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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 少自由度并联机器人的研究现状 4

1.2.1 四自由度并联机器人的发展与应用 5

1.2.2 五自由度并联机器人的发展与应用 8

1.3 拟人机械腿的研究现状 9

1.4 5-DOF气囊抛光机床的研究现状 13

1.5 本书内容安排 14

1.6 本章小结 15

参考文献 15

第2章 拟人机械腿的运动性能分析 22

2.1 方案设计 22

2.1.1 设计思想 22

2.1.2 髋关节机构原型 25

2.1.3 膝关节和踝关节机构原型 26

2.2 自由度分析 26

2.2.1 空间方位角的表示 26

2.2.2 空间机构自由度计算公式 27

2.3 位置分析 29

2.3.1 位置反解 29

2.3.2 位置正解 31

2.3.3 算例 33

2.4 工作空间分析 34

2.4.1 结构约束分析 34

2.4.2 工作空间形状分析 34

2.4.3 设计参数对工作空间的影响 38

2.5 运动学性能分析 39

2.5.1 雅可比矩阵的求解 40

2.5.2 雅可比矩阵分析 43

2.5.3 运动学性能评价指标 44

2.5.4 仿真分析 45

2.6 静力学分析 47

2.6.1 静力平衡方程 48

2.6.2 静力学性能评价指标 50

2.6.3 仿真分析 51

2.7 本章小结 53

参考文献 54

第3章 拟人机械腿的动力学分析 57

3.1 动力学建模 57

3.1.1 运动影响系数概述 57

3.1.2 动力学模型的建立 60

3.2 拟人机械腿伺服电机模型预估 69

3.2.1 电机驱动结构简述 69

3.2.2 伺服电机转速预估 69

3.2.3 电机转速仿真 70

3.3 伺服电机转矩预估 71

3.3.1 空间机构静力学基础 71

3.3.2 伺服电机力矩预估模型 73

3.3.3 电机力矩仿真 74

3.4 控制器设计 75

3.4.1 迭代学习控制基础 75

3.4.2 自适应控制基础 77

3.4.3 自适应迭代学习控制理论分析 80

3.4.4 仿真 83

3.5 本章小结 85

参考文献 86

第4章 拟人机械腿的全域性能分析 88

4.1 拟人机械腿的空间模型 88

4.1.1 拟人机械腿的模型简化 88

4.1.2 拟人机械腿的空间模型分析 89

4.2 拟人机械腿的全域性能评价 92

4.2.1 拟人机械腿的全域性能评价指标 92

4.2.2 拟人机械腿的全域性能图谱 93

4.3 拟人机械腿的参数优化 96

4.3.1 基于遗传算法的优化方法 97

4.3.2 尺寸设计的目标函数 97

4.3.3 遗传算法的仿真计算 98

4.4 拟人机械腿的三维建模 100

4.4.1 膝关节结构 100

4.4.2 胡克铰结构 101

4.4.3 装配体结构 101

4.4.4 拟人机械腿的方案实现 102

4.5 本章小结 103

参考文献 103

第5章 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床 105

5.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床布局特点 105

5.2 位置分析 107

5.2.1 位置反解 107

5.2.2 位置正解 109

5.2.3 算例 110

5.3 工作空间分析 111

5.3.1 结构约束分析 111

5.3.2 工作空间形状分析 111

5.3.3 设计参数对工作空间的影响 114

5.4 运动学性能分析 115

5.4.1 雅可比矩阵的求解 115

5.4.2 运动学性能评价指标的定义及其分布 116

5.5 静力学性能分析 118

5.5.1 力雅可比矩阵的求解 118

5.5.2 静力学性能评价指标的定义及其分布 119

5.6 本章小结 122

参考文献 123

第6章 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的方案设计 125

6.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的空间模型及全域性能指标 125

6.1.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的空间模型 125

6.1.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域运动学性能指标 127

6.1.3 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域力学性能指标 127

6.1.4 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域性能图谱 128

6.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的三维建模 129

6.2.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床结构参数的选择 129

6.2.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的方案设计 130

6.3 本章小结 131

参考文献 131

第7章 球面5R并联机构 133

7.1 球面5R并联机构位置分析 133

7.1.1 球面5R并联机构介绍 133

7.1.2 球面5R并联机构位置反解 134

7.1.3 自由度变化奇异分析 136

7.2 球面5R并联机构工作空间分析 139

7.2.1 工作空间分析 139

7.2.2 结构参数优化 141

7.3 球面5R并联机构运动学性能分析 145

7.3.1 速度传递性能评价指标 145

7.3.2 加速度传递性能评价指标 147

7.3.3 运动性能实例分析 148

7.4 球面5R并联机构动力学建模 149

7.4.1 广义惯性力的计算 150

7.4.2 广义外力的计算 155

7.4.3 动力学模型的建立 155

7.4.4 动力学实例分析 155

7.5 本章小结 158

参考文献 159

第8章 总结与展望 162

8.1 总结 162

8.2 展望 164