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内容简介

　　《国际机械工程先进技术译丛：并联机器人（原书第2版）》综合呈现了有关并联机器人可能的机械构型、分析与综合及可能应用的最新进展，是2000年《并联机器人（第1版）》的再版。本书内容包括：绪论，机构综合与构型，逆运动学，正运动学，速度、精度与加速度分析，奇异构型，工作空间，静力学分析，动力学，标定，设计，系统求解方法，区间分析和结论。

　　《国际机械工程先进技术译丛：并联机器人（原书第2版）》的读者对象是机械、机电和计算机及控制专业领域研究者和工程师及相关专业本科生和研究生。

　　《国际机械工程先进技术译丛：并联机器人（原书第2版）》为学生提供了超过140个练习和问题；给工程师展示了许多实际结果和应用。

目录

译丛序言

译者序

前言

致谢

符号说明

第1章 绪论

1.1 典型机器人的特性

1.2 机器人的其他构型

1.3 机器人技术的必要性

1.4 并联机器人的定义

1.4.1 广义并联机械臂的定义

1.4.2并联机械臂

1.4.3 全并联机械臂

1.4.4 全并联机械臂分析

1.4.4.1 平面机器人

1.4.4.2 一般情形

1.5 本书内容

1.6 练习

第2章 机构综合与构型

2.1 引言

2.2 机构综合方法

2.2.1 图论法

2.2.2 群论法

2.2.2.1 李(Lie)群和位移子群

2.2.2.2 子群运动生成器

2.2.2.3 基于群论的型综合

2.2.3 螺旋法

2.2.3.1 螺旋理论基础

2.2.3.2 基于螺旋理论的型综合

2.2.4 机构综合与其他运动学性能

2.2.5 机构综合与不确定性

2.2.6 并联机器人的符号

2.3 平面机器人

2.4 空间运动机器人

2.4.1 关节和驱动器

2.4.2 并联机器人伪分类

2.4.3 3自由度机械臂

2.4.3.1 平移机械臂

2.4.3.2 定向机械臂

2.4.3.3 混合自由度机械臂

2.4.4 4自由度机械臂

2.4.5 5自由度机械臂

2.4.6 6自由度机械臂

2.4.6.1 UPS链机器人

2.4.6.2 PUS链机器人

2.4.6.3 RUS链机器人

2.4.6.4 混合支链机器人

2.4.6.5 3腿机器人

2.4.6.6 解耦机器人

2.5 冗余机器人

2.6 组合式桁架和二元驱动

2.7 MEMS和微定位机器人

2.8 线机器人

2.9 应用实例

2.9.1 空间应用

2.9.2 振动

2.9.3 医疗应用

2.9.4 模拟器

2.9.5 工业应用

2.9.5.1 机床

2.9.5.2 定位设备

2.9.5.3 其他工业应用

2.9.6 其他应用

2.10 本书中研究的机器人

2.11 练习

第3章 逆运动学

3.1 逆运动学

3.1.1 通用方法

3.1.1.1 解析方法

3.1.1.2 几何方法

3.1.2 实例

3.1.2.1 平面机械臂

3.1.2.2 3-UPU机械臂

3.1.2.3 6-UPS机械臂

……

第4章 正运动学

第5章 速度、精度和加速度分析

第6章 奇异位形

第7章 工作空间

第8章 静力学分析

第9章 动力学

第10章 约定

第11章 设计

第12章 附录：系统求解方法

第13章 附录：区间分析法

第14章 附录：结论

参考文献

精彩书摘

　　1．3机器人技术的必要性

　　模拟器定位设备施加的约束与机器人系统的区别非常大。后者的精度最重要(如装配任务)，运动幅度则不那么重要。对于涉及机器人与周围环境接触的任务(如研磨或表面跟踪)动态特性也很重要。对于拾．放操作等执行速度非常关键的任务，需要具有很轻的动部件的机器人，称为快速机器人。

　　另一个重要概念是机器人的柔性。当串联机器人的末端执行器受到外部力／力矩时，由于驱动器回差和连杆弯曲，末端执行器位姿通常将有微小的变化；这些变形不能被机器人内部传感器测量，因而不能用机器人控制进行修正，故称之为被动柔性。在许多应用中，如在机床工业中，这种柔性会产生非常负面的影响。

　　闭环运动链刚度通常远比开环构型的高，且由被动柔性引起的变形通常容易测量。为了增加被动柔性(在任务的某个阶段可能有用，如装配)，可以主动地调节弹性，同时使用受控的驱动器获得固定的行为模式。如可以使沿某一方向的刚度非常高，而在两个正交方向柔性较好。由于机械臂控制主动地干预，这种类型的控制称为主动柔性。

　　下面我们将定义本书中所研究的机器人构型。

　　1．4并联机器人的定义

　　1．4．1广义并联机械臂的定义

　　广义并联机械臂是末端执行器由几个独立的运动支链连接到基座的闭环运动链机构。

　　1．4．2并联机械臂

　　广义并联机械臂的定义非常开放，如包括驱动器数量多于末端执行器自由度数的冗余机构及协同工作的机械臂等。

　　我们将主要研究具有以下特点的机构：

　　1)至少有两条支链支持末端执行器。每条支链至少有一个简单驱动器。安装合适的传感器测量与驱动相关的变量值(旋转角或直线位移)。

　　2)驱动器数量与末端执行器自由度数相同。

　　……

前言/序言

　　与成熟的串联机器人相比，并联机器人是一种全新的机器人，具有刚度大、结构稳定、承载能力强、精度高、运动惯性小、控制容易等优点，在应用上与串联机器人相互补充，扩大了机器人的应用领域。

　　并联机器人的历史最早可以追溯到20世纪30年代。1938年，Pollard提出采用并联机构作为汽车喷漆装置。而现代意义上的第一个并联机构，是在1948年由Gough在英国伯明翰的邓禄普橡胶公司研制出的一种用于轮胎检测的六自由度并联机构。1965年，Stewart对Gough研制的并联机构进行改进，并将其应用于飞行模拟器的运动产生装置上，同时把这种机构命名为Stewart机构。Stewart机构是应用最早和较广泛的并联机器人之一。随着国内外学者对并联机构的不断深入研究，并联机器人的优点和特性得到了深入的发掘，在众多领域也被越来越多地应用。

　　本书是法国国家信息与自动化研究所(INRIA)的高级科研人员J．-P．Merlet所著。J．-P．Merlet从事并联机器人的研究工作多年。他将理论和实际应用紧密结合，并综合并联机器人的最新进展，对并联机器人的分类、机构综合方法、运动学和动力学、标定及设计等基本问题进行了严谨而详实的阐述，语言精练，深入浅出，体现了J．-P．Merlet在并联机器人研究领域的高深造诣和作为领军人物的风范。书中包含超过140道的练习及许多并联机器人在实际中应用的介绍，非常适合学生和工程技术人员阅读，是一本并联机器人研究领域的经典书籍。

　　目前，国内对于并联机器人的研究尚处于起步阶段。因此，将优秀的国外图书引入国内，让更多的研究者可以系统全面地掌握并联机器人的理论及应用成果，提升国内对于并联机器人研究的整体水平，就显得尤为重要。

　　本书可供从事并联机器人和自动化装备等应用开发工作的技术人员参考，也可作为机械电子工程专业、自动控制专业高年级本科生、硕士生或博士生的教学参考书。

　　限于译者的经验和水平，书中可能存在疏漏和错误，欢迎读者批评指正。

　　译者

　　2013年11月于北京

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