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简介
本书以经典串、并、混联机器人为主要对象，以“设计”为主线，沿袭传统机构学研究的三个主题——结构学、运动学、动力学，展开相关“型”“性”“度”分析及设计方面的系统讨论。全书共14章。第1章为绪论。第2章介绍与本书内容密切相关的数学知识，包括回顾线性代数的主要知识点，以及阐述线几何与旋量理论基础等新内容，为后续各章提供数学基础。第3章介绍位形空间与刚体运动，为后续各章提供物理基础。第4章介绍常用机器人机构，为后续各章提供研究对象。第5、6章主要讲述机器人机构的自由度与运动模式分析以及构型综合，属于机器人结构学的研究范畴。第7～10章的内容属于机器人运动学的研究范畴。第7章是机器人运动学基础，主要介绍常用串、并联机器人位移的正、反解求解方法。第8、9章分别从速度雅可比和运动/力交互特性两个角度对机器人的运动性能进行评价。第10章简单介绍了一些有关机器人运动学尺度综合及优化设计的内容。第11、12章分别简单介绍了机器人静力学（含静刚度）和动力学的基础知识。第13章主要涉及柔性机器人机构学的基本内容，是对刚体机器人机构学研究内容的补充。第14章给出了两个综合设计实例，反映对前述理论方法的应用。本书可作为机器人相关专业的本科高年级学生及研究生的教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员的参考用书。
目录
前言
符号表
第１章 绪论…………………………………… １
１-１ 机器人的起源与发展 …………………… １
１-２ 机器人机构学的诞生 …………………… ３
１-３ 机器人机构学的主要研究内容 ………… ５
１-４ 章节安排与内容导读 …………………… ６
习题……………………………………………… ８
第２章 数学基础 …………………………… ９
２-１ 坐标系与三维向量的运算 ……………… ９
２-１-１ 坐标系与点的坐标表示 …………… ９
２-１-２ 三维向量及其运算………………… １０
２-２ 矩阵与线性空间………………………… １２
２-２-１ 矩阵及其运算……………………… １２
２-２-２ 线性空间与线性变换……………… １４
２-２-３ 雅可比的概念……………………… １４
２-３ 线几何…………………………………… １５
２-３-１ 欧几里得几何、射影几何与齐次坐标………１５
２-３-２ 线矢量……………………………… １６
２-３-３ 格拉斯曼线几何…………………… １８
２-４ 旋量与旋量系…………………………… １９
２-４-１ 旋量、线矢量与偶量……………… １９
２-４-２ 旋量的基本运算…………………… ２０
２-４-３ 旋量系……………………………… ２１
扩展阅读文献 ………………………………… ２３
习题 …………………………………………… ２４
第３章 位形空间与刚体运动 …………… ２５
３-１ 位形空间………………………………… ２５
３-２ 刚体位姿的描述………………………… ２８
３-３ 刚体运动与刚体变换…………………… ３２
３-３-１ 坐标 （系）映射…………………… ３２
３-３-２ 典型的刚体运动与刚体变换……… ３６
３-３-３ 复合变换…………………………… ４２
３-３-４ 自由矢量的变换…………………… ４５
３-４ 刚体姿态的其他描述方法……………… ４６
３-４１ 欧拉角 （Ｅｕｌｅｒａｎｇｌｅ） ……………４６
３-４-２ ＲＰＹ角 …………………………… ５０
３-４-３ 等效轴角 ………………………… ５２
３-４-４ 单位四元数………………………… ５６
３-４-５ 不同姿态描述之间的对比及映射关系总结………６０
３-５ 运动旋量与刚体运动…………………… ６１
３-５-１ 基于等效轴角表示的齐次变换推导…………………… ６１
３-５-２ 螺旋运动与螺旋变换……………… ６６
３-６ 刚体速度………………………………… ７０
３-６-１ 线速度、角速度的描述及物理意义……………………… ７０
３-６-２ 刚体速度的描述与速度旋量……… ７２
３-７ 力旋量…………………………………… ７５
３-７-１ 力旋量的定义……………………… ７５
３-７-２ 约束力旋量………………………… ７７
３-８ 本章小结………………………………… ７９
扩展阅读文献 ………………………………… ８０
习题 …………………………………………… ８０
第４章 常用机器人机构 ………………… ８４
４-１ 机器人机构的基本组成………………… ８４
４-１-１ 机构的基本组成元素：构件与运动副……… ８４
４-１-２ 运动链、机构与机器人…………… ８７
４-１-３ 机器人机构的表示………………… ８８
４２ 机器人机构的分类……………………… ９０
４３ 串联机器人机构………………………… ９１
４３１ 手臂机构…………………………… ９２
４３２ 手腕机构…………………………… ９４
４３３ 机器人手爪………………………… ９７
４４ 并／混联机器人机构 …………………… ９９
４５ 移动机器人机构 ……………………… １０４
Ⅵ 机器人机构学
４５１ 轮式移动机器人机构 …………… １０５
４５２ 足式移动机器人机构 …………… １０７
４６ 驱动、传动机构 ……………………… １１０
４６１ 常用的驱动器 …………………… １１０
４６２ 传动机构与机器人用减速器 …… １１１
４７ 与机器人机构相关的性能描述 ……… １１４
４８ 本章小结 ……………………………… １１７
扩展阅读文献………………………………… １１７
习题…………………………………………… １１８
第５章 自由度与运动模式分析 ……… １２３
５１ 与自由度相关的基本概念 …………… １２３
５２ 自由度计算公式 ……………………… １２６
５３ 自由度与过约束分析 ………………… １３０
５３１ 旋量理论的线图描述方法 ……… １３０
５３２ 自由度与约束分析 ……………… １３６
５４ 机器人的运动模式 …………………… １４４
５４１ 机器人位形空间的位移流形
描述 ……………………………… １４４
５４２ 运动模式分析 …………………… １４７
５４３ 输入选取与多运动模式机构 …… １５４
５５ 奇
机器人机构学
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