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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 少自由度并联机器人的研究现状4

1.2.1 四自由度并联机器人的发展与应用5

1.2.2 五自由度并联机器人的发展与应用8

1.3 拟人机械腿的研究现状9

1.4 5-DOF气囊抛光机床的研究现状13

1.5 本书内容安排14

1.6 本章小结15

参考文献15

第2章 拟人机械腿的运动性能分析22

2.1 方案设计22

2.1.1 设计思想22

2.1.2 髋关节机构原型25

2.1.3 膝关节和踝关节机构原型26

2.2 自由度分析26

2.2.1 空间方位角的表示26

2.2.2 空间机构自由度计算公式27

2.3 位置分析29

2.3.1 位置反解29

2.3.2 位置正解31

2.3.3 算例33

2.4 工作空间分析34

2.4.1 结构约束分析34

2.4.2 工作空间形状分析34

2.4.3 设计参数对工作空间的影响38

2.5 运动学性能分析39

2.5.1 雅可比矩阵的求解40

2.5.2 雅可比矩阵分析43

2.5.3 运动学性能评价指标44

2.5.4 仿真分析45

2.6 静力学分析47

2.6.1 静力平衡方程48

2.6.2 静力学性能评价指标50

2.6.3 仿真分析51

2.7 本章小结53

参考文献54

第3章 拟人机械腿的动力学分析57

3.1 动力学建模57

3.1.1 运动影响系数概述57

3.1.2 动力学模型的建立60

3.2 拟人机械腿伺服电机模型预估69

3.2.1 电机驱动结构简述69

3.2.2 伺服电机转速预估69

3.2.3 电机转速仿真70

3.3 伺服电机转矩预估71

3.3.1 空间机构静力学基础71

3.3.2 伺服电机力矩预估模型73

3.3.3 电机力矩仿真74

3.4 控制器设计75

3.4.1 迭代学习控制基础75

3.4.2 自适应控制基础77

3.4.3 自适应迭代学习控制理论分析80

3.4.4 仿真83

3.5 本章小结85

参考文献86

第4章 拟人机械腿的全域性能分析88

4.1 拟人机械腿的空间模型88

4.1.1 拟人机械腿的模型简化88

4.1.2 拟人机械腿的空间模型分析89

4.2 拟人机械腿的全域性能评价92

4.2.1 拟人机械腿的全域性能评价指标92

4.2.2 拟人机械腿的全域性能图谱93

4.3 拟人机械腿的参数优化96

4.3.1 基于遗传算法的优化方法97

4.3.2 尺寸设计的目标函数97

4.3.3 遗传算法的仿真计算98

4.4 拟人机械腿的三维建模100

4.4.1 膝关节结构100

4.4.2 胡克铰结构101

4.4.3 装配体结构101

4.4.4 拟人机械腿的方案实现102

4.5 本章小结103

参考文献103

第5章 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床105

5.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床布局特点105

5.2 位置分析107

5.2.1 位置反解107

5.2.2 位置正解109

5.2.3 算例110

5.3 工作空间分析111

5.3.1 结构约束分析111

5.3.2 工作空间形状分析111

5.3.3 设计参数对工作空间的影响114

5.4 运动学性能分析115

5.4.1 雅可比矩阵的求解115

5.4.2 运动学性能评价指标的定义及其分布116

5.5 静力学性能分析118

5.5.1 力雅可比矩阵的求解118

5.5.2 静力学性能评价指标的定义及其分布119

5.6 本章小结122

参考文献123

第6章 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的方案设计125

6.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的空间模型及全域性能指标125

6.1.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的空间模型125

6.1.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域运动学性能指标127

6.1.3 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域力学性能指标127

6.1.4 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的全域性能图谱128

6.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的三维建模129

6.2.1 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床结构参数的选择129

6.2.2 新型正交5-DOF并联气囊抛光机床的方案设计130

6.3 本章小结131

参考文献131

第7章 球面5R并联机构133

7.1 球面5R并联机构位置分析133

7.1.1 球面5R并联机构介绍133

7.1.2 球面5R并联机构位置反解134

7.1.3 自由度变化奇异分析136

7.2 球面5R并联机构工作空间分析139

7.2.1 工作空间分析139

7.2.2 结构参数优化141

7.3 球面5R并联机构运动学性能分析145

7.3.1 速度传递性能评价指标145

7.3.2 加速度传递性能评价指标147

7.3.3 运动性能实例分析148

7.4 球面5R并联机构动力学建模149

7.4.1 广义惯性力的计算150

7.4.2 广义外力的计算155

7.4.3 动力学模型的建立155

7.4.4 动力学实例分析155

7.5 本章小结158

参考文献159

第8章 总结与展望162

8.1 总结162

8.2 展望164