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第一章 空间机构的组成原理 1

1-1 基本概念 1

一、构件 1

二、运动副及其分类 2

三、运动链与机构 2

1-2 广义坐标与自由度 7

一、广义坐标 7

二、虚位移 9

三、广义坐标与笛卡儿坐标 9

四、机构的自由度 10

1-3 空间机构的自由度 11

一、空间开链机构的自由度 11

二、空间单闭链机构的自由度 12

三、空间多闭链机构的自由度 16

一、空间单闭链机构的组成 20

1-4 空间机构的组成 20

二、空间多闭链机构的组成 23

三、空间开链机构的组成 25

第二章 数学基础 31

2-1 回转变换矩阵 31

一、点的位置在坐标系中的表示 31

二、绕坐标轴回转的变换矩阵 32

三、绕任意轴回转的变换矩阵 36

四、绕定点的转动回转变换矩阵 40

五、不共原点的坐标变换 42

六、齐次变换 44

2-2 回转变换矩阵的性质及运算法则 46

一、回转变换矩阵的性质 46

二、回转变换矩阵的运算法则 47

三、回转变换矩阵的分量 48

四、回转变换矩阵的微分 50

一、对分区间法 51

2-3 多项式方程解法 51

二、迭代法 54

三、牛顿法 55

2-4 非线性方程组解法 57

第三章 空间机构运动分析 61

3-1 空间机构运动分析的基础 61

一、概述 61

二、D—H坐标系 62

三、相邻坐标系的变换 63

3-2 空间闭链机构的运动分析 65

一、空间闭链机构的位姿方程 65

二、空间闭链机构的位移分析 67

三、空间闭链机构的速度、加速度分析 83

3-3 空间开链机构的运动分析 90

一、开链机构的位姿方程 90

二、机器人机构的结构特点 91

三、机器人机构的位姿方程和位移分析 93

四、机器人机构的速度和加速度分析 96

五、机器人机构的运动学逆解 99

六、机器人机构的工作空间 110

第四章 空间机构受力分析 126

4-1 空间闭链机构受力分析 126

一、空间闭链机构的静力分析 126

二、空间闭链机构的动力分析 138

4-2 空间开链机构受力分析 148

一、空间开链机构的静力分析 148

二、空间开链机构的动力学 151

第五章 空间闭链机构设计的基本方法 171

5-1 空间闭链机构设计的基本问题 171

一、设计空间与约束条件 171

二、设计要求与可行方案的数目 172

三、型综合与尺寸综合 173

5-2 按位移要求设计空间闭链机构 174

一、函数综合 174

二、轨迹综合 178

三、刚体导引 180

5-3 按速度、加速度和动力特性设计空间闭链机构 184

一、按速度、加速度要求设计空间闭链机构 184

二、按动力特性要求设计空间闭链机构 186

三、空间闭链机构的特殊位置和压力角 187

5-4 空间闭链机构的优化综合 189

一、优化设计 189

二、直接处理约束条件的优化方法 191

三、间接处理约束条件的优化方法 199

第六章 空间闭链机构的设计应用 212

6-1 按主、从动件摆角要求设计空间闭链机构 212

一、单闭链机构 212

二、多闭链机构 219

6-2 按运动轨迹设计空间闭链机构 225

一、单自由度机构 226

二、多自由度机构 230

6-3 按工作性能要求设计空间闭链机构 239

一、按工作行程和动力性能设计活塞机构 239

二、按工作行程和静力要求设计农机耕作器起落机构 244

三、按工作速度要求设计筛驱动机构 247

第七章 机器人机构设计的基本方法 253

7-1 机器人机构的型综合 253

一、机器人机构的广义位姿 253

二、物体姿态的实现及相应的手腕型式 255

三、实现位置与实现姿态的相关性 257

四、机器人机构的型综合关系式 259

7-2 机器人机构的尺寸综合 263

一、用解析法进行尺寸综合 264

二、用优化方法进行尺寸综合 266

7-3 机器人机构综合的图谱方法 271

一、特殊结构的机器人机构 271

二、一般结构的机器人机构 275

7-4 机器人轨迹规划 275

一、多项式插补方法 275

二、关节空间中的轨迹规划 278

三、笛卡儿空间中的轨迹规划 280

四、圆弧插补 280

7-5 机器人机构几何尺寸的校正 285

一、用有限个已知点示教校正 285

二、用位置测量机示教校正 287

第八章 机器人机构的设计应用 289

8-1 弧焊机器人 289

一、概述 289

二、位姿方程 291

三、逆运动学求解 292

四、轨迹插补 293

五、焊枪织动轨迹规划 303

8-2 点焊机器人 305

一、概述 305

二、位姿方程 306

三、速度和加速度分析 307

四、逆运动学求解的数值方法 313

五、工作空间分析 315

六、工作空间综合 318

8-3 喷涂机器人 319

一、概述 319

二、位姿方程 320

三、逆运动学求解 321

四、集中驱动的传动耦合与解耦运算 322

五、机器人机构的静力平衡 325

参考文献 333