书籍详情
机器人机构学的数学基础
作者：于靖军、刘辛军、等
出版社：机械工业出版社
出版时间：2008-01-01
ISBN：9787111242567
定价：¥49.80
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内容简介
本书以近年来的研究成果为主干，讲述李群李代数、旋量理论为代表的现代数学工具在机构学及机器人学中的应用。全书分为两个部分；第一部分为理论基础篇，第二部分为应用篇，其中多数有习题。 第1章为绪论。第2章回顾一些数学基础知识与概念，如线性变换、矩阵理论、射影几何、线几何以及微分流形等。从第3章到第8章是本书的基础理论部分，主要是李群、李代数及旋量、旋量系理论及其在机构学中的简单应用。从第9章到第14章是本书的应用部分，包括复杂机构及机器人的自由度分析、构型综合、运动学分析、运动性能分析、静力学与刚度问题、动力学问题等。 本书所选机构与机器人种类丰富，不仅涵盖了传统串联式机器人、并联式机器人，而且还包括了当前机构学领域一些较为热门的机构（如柔性机构、大摆角并联机构等）。作为本书的一项补充，在附录中主要向读者介绍一下有关几何代数及其在机器人中的应用方面的内容，这是一个全新的研究领域。 本书可作为研究生教材或高年级本科教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员参考用书。
作者简介
暂缺《机器人机构学的数学基础》作者简介
目录
序
前言
符号表
第1章 绪论
1.1 机构学与机器人学的发展历史概述
1.2 机构学及机器人学基础
1.2.1 机构与机器人的基本组成元素：构件与运动副
1.2.2 运动链、机构与机器人
1.2.3 自由度、活动度与约束
1.2.4 机器人机构的分类
1.3 机器人机构学的主要研究内容
1.3.1 机构与机器人的结构分析与综合
1.3.2 机构与机器人的运动学性能评价指标
1.3.3 机构与机器人动力学
1.3.4 机构与机器人的设计理论
1.4 机构学与机器人学研究的数学方法
1.4.1 李群、李代数
1.4.2 旋量理论
1.4.3 现代数学工具在机构学与机器人学中的应用举例
1.5 本书概述及使用建议
1.5.1 本书概述
1.5.2 文献使用与说明
第2章 预备知识
2.1 线性空间
2.2 欧氏几何
2.3 射影几何与齐次坐标
2.3.1 射影直线、射影平面与射影空间
2.3.2 点线面的齐次表示与P1ucker坐标
2.4 线几何
2.4.1 线矢量的定义与P1ucker坐标
2.4.2 线矢量的运算
2.4.3 Kiein映射
2.5 微分流形
习题
第3章 李群与李子群
3.1 群与李群的定义
3.2 几种典型的李群
3.3 李群的映射
3.4 李群的作用
3.5 李子群的运算
3.6 SE（3）及其子群
3.7 位移子群的正则表示与共轭表示
3.8 位移于流形
3.9 参考文献说明
习题
第4章 李代数
4.1 李代数的定义
4.2 几种特殊的李代数
4.3 指数映射
4.4 SE（3）伴随表达的指数映射
4.5 参考文献说明
习题
第5章 李群与刚体运动
5.1 刚体运动与剐体变换
5.2 刚体运动与李群
5.3 剐体运动的指数坐标
5.4 参考文献说明
习题
第6章 旋量与刚体运动
6.1 旋量的基本概念
6.1.1 旋量的定义
6.1.2 旋量的性质与运算
6.2 旋量与螺旋运动
6.2.1 螺旋运动的定义
6.2.2 运动旋量与瞬时螺旋运动
6.3 刚体速度的旋量表示
6.3.1 质点的瞬时运动速度
6.3.2 刚体速度的运动旋量坐标
6.3.3 刚体速度的坐标变换
6.3.4 刚体速度的复合变换
6.3.5 螺旋运动的速度
6.4 力旋量
6.4.1 力旋量的概念
6.4.2 力旋量的旋量坐标
6.5 反旋量
6.5.1 反旋量的概念
6.5.2 反旋量的特性
6.5.3 几种特殊的反旋量
6.6 旋量的时间导数
6.7 参考文献说明
习题
第7章 旋量系与反旋量系
7.1 旋量系
7.1.1 旋量集与旋量系
7.1.2 旋量集的线性相关性
7.2 特殊旋量系
7.2.1 旋量系的分类
7.2.2 旋量一系
7.2.3 旋量二系
7.2.4 旋量三系
7.2.5 旋量四、五、六系
7.2.6 可实现连续运动的旋量系
7.3 反旋量系
7.3.1 反旋量系的定义
7.3.2 特殊旋量系与其反旋量系之间的关系
7.4 反旋量系的快速计算方法
7.5 旋量集在不同几何条件下的维数
7.6 参考文献说明
习题
第8章 运动旋量系与约束旋量系
8.1 约束旋量系与运动链
8.2 等效运动副旋量系
8.2.1 等效运动副旋量系的概念
8.2.2 等效运动副旋量系的应用举例
