机器人机构学基础

作者前言
第1章绪论1
1.1机器人概述1
1.1.1机器人定义及发展1
1.1.2机器人分类6
1.2机器人的数学模型8
1.2.1机器人的符号表示8
1.2.2位形空间8
1.2.3状态空间9
1.2.4工作空间9
1.3机器人机构学概述9
1.4机构学基本概念10
1.5机器人机构的研究内容与分类13
习题114
第2章机器人机构设计15
2.1机器人系统组成15
2.2机器人的总体机构设计15
2.2.1关节型工业机器人16
2.2.2球坐标型工业机器人16
2.2.3SCARA型工业机器人17
2.2.4圆柱型工业机器人17
2.2.5笛卡儿型工业机器人17
2.2.6并联工业机器人18
2.3工业机器人减速器19
2.4工业机器人机身机构设计21
2.5工业机器人臂部机构设计22
2.6工业机器人腕部机构设计23
习题225
第3章机器人机构学的数学基础26
3.1三维空间刚体运动26
3.1.1刚体的位姿描述26
3.1.2坐标变换28
3.1.3齐次坐标和齐次变换29
3.1.4旋转向量30
3.1.5欧拉角30
3.1.6四元数31
3.2反对称矩阵31
3.2.1反对称矩阵定义31
3.2.2反对称矩阵性质32
3.2.3旋转矩阵的导数32
3.3李群与李代数33
3.3.1李群的定义33
3.3.2李代数的定义33
3.3.3指数与对数映射34
3.3.4刚体运动的指数坐标35
3.3.5刚体速度的运动旋量表达38
3.4旋量42
3.4.1速度瞬心42
3.4.2旋量及其含义42
3.4.3力旋量46
习题347
第4章工业机器人运动学分析49
4.1工业机器人正运动学分析49
4.1.1连杆坐标系的建立49
4.1.2连杆DH参数50
4.1.3变换方程54
4.1.4运动学方程55
4.2工业机器人逆运动学分析60
4.2.1逆运动学问题的一般表达60
4.2.2逆运动学解耦61
4.2.3逆向位置63
4.2.4逆向姿态66
习题466
第5章速度运动学68
5.1角速度68
5.1.1绕固定转轴的角速度68
5.1.2角速度的一般情况69
5.1.3角速度求和70
5.2移动坐标系上的线速度71
5.3速度雅可比矩阵（矢量积）71
5.3.1角速度72
5.3.2线速度73
5.3.3线速度和角速度雅可比矩阵
叠加74
5.3.4分析雅可比矩阵77
5.4速度雅可比矩阵（位姿方程求导）78
5.5奇异性79
5.5.1奇点解耦80
5.5.2手腕奇点81
5.5.3手臂奇点81
5.6力雅可比矩阵83
5.7逆速度和加速度84
5.8可操作性85
习题587
第6章工业机器人动力学分析89
6.1刚体动力学基础89
6.1.1质量分布89
6.1.2刚体的动能和位能90
6.2牛顿欧拉迭代动力学方程91
6.2.1牛顿方程和欧拉方程91
6.2.2牛顿欧拉方程建立动力学模型91
6.3拉格朗日方程97
习题699
第7章移动机器人机构学分析100
7.1移动机器人分类100
7.1.1运动100
7.1.2腿式移动机器人101
7.1.3轮式移动机器人103
7.1.4飞行移动机器人107
7.2移动机器人运动学模型及约束108
7.2.1移动机器人位置描述109
7.2.2前向运动学模型110
7.2.3轮子运动学约束111
7.2.4移动机器人运动学约束115
7.3移动机器人机动性116
7.3.1移动性116
7.3.2可操纵度119
7.3.3机动性119
7.4飞行机器人120
习题7123
参考文献124