机器人机构拓扑特征运动学

本书介绍了作者提出的“ 机器人机构拓扑特征运动学 ”，试图给出机器人机构运 动学发展的新方向、运动学 解题的新范式。本书是作者 10年来承担的国家自然科学 基金项目中有关拓扑学、运 动学方面的研究成果之一。 全书共6章。第1章介绍了运 动学的发展历史、地位及作 用，机器人机构拓扑特征运 动学的背景、特点及研究内 容，本书的主要内容，以及 拓扑特征运动学的一般解题 模式。第2-6章介绍了机构 拓扑特征运动学的理论、原 理方法与实例分析，包括： 基于POC方程和SOC单元的 并联机构拓扑分析的内容与 方法；机构拓扑特征运动学 建模原理与位置求解方法； 影响机构拓扑特征运动学建 模与位置求解的10个因素， 并揭示相应规律；具有特殊 POC的第Ⅲ类问题的拓扑特 征运动学建模与符号式位置 正解的求解；基于拓扑特征 的并联机构奇异性、工作空 间分析方法及其应用。其中 ，第3、4、6章为本书的创 新点，也是特色之所在；第 5章为解题应用，富有技巧 。 本书逻辑结构清晰、原 理方法易学、数学求解简便 、举例丰富翔实。本书可供 机器人机构拓扑学、运动学 、动力学及控制等专业的研 究生、科研人员与工程技术 人员学习和参考，也可供高 校机械工程专业的本科生拓 展课外知识之用。

第1章 绪论 1.1 运动学的发展历史——从理论运动学到计算运动学 1.1.1 运动学的起源 1.1.2 理论运动学的发展、停顿与范式 1.1.3 计算运动学的出现 1.2 运动学的地位、作用与发展 1.2.1 运动学的地位、作用 1.2.2 推动运动学发展的一个新视角——拓扑对运动学的影响 1.3 机构拓扑特征运动学的提出 1.3.1 机构拓扑特征运动学提出的背景及其特点 1.3.2 机构拓扑特征运动学的属性 1.4 机构拓扑特征运动学的研究内容 1.5 本书的主要内容 1.6 机构拓扑特征运动学的一般解题模式 1.7 本章小结 参考文献 第2章 基于POC方程和SOC单元的并联机构拓扑分析的内容与方法 2.1 引言 2.2 串、并联机构的POC计算 2.3 机构回路的独立位移方程数 2.4 机构的非瞬时自由度计算及消极运动副（消极自由度）判定准则 2.5 基于SOC的机构组成原理——SOC的约束度 2.5.1 基于SOC的并联机构组成原理 2.5.2 SOC的约束度 2.6 机构的拓扑结构分解——SKC/BKC的耦合度 2.6.1 机构的拓扑分解方法 2.6.2 SKC/BKC的构成与判定准则 2.6.3 SKC/BKC的耦合度 2.7 基于SKC/BKC的机构拓扑解析表达 2.8 并联机构的拓扑分析实例 2.8.1 支链相同的并联机构 2.8.2 支链不同的并联机构 2.9 D-H矩阵变换公式 2.10 本章小结 参考文献 第3章 机构拓扑特征运动学建模原理与位置求解方法 3.1 引言 3.2 机构拓扑特征运动学建模原理及位置正解的三种形式 3.3 拓扑特征运动学建模与位置求解的三类问题 3.3.1 第Ⅰ类问题的拓扑特征运动学建模与位置数值解求解 3.3.2 第Ⅱ类问题的拓扑特征运动学建模与位置封闭解求解 3.3.3 第Ⅲ类问题的拓扑特征运动学建模与位置符号解求解 3.4 三类问题位置正解的解题策略与应用原则 3.5 SKC单元的位置求解 3.5.1 第一类SKC单元——SKC0(0;ζ)的位置求解 3.5.2 第二类SKC单元——SKCk(Δ+j,Δ-j;ζ1,ζ2)的位置求解 3.5.3 第三类SKC单元——SKCk(Δ+j,0,-Δ-j;ζ1;ζ2;ζ3)的位置求解 3.5.4 k=2的两种SKC单元的位置求解示例 3.6 机构拓扑特征、运动学建模/位置求解方法与正解形式之间的规律 3.7 本章小结