8.3 约束作用下运动副旋量系的配置
8.4 约束作用下允许存在的运亏
8.5 机构可连续运动的条件
8.5.1 瞬时运动机构
8.5.2 机构可连续运动的条件
8.5.3 约束力及其允许的转动
8.6 参考文献说明
习题
第9章 复杂机构的自由度分析
9.1 与机构自由度相关的几个基本概念
9.2 机构自由度的计算公式
9.3 旋量集及旋量系的集合表示
9.4 并联机构的自由度分析
9.5 含复杂铰链的并联机构及其自由度分析
9.6 参考文献说明
习题
第10章 并联机构的构型综合
10.1 几种主流的构型综合方法概述
10.2 基于现代数学工具的并联机构构型综合研究内容
10.3 数综合
10.4 少自由度并联机构的约束特性
10.5 基于旋量系理论的约束综合法
1O.6 基于位移子群及位移流形的运动综合法
1O.6.1 位移子群、位移子流形与之对应的运动链
10.6.2 基于位移子群及位移子流形的运动综合法的般步骤
10.6.3 综合实例
10.7 并联机构的主动输人选取理论
10.8 参考文献说明
习题
第11章 串联机器人运动学
11.1 串联机器人正向运动学分析的指数积公式
11.1.1 DH参数与串联机器人正向运动学
11.1.2 串联机器人正向运动学的指数积（POE）公式
11.1.3 惯性坐标系与初始位形的选择
11.1.4 实例分析
11.1.5 nH参数法与POE公式的关系
11.2 串联机器人反向运动学的指数积公式
11.2.1 反向运动学的指数积公式
11.2.2 子问题的分类与求解
11.2 ，3应用举例
11.3 参考文献说明
习题
第12章 机器人机构的运动性能分析
12.1 机器人的速度雅可比矩阵
12.1.1 串联机器人的速度雅可比矩阵
12.1.2 并联机器人的速度雅可比矩阵
12.2 机器人机构的奇异位形分析
12.2.1 机器人奇异位形的定义
12.2.2 奇异位形的分类
12.2.3 机器人奇异位形的一般求解方法
12.2.4 典型机器人机构的奇异位形分析
12.3 机器人机构的灵巧性分析
12.4 机器人的运动解耦性分析
12.5 机器人机构的传动性能
12.6 机器人机构型综合的再讨论
12.7 参考文献说明
习题
第13章 机器人的静力学及静刚度分析
13.1 机器人的力雅可比矩阵
13.2 静刚度分析
13.2.1 刚性体机器人机构的静刚度映射
13.2.2 柔性机构的静刚度分析
13.3 参考文献说明
习题
第14章 机器人动力学基础
14.1 刚体的惯性
14.1.1 刚体动能与广义惯性矩阵
14.1.2 刚体的动量旋量
14.2 刚体运动的牛顿欧拉方程
14.2.1 一般刚体运动的牛顿欧拉方程
14.2.2 串联机器人紧凑形式的牛顿一欧拉方程
14.3 串联机器人的拉格朗日方程
14.3.1 质点系的拉格朗日方程
14.3.2 串联机器人的拉格朗日方程
14.4 参考文献说明
习题
附录：几何代数与刚体运动
A.1 几何代数概论
A23D几何代数与刚体运动
名词索引
参考文献
前言
符号表
第1章 绪论
1.1 机构学与机器人学的发展历史概述
1.2 机构学及机器人学基础
1.2.1 机构与机器人的基本组成元素：构件与运动副
1.2.2 运动链、机构与机器人
1.2.3 自由度、活动度与约束
1.2.4 机器人机构的分类
1.3 机器人机构学的主要研究内容
1.3.1 机构与机器人的结构分析与综合
1.3.2 机构与机器人的运动学性能评价指标
1.3.3 机构与机器人动力学
1.3.4 机构与机器人的设计理论
1.4 机构学与机器人学研究的数学方法
1.4.1 李群、李代数
1.4.2 旋量理论
1.4.3 现代数学工具在机构学与机器人学中的应用举例
1.5 本书概述及使用建议
1.5.1 本书概述
1.5.2 文献使用与说明
第2章 预备知识
2.1 线性空间
2.2 欧氏几何
2.3 射影几何与齐次坐标
2.3.1 射影直线、射影平面与射影空间
2.3.2 点线面的齐次表示与P1ucker坐标
2.4 线几何
2.4.1 线矢量的定义与P1ucker坐标
2.4.2 线矢量的运算
2.4.3 Kiein映射
2.5 微分流形
习题
第3章 李群与李子群
3.1 群与李群的定义
3.2 几种典型的李群
3.3 李群的映射
3.4 李群的作用
3.5 李子群的运算
3.6 SE（3）及其子群
3.7 位移子群的正则表示与共轭表示
3.8 位移于流形
3.9 参考文献说明
习题
第4章 李代数
4.1 李代数的定义
4.2 几种特殊的李代数
4.3 指数映射
4.4 SE（3）伴随表达的指数映射
4.5 参考文献说明
习题
第5章 李群与刚体运动
5.1 刚体运动与剐体变换
