機器人機構學（簡體書）

本書以經典串、並、混聯機器人為主要對象，以“設計”為主線，沿襲傳統機構學研究的三個主題――結構學、運動學、動力學，展開相關“型”“性”“度”分析及設計方面的系統討論。
全書共14章。第1章為緒論。第2章介紹與本書內容密切相關的數學知識，包括回顧線性代數的主要知識點，以及闡述線幾何與旋量理論基礎等新內容，為後續各章提供數學基礎。第3章介紹位形空間與剛體運動，為後續各章提供物理基礎。第4章介紹常用機器人機構，為後續各章提供研究對象。第5、6章主要講述機器人機構的自由度與運動模式分析以及構型綜合，屬￿機器人結構學的研究範疇。第7～10章的內容屬￿機器人運動學的研究範疇。第7章是機器人運動學基礎，主要介紹常用串、並聯機器人位移的正、反解求解方法。第8、9章分別從速度雅可比和運動/力交互特性兩個角度對機器人的運動性能進行評價。第10章簡單介紹了一些有關機器人運動學尺度綜合及優化設計的內容。第11、12章分別簡單介紹了機器人靜力學(含靜剛度)和動力學的基礎知識。第13章主要涉及柔性機器人機構學的基本內容，是對剛體機器人機構學研究內容的補充。第14章給出了兩個綜合設計實例，反映對前述理論方法的應用。
本書可作為機器人相關專業的本科高年級學生及研究生的教材，也可作為相關科研人員與工程技術人員的參考用書。

以串、並、混聯機器人為主要對象

前言
符號表
第１章　緒論…………………………………… １
１-１　機器人的起源與發展 …………………… １
１-２　機器人機構學的誕生 …………………… ３
１-３　機器人機構學的主要研究內容 ………… ５
１-４　章節安排與內容導讀 …………………… ６
習題……………………………………………… ８
第２章　數學基礎 …………………………… ９
２-１　坐標系與三維向量的運算 ……………… ９
２-１-１　坐標系與點的坐標表示 …………… ９
２-１-２　三維向量及其運算………………… １０
２-２　矩陣與線性空間………………………… １２
２-２-１　矩陣及其運算……………………… １２
２-２-２　線性空間與線性變換……………… １４
２-２-３　雅可比的概念……………………… １４
２-３　線幾何…………………………………… １５
２-３-１　歐幾裡得幾何、射影幾何與齊次坐標………１５
２-３-２　線矢量……………………………… １６
２-３-３　格拉斯曼線幾何…………………… １８
２-４　旋量與旋量系…………………………… １９
２-４-１　旋量、線矢量與偶量……………… １９
２-４-２　旋量的基本運算…………………… ２０
２-４-３　旋量系……………………………… ２１
　擴展閱讀文獻 ………………………………… ２３
　習題 …………………………………………… ２４
第３章　位形空間與剛體運動 …………… ２５
３-１　位形空間………………………………… ２５
３-２　剛體位姿的描述………………………… ２８
３-３　剛體運動與剛體變換…………………… ３２
３-３-１　坐標 （系）映射…………………… ３２
３-３-２　典型的剛體運動與剛體變換……… ３６
３-３-３　複合變換…………………………… ４２
３-３-４　自由矢量的變換…………………… ４５
３-４　剛體姿態的其他描述方法……………… ４６
３-４１　歐拉角 （Ｅｕｌｅｒａｎｇｌｅ） ……………４６
３-４-２　ＲＰＹ角 …………………………… ５０
３-４-３　等效軸角 ………………………… ５２
３-４-４　單位四元數………………………… ５６
３-４-５　不同姿態描述之間的對比及映射關係總結………６０
３-５　運動旋量與剛體運動…………………… ６１
３-５-１　基於等效軸角表示的齊次變換推導…………………… ６１
３-５-２　螺旋運動與螺旋變換……………… ６６
３-６　剛體速度………………………………… ７０
３-６-１　線速度、角速度的描述及物理意義……………………… ７０
３-６-２　剛體速度的描述與速度旋量……… ７２
３-７　力旋量…………………………………… ７５
３-７-１　力旋量的定義……………………… ７５
３-７-２　約束力旋量………………………… ７７
３-８　本章小結………………………………… ７９
　擴展閱讀文獻 ………………………………… ８０
　習題 …………………………………………… ８０
第４章　常用機器人機構 ………………… ８４
４-１　機器人機構的基本組成………………… ８４
４-１-１　機構的基本組成元素：構件與運動副……… ８４
４-１-２　運動鏈、機構與機器人…………… ８７
４-１-３　機器人機構的表示………………… ８８
　４２　機器人機構的分類……………………… ９０
　４３　串聯機器人機構………………………… ９１
４３１　手臂機構…………………………… ９２
４３２　手腕機構…………………………… ９４
４３３　機器人手爪………………………… ９７
　４４　並／混聯機器人機構 …………………… ９９
　４５　移動機器人機構 ……………………… １０４
Ⅵ　機器人機構學
４５１　輪式移動機器人機構 …………… １０５
４５２　足式移動機器人機構 …………… １０７
　４６　驅動、傳動機構 ……………………… １１０
４６１　常用的驅動器 …………………… １１０
４６２　傳動機構與機器人用減速器 …… １１１
　４７　與機器人機構相關的性能描述 ……… １１４
　４８　本章小結 ……………………………… １１７
　擴展閱讀文獻………………………………… １１７
　習題…………………………………………… １１８
第５章　自由度與運動模式分析 ……… １２３
　５１　與自由度相關的基本概念 …………… １２３
　５２　自由度計算公式 ……………………… １２６
　５３　自由度與過約束分析 ………………… １３０
５３１　旋量理論的線圖描述方法 ……… １３０
５３２　自由度與約束分析 ……………… １３６
　５４　機器人的運動模式 …………………… １４４
５４１　機器人位形空間的位移流形
描述 ……………………………… １４４
５４２　運動模式分析 …………………… １４７
５４３　輸入選取與多運動模式機構 …… １５４
　５５　奇