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編輯推薦： 本书既注重与机械原理设计等基础课程的衔接，也注意与实际工程的联系，内容上既涵盖了机器人机构学领域的经典理论，也融入了有限-瞬时旋量及机构分析设计等最新研究成果。 內容簡介： 本书包含9章内容。第1章绪论介绍机器人的基本组成、分类、发展历程和应用，以及机器人机构创新设计的研究内容。第2、3章介绍机器人学研究涉及的数学基础，并根据机器人机构创新设计的流程重点介绍有限-瞬时旋量数学框架。第4～8章涵盖串联、并联机器人机构设计的全部环节，包括机构构型综合、运动学建模、静力学建模、动力学建模以及多目标多参数优化设计方法。第9章以两个典型的应用场景为例。阐述利用前述章节的理论方法开展并联机器人机构创新设计的流程。 本书既注重与机械原理设计等基础课程的衔接，也注意与实际工程的联系，内容上既涵盖了机器人机构学领域的经典理论，也融入了有限-瞬时旋量及机构分析设计等最新研究成果。本书可作为智能制造、机械工程或机器人相关专业的本科高年级学生以及研究生的教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员的参考书。 目錄： 前言 第1章绪论1 11引言1 12机器人机构学2 121机器人的问世与发展2 122机构学与数学、力学3 123机器人机构学的研究内容5 13机器人机构的分类5 131串联机构6 132并联机构7 133混联机构12 14机器人机构的创新设计13 141构型创新13 142运动学分析与设计14 143动力学优化15 15全书架构与章节安排15 习题16 参考文献16 第2章常用数学工具及比较18 21引言18 22机器人机构的有限运动和瞬时运动18 221李群与李代数理论19 222Chasles定理和Mozzi定理20 223机构的有限运动李群SE(3)20 224机构的瞬时运动李代数se(3)21 23矩阵李群和李代数22 231矩阵李群及矩阵乘法23 232矩阵李代数及矩阵李括号24 233矩阵李群与李代数间的映射25 24对偶四元数和纯对偶四元数26 241对偶四元数及四元数乘法26 242纯对偶四元数及四元数李括号28 243对偶四元数与纯对偶四元数间的 映射28 25有限旋量和瞬时旋量29 251有限旋量及旋量三角29 252瞬时旋量及旋量叉积31 253有限旋量与瞬时旋量间的映射32 26数学工具比较32 261数学工具之间的代数关联与 转换32 262对偶四元数乘法与旋量三角33 263代数结构与李群表示论35 27本章小结42 习题42 参考文献43 第3章有限瞬时旋量理论45 31引言45 32有限瞬时旋量微分映射45 321单自由度旋量微分映射46 322解耦多自由度旋量微分映射46 323非解耦多自由度旋量微分映射47 324基于旋量微分的机器人机构 建模49 33机器人机构有限运动的旋量模型51 331关节有限运动建模52 332串联机构有限运动建模54 333并联机构有限运动建模54 34机器人机构瞬时运动的旋量模型55 341关节瞬时运动建模55 342串联机构瞬时运动建模61 343并联机构瞬时运动建模63 35机器人机构力的旋量模型65 351关节力建模68 352串联机构力建模71 353并联机构力建模72 36机器人机构的拓扑与性能建模75 361经典串联、并联机构建模算例75 362构型与性能创新设计87 37本章小结88 习题89 参考文献90 第4章机器人机构的构型综合92 41引言92 42构型综合的有限旋量方法93 421构型综合的通用流程93 422运动模式的解析表征95 423支链运动的等效变换108 424支链的几何装配条件116 43转动轴线固定类机构的构型综合117 431具有一个固定轴线的nT1R 机构118 432平面运动G群机构算例119 433具有两个固定轴线的nT2R 机构121 434双熊夫利运动XX流形机构 算例123 44转动轴线变化类机构的构型综合130 441具有一个可变轴线的nT1R 机构130 4421R1T双链并联机构与3T1R并联 机构算例131 443具有一个可变轴线的nT2R 机构135 4443T2R串联机构与1T2R类Exechon 并联机构算例137 445具有两个可变轴线的nT2R 机构142 4462R双链并联机构与1T2R类Z3 并联机构算例143 45曲面/曲线平动机构的构型综合145 451具有二次曲面平动的2TnR 机构145 452环面与螺旋面并联机构算例148 453具有空间曲线平动的1TnR 机构155 454圆锥曲线双链并联机构算例155 46本章小结159 习题159 参考文献160 第5章运动学建模与分析162 51引言162 52位移建模与分析162 521串联机构位移建模的有限旋量 方法162 522串联机构位移建模的DH参数 方法167 523并联机构位移建模的有限旋量 方法170 524并联机构位移建模的闭环向量 