5.2 刚体运动与李群
5.3 剐体运动的指数坐标
5.4 参考文献说明
习题
第6章 旋量与刚体运动
6.1 旋量的基本概念
6.1.1 旋量的定义
6.1.2 旋量的性质与运算
6.2 旋量与螺旋运动
6.2.1 螺旋运动的定义
6.2.2 运动旋量与瞬时螺旋运动
6.3 刚体速度的旋量表示
6.3.1 质点的瞬时运动速度
6.3.2 刚体速度的运动旋量坐标
6.3.3 刚体速度的坐标变换
6.3.4 刚体速度的复合变换
6.3.5 螺旋运动的速度
6.4 力旋量
6.4.1 力旋量的概念
6.4.2 力旋量的旋量坐标
6.5 反旋量
6.5.1 反旋量的概念
6.5.2 反旋量的特性
6.5.3 几种特殊的反旋量
6.6 旋量的时间导数
6.7 参考文献说明
习题
第7章 旋量系与反旋量系
7.1 旋量系
7.1.1 旋量集与旋量系
7.1.2 旋量集的线性相关性
7.2 特殊旋量系
7.2.1 旋量系的分类
7.2.2 旋量一系
7.2.3 旋量二系
7.2.4 旋量三系
7.2.5 旋量四、五、六系
7.2.6 可实现连续运动的旋量系
7.3 反旋量系
7.3.1 反旋量系的定义
7.3.2 特殊旋量系与其反旋量系之间的关系
7.4 反旋量系的快速计算方法
7.5 旋量集在不同几何条件下的维数
7.6 参考文献说明
习题
第8章 运动旋量系与约束旋量系
8.1 约束旋量系与运动链
8.2 等效运动副旋量系
8.2.1 等效运动副旋量系的概念
8.2.2 等效运动副旋量系的应用举例
8.3 约束作用下运动副旋量系的配置
8.4 约束作用下允许存在的运亏
8.5 机构可连续运动的条件
8.5.1 瞬时运动机构
8.5.2 机构可连续运动的条件
8.5.3 约束力及其允许的转动
8.6 参考文献说明
习题
第9章 复杂机构的自由度分析
9.1 与机构自由度相关的几个基本概念
9.2 机构自由度的计算公式
9.3 旋量集及旋量系的集合表示
9.4 并联机构的自由度分析
9.5 含复杂铰链的并联机构及其自由度分析
9.6 参考文献说明
习题
第10章 并联机构的构型综合
10.1 几种主流的构型综合方法概述
10.2 基于现代数学工具的并联机构构型综合研究内容
10.3 数综合
10.4 少自由度并联机构的约束特性
10.5 基于旋量系理论的约束综合法
1O.6 基于位移子群及位移流形的运动综合法
1O.6.1 位移子群、位移子流形与之对应的运动链
10.6.2 基于位移子群及位移子流形的运动综合法的般步骤
10.6.3 综合实例
10.7 并联机构的主动输人选取理论
10.8 参考文献说明
习题
第11章 串联机器人运动学
11.1 串联机器人正向运动学分析的指数积公式
11.1.1 DH参数与串联机器人正向运动学
11.1.2 串联机器人正向运动学的指数积（POE）公式
11.1.3 惯性坐标系与初始位形的选择
11.1.4 实例分析
11.1.5 nH参数法与POE公式的关系
11.2 串联机器人反向运动学的指数积公式
11.2.1 反向运动学的指数积公式
11.2.2 子问题的分类与求解
11.2 ，3应用举例
11.3 参考文献说明
习题
第12章 机器人机构的运动性能分析
12.1 机器人的速度雅可比矩阵
12.1.1 串联机器人的速度雅可比矩阵
12.1.2 并联机器人的速度雅可比矩阵
12.2 机器人机构的奇异位形分析
12.2.1 机器人奇异位形的定义
12.2.2 奇异位形的分类
12.2.3 机器人奇异位形的一般求解方法
12.2.4 典型机器人机构的奇异位形分析
12.3 机器人机构的灵巧性分析
12.4 机器人的运动解耦性分析
12.5 机器人机构的传动性能
12.6 机器人机构型综合的再讨论
12.7 参考文献说明
习题
第13章 机器人的静力学及静刚度分析
13.1 机器人的力雅可比矩阵
13.2 静刚度分析
13.2.1 刚性体机器人机构的静刚度映射
13.2.2 柔性机构的静刚度分析
13.3 参考文献说明
习题
第14章 机器人动力学基础
14.1 刚体的惯性
14.1.1 刚体动能与广义惯性矩阵
14.1.2 刚体的动量旋量
14.2 刚体运动的牛顿欧拉方程
14.2.1 一般刚体运动的牛顿欧拉方程
14.2.2 串联机器人紧凑形式的牛顿一欧拉方程
14.3 串联机器人的拉格朗日方程
14.3.1 质点系的拉格朗日方程
14.3.2 串联机器人的拉格朗日方程
14.4 参考文献说明
习题
附录：几何代数与刚体运动
A.1 几何代数概论
A23D几何代数与刚体运动
名词索引
参考文献
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