机器人机构拓扑结构设计

前言

符号表

第1章 绪论

1.1 现代机械系统

1.2 现代机构学

1.3 机构拓扑结构学

1.4 本书的目标与主要内容

1.5 本书的基本思想与主要特点

第2章 机构的拓扑结构及其符号表示

2.1 机构拓扑结构的基本要素

2.2 机构拓扑结构的符号表示

2.3 机构拓扑结构的运动过程不变性

2.4 基于拓扑结构的机构分类

2.5 本章小结

第3章 机构运动构件的方位特征集

3.1 概述

3.2 运动副的方位特征集

3.3 运动构件的速度特征集

3.4 运动构件的方位特征集

3.5 方位特征集的基本类型

3.6 本章小结

第4章 串联机构方位特征方程

4.1 串联机构的速度分析

4.2 串联机构速度特征方程

4.3 串联机构方位特征方程及其运算规则

4.4 方位特征方程运算的主要步骤

4.5 尺度约束类型的POC集

4.6 单回路机构的独立位移方程数

4.7 本章小结

第5章 并联机构方位特征方程

5.1 并联机构速度特征方程

5.2 并联机构方位特征方程及其运算规则

5.3 并联机构支路的基本特性

5.4 方位特征方程运算的主要步骤

5.5 本章小结

第6章 机构自由度公式与驱动副判据

6.1 概述

6.2 自由度公式

6.3 并联机构的独立位移方程数

6.4 消极运动副与驱动副判定准则

6.5 计算自由度的主要步骤

6.6 本章小结

第7章 机构组成原理与拓扑结构特征

7.1 概述

7.2 基于单开链单元的机构组成原理

7.3 自由度类型及其判定方法

7.4 机构运动输人一输出的解耦性

7.5 机构的拓扑结构特征

7.6 本章小结

第8章 串联机构的拓扑结构综合

8.1 串联机构拓扑结构综合方法

8.2 串联机构的拓扑结构类型

8.3 单回路机构的拓扑结构综合方法

8.4 单回路机构的拓扑结构类型

8.5 本章小结

第9章 并联机构拓扑结构设计方法

9.1 并联机构拓扑结构设计的基本思想

9.2 并联机构拓扑结构设计的一般过程

9.3 支路结构类型及其组合方案

9.4 支路在两平台装配的几何条件

9.5 选定机构驱动副

9.6 并联机构结构类型的特性分析及其分类

9.7 本章小结

第10章 （3T-OR）并联机构的拓扑结构设计

10.1 （3T-OR）并联机构的基本功能

10.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

10.3 （3T-OR）并联机构拓扑结构设计过程

10.4 （3T-OR）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第11章 （0T-3R）并联机构的拓扑结构设计

11.1 （0T-3R）并联机构的基本功能

11.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

11.3 （0T-3R）并联机构拓扑结构设计过程

11.4 （0T-3R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第12章 （2T-1R）并联机构的拓扑结构设计

12.1 （2T-1R）并联机构的基本功能

12.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

12.3 （2T-1R）并联机构拓扑结构设计过程

12.4 （2T-1R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第13章 （1T-2R）并联机构的拓扑结构设计

13.1 （1T-2R）并联机构的基本功能

13.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

13.3 （1T-2R）并联机构拓扑结构设计过程

13.4 （1T-2R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第14章 （2T-2R）并联机构的拓扑结构设计

14.1 对（2T-2R）并联机构的基本功能

14.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

14.3 （2T-2R）并联机构拓扑结构设计过程

14.4 （2T-2R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第15章 （3T-1R）并联机构的拓扑结构设计

15.1 （3T-1R）并联机构的基本功能

15.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

15.3 （3T-1R）并联机构拓扑结构设计过程

15.4 （3T-1R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第16章 （1T-3R）并联机构的拓扑结构设计

16.1 （1T-3R）并联机构的基本功能

16.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

16.3 （1T-3R）并联机构拓扑结构设计过程

16.4 （1T-3R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第17章 （3T-2R）并联机构的拓扑结构设计

17.1 （3T-2R）并联机构的基本功能

17.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

17.3 （3T-2R）并联机构拓扑结构设计过程

17.4 （3T-2R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第18章 （2T-3R）并联机构的拓扑结构设计

18.1 （2T-3R）并联机构的基本功能

18.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

18.3 （2T-3R）并联机构拓扑结构设计过程

18.4 （2T-3R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第19章 （3T-3R）并联机构的拓扑结构设计

19.1 （3T-3R）并联机构的基本功能

19.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

19.3 （3T-3R）并联机构拓扑结构设计过程

19.4 （3T-3R）并联机构的拓扑结构类型及其分类

第20章 总结与建议

20.1 概述

20.2 机构拓扑结构学理论的基本架构

20.3 新概念的物理意义及其必要性

20.4 构建拓扑结构学方程的基本思想

20.5 机构拓扑结构设计的一般过程

20.6 机构结构综合三种方法的基本原理与特点

20.7 建议

参考文献

后记

《机器人机构拓扑结构设计》详述了作者原创的机器人机构拓扑结构学，为设计人员提供具有清晰物理意义与严格数学架构的系统理论，又提供易于理解与操作的机构拓扑结构设计的实用方法。　　《机器人机构拓扑结构设计》详述了作者原创的基于有序单开链单元的机构组成原理及其拓扑结构特征，为优选机构结构类型提供理论依据，又为机构拓扑结构学、运动学与动力学提供了新的统一建模方法，从而为构建基于单开链单元的机构学新理论体系奠定了理论基础。

基于方位特征的机器人机构和一般机构拓扑结构设计（发明新机构）的系统理论与方法，是20多年来国家自然科学基金连续资助项目的研究成果的系统总结。书中，第1～9章为基本理论，包括引入的三个新概念（尺度约束类型、方位特征集与单开链单元），导出的三个基本方程（串联机构方位特征方程、并联机构方位特征方程与机构自由度公式），基于有序单开链的机构组成原理及其拓扑结构特征，以及串联与并联机构拓扑结构设计的一般方法；第10～19章为十类并联机构的拓扑结构设计，包括每类并联机构拓扑结构设计的主要步骤，一种典型并联机构拓扑结构设计的详细过程及其性能分析，设计得到多种并联机构结构类型的性能分析及其分类，为优选结构类型提供依据；第20章为全书总结，并简述基于方位特征的方法与另外两种方法（基于螺旋理论的方法和基于位移子群的方法）的基本思想的内在联系与差异，以及主要特点和发展趋势。 《机器人机构拓扑结构设计》可供从事机器人机构与一般机构创新设计的高等院校教师和从事机械工程设计的工程技术人员参考，也可作为高等院校机械工程专业研究生与高年级本科生的教材。