并聯(lián)機器人：機構(gòu)學(xué)與控制

目　錄
Parallel Robots: Mechanics and Control

譯者序
前言
第1章　引言1
　1.1　什么是機器人1
　1.2　機器人部件2
　1.3　機器人的自由度4
　1.4　機器人分類7
　　1.4.1　串聯(lián)機器人7
　　1.4.2　并聯(lián)機器人10
　　1.4.3　纜線驅(qū)動并聯(lián)機器人13
　1.5　本書的目標和范圍16
第2章　運動表示17
　2.1　空間運動表示17
　　2.1.1　點的位置17
　　2.1.2　剛體的姿態(tài)18
　2.2　剛體的運動30
　2.3　齊次變換31
　　2.3.1　齊次坐標31
　　2.3.2　齊次變換矩陣32
　　2.3.3　螺旋位移33
　　2.3.4　變換運算34
　習(xí)題38
第3章　運動學(xué)42
　3.1　簡介42
　3.2　封閉環(huán)方法43
　3.3　并聯(lián)機器人的運動學(xué)分析44
　　3.3.1　機械機構(gòu)描述44
　　3.3.2　機械臂的幾何結(jié)構(gòu)44
　　3.3.3　逆向運動學(xué)45
　　3.3.4　正向運動學(xué)45
　　3.3.5　仿真47
　3.4　肩部機械臂的運動學(xué)分析48
　　3.4.1　機械機構(gòu)描述48
　　3.4.2　機械臂的幾何結(jié)構(gòu)49
　　3.4.3　逆向運動學(xué)50
　　3.4.4　正向運動學(xué)51
　　3.4.5　仿真52
　3.5　SGP的運動學(xué)分析53
　　3.5.1　機械描述53
　　3.5.2　機械臂的幾何結(jié)構(gòu)54
　　3.5.3　逆向運動學(xué)54
　　3.5.4　正向運動學(xué)55
　　3.5.5　仿真61
　習(xí)題65
第4章　雅可比矩陣：速度和靜力74
　4.1　簡介74
　4.2　角速度與線速度74
　　4.2.1　剛體的角速度74
　　4.2.2　點的線速度76
　　4.2.3　螺旋坐標系77
　4.3　并聯(lián)機械臂雅可比矩陣78
　4.4　速度回路79
　4.5　并聯(lián)機械臂的奇異性分析80
　　4.5.1　逆運動學(xué)奇異性80
　　4.5.2　正運動學(xué)奇異性80
　　4.5.3　混合奇異性81
　4.6　平面機械臂雅可比矩陣分析81
　　4.6.1　速度回路81
　　4.6.2　奇異性分析83
　　4.6.3　靈敏度分析84
　4.7　肩部機械臂雅可比矩陣分析85
　　4.7.1　速度回路85
　　4.7.2　奇異性分析87
　4.8　SGP雅可比矩陣分析88
　　4.8.1　速度回路88
　　4.8.2　奇異性分析89
　4.9　并聯(lián)機械臂的靜態(tài)力93
　　4.9.1　自由體圖解法93
　　4.9.2　虛功法94
　　4.9.3　平面機械臂的靜態(tài)力95
　　4.9.4　肩部機械臂的靜態(tài)力96
　　4.9.5　SGP的靜態(tài)力97
　4.10　并聯(lián)機械臂的剛度分析98
　　4.10.1　剛度和柔度矩陣98
　　4.10.2　變換橢球體99
　　4.10.3　平面機械臂的剛度分析101
　　4.10.4　肩部機械臂的剛度分析102
　　4.10.5　SGP的剛度分析103
　習(xí)題105
第5章　動力學(xué)111
　5.1　簡介111
　5.2　剛體的動力學(xué)綜述112
　　5.2.1　剛體加速度112
　　5.2.2　質(zhì)量特性114
　　5.2.3　動量和動能115
　　5.2.4　牛頓歐拉法則116
　　5.2.5　變質(zhì)量系統(tǒng)117
　5.3　牛頓歐拉方程119
　　5.3.1　平面機械臂的動力學(xué)方程：質(zhì)量恒定處理方式119
　　5.3.2　平面機械臂的動力學(xué)方程：變質(zhì)量處理方式127
　　5.3.3　SGP的動力學(xué)方程131
　　5.3.4　封閉式動力學(xué)137
　5.4　虛功方程147
　　5.4.1　D’Alembert原理147
　　5.4.2　虛功原理148
　　5.4.3　平面機械臂的動力學(xué)方程：質(zhì)量恒定處理方式150
　　5.4.4　公式驗證151
　　5.4.5　平面機械臂的動力學(xué)方程：變質(zhì)量處理方式152
　　5.4.6　SGP動力學(xué)方程153
　5.5　拉格朗日公式155
　　5.5.1　廣義坐標155
　　5.5.2　拉格朗日等式第二種形式156
　　5.5.3　拉格朗日等式第一種形式157
　　5.5.4　動力學(xué)方程性質(zhì)158
　　5.5.5　平面機械臂的動力學(xué)方程163
　　5.5.6　SGP的動力學(xué)分析169
　習(xí)題174
第6章　運動控制179
　6.1　簡介179
　6.2　控制器架構(gòu)179
　6.3　工作空間運動控制182
　　6.3.1　分散PD控制182
　　6.3.2　前饋控制183
　　6.3.3　逆動力學(xué)模型控制184
　　6.3.4　部分線性化IDC186
　6.4　魯棒和自適應(yīng)控制188
　　6.4.1　魯棒的逆動力學(xué)模型控制188
　　6.4.2　自適應(yīng)逆動力學(xué)模型控制192
　6.5　關(guān)節(jié)空間運動控制194
　　6.5.1　關(guān)節(jié)空間動力學(xué)方程194
　　6.5.2　分散PD控制195
　　6.5.3　前饋控制196
　　6.5.4　逆動力學(xué)模型控制197
　6.6　運動控制方法總結(jié)198
　　6.6.1　動力學(xué)模型199
　　6.6.2　分散PD控制199
　　6.6.3　前饋控制199
　　6.6.4　逆動力學(xué)模型控制199
　　6.6.5　部分線性化IDC200
　　6.6.6　魯棒的逆動力學(xué)控制200
　　6.6.7　自適應(yīng)逆動力學(xué)控制200
　6.7　冗余分解201
　　6.7.1　簡介201
　　6.7.2　問題的提出202
　　6.7.3　拉格朗日和Karush-Kuhn-Tucker乘子204
　　6.7.4　迭代求解206
　6.8　平面機械臂的運動控制209
　　6.8.1　分散PD控制210
　　6.8.2　前饋控制215
　　6.8.3　逆動力學(xué)控制218
　　6.8.4　部分線性化IDC222
　　6.8.5　魯棒IDC控制223
　　6.8.6　自適應(yīng)IDC控制225
　　6.8.7　關(guān)節(jié)空間運動控制228
　6.9　SGP運動控制229
　　6.9.1　分散PD控制230
　　6.9.2　前饋控制234
　　6.9.3　逆動力學(xué)控制236
　　6.9.4　部分線性化IDC240
　　6.9.5　魯棒IDC241
　　6.9.6　關(guān)節(jié)空間中的運動控制243
　習(xí)題255