方程179 53速度建模与分析180 531串联机构速度建模180 532并联机构速度建模181 533奇异性分析186 54工作空间分析189 541姿态工作空间190 542位置工作空间191 543边界搜索法192 55本章小结195 习题196 参考文献198 第6章静力学建模与分析200 61引言200 62静刚度矩阵与柔度矩阵200 621m自由度虚弹簧201 622刚/柔度矩阵的坐标变换205 63静力与变形映射关系208 631串联机构静力与变形映射208 632并联机构静力与变形映射210 64静刚度建模与分析212 641串联机构静刚度建模212 642并联机构静刚度建模214 65本章小结225 习题225 参考文献227 第7章动力学建模与分析228 71引言228 72刚体的惯性228 721质量与质心228 722惯性矩阵与转动惯量229 73构件质心的速度232 731关节速度232 732串联机构构件质心的速度236 733并联机构构件质心的速度239 74构件质心的加速度242 741关节加速度242 742串联机构构件质心的加速度244 743并联机构构件质心的加速度247 75动力学建模与分析248 751串联机构动力学建模249 752并联机构动力学建模252 76本章小结257 习题257 参考文献259 第8章机器人机构性能优化设计261 81引言261 82性能评价指标261 821运动学性能评价指 內容試閱： 机器人是多学科交叉融合与技术创新的产物，机器人自主创新已成为当代衡量一个国家科技创新能力和高端制造业综合竞争水平的重要指标。特别是在今天，世界正处于百年末有之大变局，为应对这一历史机遇与挑战，我国大力推进科技创新，对机器人自主创新的需求日益迫切。机器人自主创新的源泉在于机构创新设计。机器人机构创新设计已成为现代机构学与机器人学的主要议题。 近年来，国内外围绕机器人机构创新设计的研究进展突飞猛进，涉及的领域涵盖航空航天、汽车船舶、轨道交通、海洋工程、医疗健康等，相关的从业人员日益增加。注意到市面上尚缺乏关于机器人机构创新设计方法与应用的书籍，我们决定编写一部专业教材，主要考虑以下方面： 1）详细阐述数学、力学与机构学的内在关联，建立机器人机构创新设计的完整理论体系。 2）以同一个数学工具贯穿机器人机构创新设计的主题内容。 3）不仅要涵盖经典机构学知识，还需反映机器人学术前沿。 4）与实际工程紧密相连，基于大量工程实例构建知识体系，既增加教材的可读性，又可指导如何根据工程需求开展创新设计，进而实现工程应用。 基于上述思路，经过反复讨论与商讨，最终确定本书的脉络为：介绍并对比机器人机构学常用的三类数学工具，从中选择有限-瞬时旋量理论作为本书的数学工具，阐述基于有限-瞬时旋量理论开展机器人机构运动与力学建模的一般方法；以创新设计为主线，依次系统介绍机器人机构构型综合、性能建模与优化设计的内容。据此，本书的第2、3章包含数学定理的推导与证明，偏向于基础理论体系的搭建。第4～8章阐述如何利用该理论体系开展机器人机构的设计，既包含一般流程与方法，还引入大量实例详细叙述方法的应用。除了机器人机构学领域的经典理论与方法以外，书中还包含了曲面/曲线平动机构综合、m自由度虚弹簧刚度建模、性能合作均衡设计等最新的研究成果。第4～8章的内容是机器人机构创新设计最小限度的必学知识，其中，第4章仅展示了部分具有特殊运动形式的机器人机构构型综合流程，读者可结合课后习题探索更多的机器人机构类型。如果偏向于“机械原理”“材料力学”“理论力学”等基础课程的延伸性学习，可着重学习第5～7章有关机器人机构运动学、静力学和动力学性能的建模与分析方法。第8章介绍机器人机构多维性能设计方法，所涉及的常用性能评价指标需结合第5～7章的性能模型进行定义。第9章给出了机器人机构创新设计的一般流程与两个设计实例，体现对本书理论与方法的应用，即可作为实例解析，也可作为自学内容。 为了帮助读者理解和学习，本书每章均设置引言作为内容简介，并在最后对本章重要概念与方法进行总结。另外，每章均配有若干习题，便于读者借助习题解答来巩固本章所学内容。同时，每章末尾提供了相关的扩展阅读文献，有余力或对相关内容感兴趣的读者可做深入探索。 本书的编写分工如下：第1章由孙涛负责编写，第2～4章由孙涛与杨朔飞共同编写，第5章由霍欣明负责编写；第6～9章由孙涛与连宾宾共同编写。 本书包含的经典机构学知识参考了国内外已出版的机器人学教材。在此，向这些优秀教材的作者致以最诚挚的敬意。本书也充分表达了编者对机器人机构创新设计的理解与认识，相关的研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、天津市杰出青年基金（22JCJQJC00050、62027812、52275027、2023YFB4705400）等项目的资助，在此表示感谢。 由于编者水平有限，书中或有未及之处，敬请读者批评指正。

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