并联机器人机构的拓扑结构优化

本书从机构拓扑特征的 角度探索和研究并联机器人 机构的拓扑结构优化问题， 清晰阐述其内涵、原理和方 法，从而拓展了机器人机构 拓扑学的发展方向。第1章 介绍了从拓扑综合到拓扑分 析、从基于拓扑性能的拓扑 结构优化再到基于拓扑性能 的拓扑设计的发展历程，阐 述了拓扑结构优化的内涵、 原理和方法，以及拓扑分析 对拓扑结构优化的作用。第 2章介绍了并联机构拓扑结 构优化的理论基础，以及12 个拓扑特征的内在联系。第 3章介绍了并联机构拓扑结 构优化前后的重要工作—— 拓扑结构分析的具体内容和 方法。第4～6章分别介绍了 基于拓扑性能的并联机构拓 扑结构优化，即基于拓扑降 耦、运动解耦、少输入-多 输出特性的三种隐式的内部 结构优化方法。第7章介绍 了并联机构基于常识与直观 分析的显式的外部结构优化 方法。 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，以及相 关领域的科研人员与工程技 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。

沈惠平，常州大学教授，享受国务院政府特殊津贴。1984年获江西理工大学学士学位，1989年获东南大学硕士学位，2006年获江苏大学傅士学位。2001年晋升为教授，2010年被批准为南京理工大学机械设计及理论专业博士生导师。他长期从事一般机构学、并联机器人机构学理论与应用研究工作：先后主持3项国家自然科学基金项目；在Mechanism and Machine Theory、Journal of Mechanisms and Roboties、Rohotica、《机械工程学报》等期刊和国际会议上发表论文270余篇；与人合著《机器人机构拓扑结构设计》、Topology Design of Robot Mechanisms、Parallel PnP Robots-Parametric Modeling，Performanee Eraluation and Design Optimization；获授权发明专利70余项。获教育部、江苏省科技进步奖二等奖各1项。

第1章 绪论——机构拓扑结构从设计到分析再优化 1.1 机构拓扑学的发展历程 1.1.1 拓扑结构设计 1.1.2 拓扑结构分析 1.1.3 拓扑结构优化 1.1.4 基于性能的拓扑结构设计 1.2 拓扑结构优化的内涵与原理 1.2.1 拓扑结构优化的内容 1.2.2 拓扑分析对拓扑结构优化的作用 1.3 拓扑结构优化对机构运动学、动力学的影响 1.3.1 原始机构 1.3.2 拓扑结构优化及拓扑性能改善 1.3.3 运动学与动力学性能改善 1.4 本书的内容和结构 1.5 本章小结 参考文献 第2章 并联机构拓扑结构优化的理论基础 2.1 引言 2.2 串/并联机构的POC集计算 2.3 并联机构的6种组成原理及其表述形式 2.3.1 并联机构已有的5种组成原理 2.3.2 基于最短回路的并联机构组成原理 2.3.3 SOC的约束度 2.4 机构的拓扑结构分解 2.4.1 机构拓扑结构最优分解路径 2.4.2 SKC/BKC的构成及其判定准则 2.4.3 SKC/BKC的耦合度 2.5 机构自由度计算的3种方法及公式 2.5.1 回路的独立位移方程数 2.5.2 基于等效回路的机构自由度公式及其物理含义 2.5.3 基于最优路径的机构自由度公式及其物理含义 2.5.4 基于SKC的自由度计算公式及其物理含义 2.5.5 机构自由度公式与机构组成原理的对应性 2.6 并联机构的拓扑解析表达和拓扑最优回路层次图 2.6.1 基于SKC/BKC的机构拓扑解析表达 2.6.2 并联机构拓扑最优回路层次图 2.6.3 并联机构拓扑的解析表达和几何表达举例 2.7 12个拓扑特征指标的内在联系及拓扑分析的一般步骤 2.7.1 12个拓扑特征指标的内在联系 2.7.2 拓扑分析的一般步骤 2.8 本章小结 参考文献 第3章 并联机构拓扑结构优化前后的工作——机构拓扑分析 3.1 引言 3.2 含简单支链的并联机构的拓扑分析 3.2.1 含相同拓扑结构的简单支链 3.2.2 含不同拓扑结构的简单支链 3.3 含混合支链的并联机构的拓扑分析 3.3.1 含一般平面回路混合支链的并联机构的拓扑分析 3.3.2 含空间回路混合支链3R-3R的并联机构的拓扑分析