機器人操作中的力學原理

目　　錄 

Mechanics of Robotic Manipulation 

譯者序 

前言 

第1章　操作 1 

1.1　實例1：人工操作 1 

1.2　實例2：一種自動裝配系統(tǒng) 3 

1.3　操作中亟待解決的問題 4 

1.4　操作技術的分類 6 

1.5　文獻注釋 7 

習題 8 

第2章　運動學 9 

2.1　基礎知識 9 

2.2　平面運動學 12 

2.3　球面運動學 16 

2.4　空間運動學 18 

2.5　運動學約束 20 

2.5.1　非完整約束 23 

2.5.2　根據速度中心對平面約束進行分析 27 

2.6　運動機構 29 

2.7　文獻注釋 31 

習題 31 

第3章　運動學表示 34 

3.1　空間旋轉的表示 34 

3.1.1　軸線–角度 35 

3.1.2　旋轉矩陣 36 

3.1.3　歐拉角 40 

3.1.4　四元數(shù) 42 

3.2　空間位移的表示 49 

3.2.1　齊次坐標 50 

3.2.2　旋量坐標 51 

3.3　運動學約束 58 

3.4　文獻注釋 61 

習題 61 

第4章　運動學操作 65 

4.1　路徑規(guī)劃 65 

4.1.1　實際中的抓取和放置 66 

4.1.2　位形空間變換 67 

4.1.3　路徑規(guī)劃——離散C空間內的啟發(fā)式搜索 70 

4.2　非完整系統(tǒng)的路徑規(guī)劃 71 

4.3　接觸的運動學模型 72 

4.4　文獻注釋 74 

習題 74 

第5章　剛體靜力學 78 

5.1　剛體上的作用力 78 

5.2　多面體凸錐 83 

5.3　接觸力旋量與力旋量錐 85 

5.4　速度旋量空間中的錐 87 

5.5　有向平面 88 

5.6　瞬心和Reuleaux方法 91 

5.7　力線和力矩標記 92 

5.8　對偶力 94 

5.9　總結 97 

5.10　文獻注釋 97 

習題 98 

第6章　摩擦 101 

6.1　庫侖定律 101 

6.2　單自由度問題 103 

6.3　平面內的單點接觸問題 105 

6.4　摩擦錐的圖形表示 106 

6.5　靜平衡問題 106 

6.6　平面滑動 108 

6.6.1　平面滑動的力和力矩 109 

6.6.2　極限曲面 111 

6.7　文獻注釋 115 

習題 115 

第7章　準靜態(tài)操作 118 

7.1　抓取和夾具固持 118 

7.2　推 121 

7.3　穩(wěn)定的推進 125 

7.3.1　Peshkin界限 127 

7.3.2　“平分線”界限 128 

7.3.3　“豎直帶”界限 128 

7.3.4　計算穩(wěn)定的推進動作 129 

7.3.5　規(guī)劃穩(wěn)定的推進軌跡 131 

7.4　零件定向 132 

7.4.1　半徑函數(shù)和推函數(shù) 133 

7.4.2　旋轉對稱：定向到對稱 135 

7.4.3　不確定性的建模 135 

7.4.4　規(guī)劃算法 136 

7.5　裝配 138 

7.6　文獻注釋 142 

習題 143 

第8章　動力學 148 

8.1　牛頓定律 148 

8.2　三維空間中的一個質點 149 

8.3　力矩和動量矩/角動量 150 

8.4　質點系的動力學 151 

8.5　剛體動力學 153 

8.6　角慣量矩陣 156 

8.7　自由旋轉體的運動 161 

8.8　平面內的單點接觸問題 163 

8.8.1　摩擦的不一致性 165 

8.8.2　摩擦的不確定性 167 

8.9　平面動力學的圖形方法 168 

8.10　平面內的多點接觸問題 170 

8.11　文獻注釋 172 

習題 172 

第9章　碰撞 174 

9.1　質點碰撞 174 

9.1.1　摩擦：一個不好的模型 176 

9.1.2　一個更好的模型 177 

9.2　剛體碰撞 179 

9.3　文獻注釋 184 

習題 184 

第10章　動態(tài)操作 185 

10.1　準動態(tài)操作 185 

10.2　短暫動態(tài)操作 188 

10.3　完全動態(tài)操作 189 

10.4　文獻注釋 191 

習題 193 

附錄　無限遠點 194 

參考文獻 197 

索引 201