《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。
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
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。
……
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
作为一名对机器人技术有着浓厚兴趣的在读研究生,我一直在寻找一本能够全面、深入地介绍并联机器人的教材,《国际机械工程先进技术译丛:并联机器人(原书第2版)》这本书无疑满足了我的需求。首先,它在理论深度上做得非常出色,从并联机器人的基本几何学原理、运动学分析,到复杂的动力学建模与仿真,都有详尽的阐述。书中对于不同并联机器人构型的数学描述清晰准确,并且提供了多种求解方法,这对于进行深入的研究非常有帮助。我特别欣赏书中对并联机器人动力学方程的推导过程,虽然复杂,但作者的讲解条理清晰,逻辑严谨,让我能够一步步跟上。其次,本书在工程应用方面也提供了丰富的实践指导。它详细介绍了并联机器人在设计、制造和控制过程中可能遇到的挑战,并给出了相应的解决方案。例如,书中在讨论误差分析与补偿时,详细介绍了多种误差来源以及相应的补偿策略,这对于提高并联机器人的实际性能至关重要。此外,书中还列举了大量来自工业界和学术界的成功案例,展示了并联机器人在各个领域的应用前景,这极大地激发了我未来的研究方向。虽然我还没有完全读完这本书,但我已经被它所展示的深度和广度所折服,它无疑是我近期学习中最有价值的参考书之一。
评分坦白讲,我一直觉得自己对机械工程领域的理解还停留在基础层面,特别是对于那些前沿性的技术,总感觉有些遥不可及。《国际机械工程先进技术译丛:并联机器人(原书第2版)》这本书的出现,彻底改变了我的看法。我被它所涵盖内容的广度和深度深深震撼了。书中的内容,从并联机器人的基本原理,到复杂的结构设计,再到先进的控制算法,几乎囊括了这个领域的所有重要方面。我尤其欣赏作者在介绍复杂概念时所采用的类比和图示,这些生动的解释让那些抽象的数学模型变得易于理解。例如,在讲解并联机器人的自由度时,作者用到了一个非常有意思的比喻,让我瞬间就明白了其中的奥妙。此外,书中还花了相当大的篇幅来介绍并联机器人的仿真与优化,这对于我这种需要进行大量模拟实验来验证设计思路的工程师来说,简直是无价之宝。书中详细介绍了各种仿真软件的使用技巧,以及如何通过仿真来提高机器人的性能。让我印象深刻的是,书中还涉及到了并联机器人与人工智能的结合,这让我看到了机器人技术未来的无限可能。虽然有些章节的内容对我来说还有些难度,但我相信,随着我知识的不断积累,我能够越来越深入地理解这本书。这本书不仅是一本技术手册,更是一本激发我探索未知、挑战极限的启蒙读物。
评分这本书简直是为我量身定做的!我一直对机器人技术,尤其是那种复杂的、多关节的系统着迷,而并联机器人正是其中的佼佼者。当我在书店里偶然翻到这本《国际机械工程先进技术译丛:并联机器人(原书第2版)》时,一种强烈的预感告诉我,这就是我一直在寻找的宝藏。书的封面设计就透着一股专业和严谨,沉甸甸的纸质也暗示着内容的深度。我迫不及待地翻开第一页,就被序言中对于并联机器人独特优势的阐述所吸引——高刚度、高精度、高速度,这些都是传统串联机器人难以比拟的。随后的章节迅速进入主题,从并联机器人的基本构型、运动学建模,到动力学分析和控制策略,都讲解得详尽而清晰。作者并没有回避那些复杂的数学公式和理论推导,而是用一种循序渐进的方式,让读者能够逐步理解。我尤其欣赏书中对不同类型并联机器人的分类和对比,比如Stewart平台、Delta机器人等等,让我对这一领域有了宏观的认识。而且,书中穿插了大量实际应用的案例,从工业自动化到医疗手术机器人,再到航空航天领域,都展示了并联机器人在不同场景下的巨大潜力。这些案例不仅仅是图片和文字的堆砌,更是对书中理论知识的生动诠释,让我能够更直观地感受到并联机器人的魅力。作为一名业余爱好者,我深知学习新技术的艰辛,但这本书的编排和讲解方式,让我在享受阅读乐趣的同时,也能够有效地吸收和理解那些复杂的概念。
评分老实说,一开始我对这本《国际机械工程先进技术译丛:并联机器人(原书第2版)》并没有抱太大的期望,毕竟“译丛”这两个字有时候意味着翻译腔比较重,或者内容比较枯燥。但事实证明,我的顾虑完全是多余的。这本书的翻译质量出奇地好,行文流畅自然,就像是国内学者写的一样,丝毫没有生硬的痕迹。更让我惊喜的是,书中对于并联机器人原理的阐释,逻辑清晰,层次分明。它从最基础的几何学原理讲起,一步步深入到复杂的动力学仿真和实时控制。我特别喜欢书中关于逆运动学求解的章节,讲解得非常透彻,各种算法的优劣对比也十分到位,这对于我这种需要动手实践的工程师来说,简直是福音。而且,书中提供的公式和推导过程,都附带了详细的解释,就算是初学者,只要肯花时间,也能够理解其中的精髓。除了理论知识,这本书在工程实践方面也提供了很多宝贵的经验。例如,在讨论机械结构设计时,作者详细介绍了不同材料的选择、连接方式的优化,以及如何减小误差和提高精度。这些都是在实验室里很难学到的实用技巧。另外,书中对并联机器人控制算法的介绍,也涵盖了PID控制、自适应控制、模糊控制等多种方法,并对比了它们在不同应用场景下的表现,这为我进行实际的机器人开发提供了丰富的参考。总而言之,这本书是一本理论与实践兼备的优秀教材,对于想要深入了解并联机器人领域的读者来说,绝对是不可多得的佳作。
评分从我的角度来看,《国际机械工程先进技术译丛:并联机器人(原书第2版)》这本书不仅仅是一本技术著作,更像是一部机器人发展史的缩影。我一直对那些能够突破传统限制的创新技术充满好奇,而并联机器人无疑就是其中的代表。这本书的魅力在于它能够将那些看似高深莫测的理论,用一种非常直观且易于理解的方式呈现出来。我尤其喜欢书中对于并联机器人发展历程的回顾,从最初的构想到如今的广泛应用,让我看到了技术进步的脉络。书中对于不同时期出现的代表性并联机器人及其技术突破的介绍,让我对这个领域有了更深刻的认识。除了历史性的视角,本书在技术细节上的深入探讨也让我受益匪浅。例如,书中对于并联机器人控制系统设计的讲解,不仅涵盖了基础的控制理论,还深入探讨了针对并联机器人特有的高阶动力学特性而设计的先进控制方法。这些内容对于我这种需要解决实际工程问题的工程师来说,具有极高的参考价值。另外,书中还探讨了并联机器人在新兴领域的应用,例如在微纳操控、生物医疗等方面的潜力,这让我看到了机器人技术未来广阔的发展空间。这本书的阅读体验非常好,它让我能够以一种轻松愉快的心情,去探索并联机器人这个迷人的世界。
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评分书不错,客服可以去死了
评分很好的一本并联机器人专业图书
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