路结构类型与支路组合 136

第8章 （1T-2R）与（1T-3R）并联机构拓扑结构综合与分类 136

8.1.2（1T-2R）并联机构拓扑结构综合 138

8.1.3（1T-2R）并联机构拓扑结构类型及其分类 141

8.2（1T-3R）并联机构拓扑结构综合与分类 143

8.2.1支路结构类型与支路组合 143

8.2.2（1T-3R）并联机构拓扑结构综合 145

8.2.3（1T-3R）并联机构拓扑结构类型及其分类 149

第9章 （3T-1R）并联机构拓扑结构综合与分类 152

9.1支路结构类型与支路组合 152

9.1.1单开链支路结构类型 152

9.1.2混合单开链支路结构类型 152

9.1.3支路组合方案 153

9.2（3T-1R）并联机构拓扑结构综合 155

9.2.1并联机构拓扑结构综合过程 155

9.2.2举例 159

9.3（3T-1R）并联机构拓扑结构类型及其分类 162

9.3.1并联机构拓扑结构类型 162

9.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 162

第10章 （2T-2R）并联机构拓扑结构综合与分类 166

10.1支路结构类型与支路组合 166

10.1.1单开链支路结构类型 166

10.1.2混合单开链支路结构类型 167

10.2.1并联机构拓扑结构综合过程 168

10.1.3支路组合方案 168

10.2（2T-2R）并联机构拓扑结构综合 168

10.2.2举例 173

10.3（2T-2R）并联机构拓扑结构类型及其分类 175

10.3.1并联机构拓扑结构类型 175

10.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 175

第11章 （3T-2R）并联机构拓扑结构综合与分类 178

11.1支路结构类型与支路组合 178

11.1.1单开链支路结构类型 178

11.1.2混合单开链支路结构类型 178

11.1.3支路组合方案 179

11.2（3T-2R）并联机构拓扑结构综合 181

11.2.1并联机构拓扑结构综合过程 181

11.2.2举例 185

11.3（3T-2R）并联机构拓扑结构类型及其分类 188

11.3.1并联机构拓扑结构类型 188

11.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 189

第12章 （2T-3R）并联机构拓扑结构综合与分类 193

12.1支路结构类型与支路组合 193

12.1.1单开链支路结构类型 193

12.1.2混合单开链支路结构类型 193

12.1.3支路组合方案 194

12.2（2T-3R）并联机构拓扑结构综合 196

12.2.1并联机构拓扑结构综合过程 196

12.2.2举例 200

12.3（2T-3R）并联机构拓扑结构类型及其分类 203

12.3.1并联机构拓扑结构类型 203

12.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 203

第13章 （3T-3R）并联机构拓扑结构综合与分类 208

13.1支路结构类型与支路组合 208

13.1.1单开链支路结构类型 208

13.1.2混合单开链支路结构类型 208

13.1.3支路组合方案 210

13.2（3T-3R）并联机构拓扑结构综合 211

13.2.1并联机构拓扑结构综合过程 211

13.2.2举例 216

13.3（3T-3R）并联机构拓扑结构类型及其分类 219

13.3.1并联机构拓扑结构类型 219

13.3.2并联机构拓扑结构特征及其分类 220

参考文献 224

后记 233

英文摘要 235

英文目录 239