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前言 符號表 第1章緒論 1.1機器人的起源與發展 1.2機器人機構學的誕生 1.3章節安排與內容導讀 習題 第2章數學知識 2.1坐標系與三維向量的運算 2.1.1坐標系與點的座標表示 2.1.2三維向量及其運算 2.2矩陣與線性空間 2.2.1矩陣及其運算 2.2.2線性空間與線性變換 2.2.3雅可比的概念 2.3線幾何 2.3.1歐氏幾何、射影幾何與齊次座標 2.3.2線向量 2.3.3Grassmann線幾何 2.4旋量與旋量系 2.4.1旋量、線向量與偶量 2.4.2旋量的基本運算 2.4.3旋量系 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第3章位姿描述與剛體運動 3.1剛體的位姿描述 3.2剛體運動與剛體變換 3.2.1座標（系）映射 3.2.2典型的剛體運動與剛體變換 3.2.3複合變換與連續變換 3.2.4自由向量的變換 3.3姿態的其他描述方法 3.3.1歐拉角 3.3.2R-P-Y角 3.3.3等效軸-角 3.3.4單位四元數 3.3.5不同姿態描述之間的對比及映射關係總結 3.4運動旋量與剛體運動 3.4.1基於等效軸-角表示的齊次變換推導 3.4.2螺旋運動與螺旋變換 3.5剛體速度 3.5.1線速度、角速度的表示及物理意義 3.5.2剛體速度的描述與速度旋量 3.6力旋量 3.6.1力旋量的定義 3.6.2約束力旋量 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第4章機器人機構 4.1機器人機構的基本組成 4.1.1機構的基本組成元素：構件與運動副 4.1.2運動鏈、機構與機器人 4.1.3機器人機構的表示 4.2機器人機構的簡單分類 4.3串聯機器人機構 4.3.1手臂機構 4.3.2手腕機構 4.3.3機器人手爪 4.4並/混聯機器人機構 4.5移動機器人機構 4.5.1輪式移動機器人機構 4.5.2足式移動機器人機構 4.6機器人的自由度 4.6.1與自由度相關的幾個基本概念 4.6.2自由度計算公式 4.7驅動、傳動機構 4.7.1常用的驅動器 4.7.2傳動機構與機器人用減速器 4.8與機器人機構相關的性能描述 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第5章串聯機器人的位移分析 5.1位移分析的主要任務及意義 5.2位移分析的基本原理與基本方法 5.2.1基本原理：閉環方程 5.2.2基本方法：解析法與數值法 5.3D-H參數與串聯機器人的正運動學求解 5.3.1D-H參數法的由來 5.3.2前置坐標系下的D-H 參數 5.3.3前置坐標系下的D-H 矩陣 5.3.4基於改進D-H 參數法的串聯機器人位移分析 5.3.5標準D-H 參數法與串聯機器人的正運動學求解 5.4關節空間、任務空間與驅動空間 5.5串聯機器人的位移反解 5.6串聯機器人位移求解的指數積公式 5.6.1位移正解的指數積公式 5.6.2位移反解的指數積公式 5.7機器人的工作空間 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第6章串聯機器人的速度雅可比與性能評價 6.1速度分析的主要任務及意義 6.2遞推法計算串聯機器人的末端速度 6.3速度雅可比的定義 6.4串聯機器人速度雅可比的其他計算方法 6.4.1基於D-H參數的微分變換法 6.4.2基於指數積公式的求解方法 6.4.3螺旋運動方程 6.4.4參考坐標系的選擇 6.5基於速度雅可比的性能分析與評價 6.5.1奇異性分析 6.5.2靈巧性分析 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第7章並聯機器人運動學基礎 7.1並聯機器人的主要應用 7.2並聯機器人的位移分析 7.2.1求解方法概述 7.2.2典型實例分析 7.3並聯機器人的速度雅可比 7.3.1位移方程直接求導法（直接微分法） 7.3.2旋量法 7.4並聯機器人的奇異性 7.4.1奇異的分類概述 7.4.2奇異的求解方法 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第8章機器人靜力學與靜剛度分析 8.1機器人靜力學與靜剛度分析的主要任務與意義 8.2靜力平衡方程 8.3靜力雅可比 8.3.1靜力雅可比矩陣的定義 8.3.2廣義速度、廣義力與雅可比在不同坐標系間的變換 8.3.3力橢球 8.3.4靜力雅可比與速度雅可比之間的對偶性 8.4柔度與變形 8.4.1剛度與柔度 8.4.2基於旋量理論的空間柔度矩陣建模 8.4.3柔度矩陣的座標變換 8.5剛性機器人的靜剛度建模 8.5.1串聯機器人的靜剛度映射 8.5.2並聯機器人的靜剛度映射 8.5.3柔度矩陣與力橢球 8.6柔性機器人的靜剛度建模 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第9章機器人動力學基礎 9.1機器人動力學建模的目的與意義 9.2剛體的慣性 9.3基於拉格朗日方程的機器人動力學建模 9.3.1一般質點系的拉格朗日方程 9.3.2串聯機器人的拉格朗日方程 9.3.3基於指數積公式的機器人動力學方程 9.4基於牛頓-歐拉方程的動力學建模 9.4.1一般剛體運動的牛頓-歐拉方程 9.4.2前置坐標系下串聯機器人的牛頓-歐拉公式 9.4.3後置坐標系下串聯機器人的牛頓-歐拉公式 本章小結 擴展閱讀文獻 習題 第10章機器人機構的設計 10.1一般設計流程 10.2構型設計 10.2.1枚舉法 10.2.2演化法 10.2.3組合法 10.2.4其他方法 10.3參數設計及優化 10.3.1基於目標函數的優化設計方法 10.3.2基於性能圖譜的優化設計方法 10.4設計實例：大行程XY柔性納米定位平臺的設計 10.4.1平臺的應用背景及性能指標 10.4.2平臺的構型設計 10.4.3平臺的參數設計及優化 10.4.4樣機開發與性能測試 本章小結 擴展閱讀文獻 習題
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