机器人机构拓扑结构设计

前言

符号表

第1章 绪论

1.1 现代机械系统

1.2 现代机构学

1.3 机构拓扑结构学

1.4 本书的目标与主要内容

1.5 本书的基本思想与主要特点

第2章 机构的拓扑结构及其符号表示

2.1 机构拓扑结构的基本要素

2.2 机构拓扑结构的符号表示

2.3 机构拓扑结构的运动过程不变性

2.4 基于拓扑结构的机构分类

2.5 本章小结

第3章 机构运动构件的方位特征集

3.1 概述

3.2 运动副的方位特征集

3.3 运动构件的速度特征集

3.4 运动构件的方位特征集

3.5 方位特征集的基本类型

3.6 本章小结

第4章 串联机构方位特征方程

4.1 串联机构的速度分析

4.2 串联机构速度特征方程

4.3 串联机构方位特征方程及其运算规则

4.4 方位特征方程运算的主要步骤

4.5 尺度约束类型的POC集

4.6 单回路机构的独立位移方程数

4.7 本章小结

第5章 并联机构方位特征方程

5.1 并联机构速度特征方程

5.2 并联机构方位特征方程及其运算规则

5.3 并联机构支路的基本特性

5.4 方位特征方程运算的主要步骤

5.5 本章小结

第6章 机构自由度公式与驱动副判据

6.1 概述

6.2 自由度公式

6.3 并联机构的独立位移方程数

6.4 消极运动副与驱动副判定准则

6.5 计算自由度的主要步骤

6.6 本章小结

第7章 机构组成原理与拓扑结构特征

7.1 概述

7.2 基于单开链单元的机构组成原理

7.3 自由度类型及其判定方法

7.4 机构运动输人一输出的解耦性

7.5 机构的拓扑结构特征

7.6 本章小结

第8章 串联机构的拓扑结构综合

8.1 串联机构拓扑结构综合方法

8.2 串联机构的拓扑结构类型

8.3 单回路机构的拓扑结构综合方法

8.4 单回路机构的拓扑结构类型

8.5 本章小结

第9章 并联机构拓扑结构设计方法

9.1 并联机构拓扑结构设计的基本思想

9.2 并联机构拓扑结构设计的一般过程

9.3 支路结构类型及其组合方案

9.4 支路在两平台装配的几何条件

9.5 选定机构驱动副

9.6 并联机构结构类型的特性分析及其分类

9.7 本章小结

第10章 (3T-OR)并联机构的拓扑结构设计

10.1 (3T-OR)并联机构的基本功能

10.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

10.3 (3T-OR)并联机构拓扑结构设计过程

10.4 (3T-OR)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第11章 (0T-3R)并联机构的拓扑结构设计

11.1 (0T-3R)并联机构的基本功能

11.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

11.3 (0T-3R)并联机构拓扑结构设计过程

11.4 (0T-3R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第12章 (2T-1R)并联机构的拓扑结构设计

12.1 (2T-1R)并联机构的基本功能

12.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

12.3 (2T-1R)并联机构拓扑结构设计过程

12.4 (2T-1R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第13章 (1T-2R)并联机构的拓扑结构设计

13.1 (1T-2R)并联机构的基本功能

13.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

13.3 (1T-2R)并联机构拓扑结构设计过程

13.4 (1T-2R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第14章 (2T-2R)并联机构的拓扑结构设计

14.1 对(2T-2R)并联机构的基本功能

14.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

14.3 (2T-2R)并联机构拓扑结构设计过程

14.4 (2T-2R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第15章 (3T-1R)并联机构的拓扑结构设计

15.1 (3T-1R)并联机构的基本功能

15.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

15.3 (3T-1R)并联机构拓扑结构设计过程

15.4 (3T-1R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第16章 (1T-3R)并联机构的拓扑结构设计

16.1 (1T-3R)并联机构的基本功能

16.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

16.3 (1T-3R)并联机构拓扑结构设计过程

16.4 (1T-3R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第17章 (3T-2R)并联机构的拓扑结构设计

17.1 (3T-2R)并联机构的基本功能

17.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

17.3 (3T-2R)并联机构拓扑结构设计过程

17.4 (3T-2R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第18章 (2T-3R)并联机构的拓扑结构设计

18.1 (2T-3R)并联机构的基本功能

18.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

18.3 (2T-3R)并联机构拓扑结构设计过程

18.4 (2T-3R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第19章 (3T-3R)并联机构的拓扑结构设计

19.1 (3T-3R)并联机构的基本功能

19.2 支路拓扑结构类型与支路组合方案

19.3 (3T-3R)并联机构拓扑结构设计过程

19.4 (3T-3R)并联机构的拓扑结构类型及其分类

第20章 总结与建议

20.1 概述

20.2 机构拓扑结构学理论的基本架构

20.3 新概念的物理意义及其必要性

20.4 构建拓扑结构学方程的基本思想

20.5 机构拓扑结构设计的一般过程

20.6 机构结构综合三种方法的基本原理与特点

20.7 建议2100433B

书中，第1～9章为基本理论，包括引入的三个新概念(尺度约束类型、方位特征集与单开链单元)，导出的三个基本方程(串联机构方位特征方程、并联机构方位特征方程与机构自由度公式)，基于有序单开链的机构组成原理及其拓扑结构特征，以及串联与并联机构拓扑结构设计的一般方法；第10～19章为十类并联机构的拓扑结构设计，包括每类并联机构拓扑结构设计的主要步骤，一种典型并联机构拓扑结构设计的详细过程及其性能分析，设计得到多种并联机构结构类型的性能分析及其分类，为优选结构类型提供依据；第20章为全书总结，并简述基于方位特征的方法与另外两种方法(基于螺旋理论的方法和基于位移子群的方法)的基本思想的内在联系与差异，以及主要特点和发展趋势。

《机器人机构拓扑结构设计》可供从事机器人机构与一般机构创新设计的高等院校教师和从事机械工程设计的工程技术人员参考，也可作为高等院校机械工程专业研究生与高年级本科生的教材。

工程研究中心的主要业务是开展机器人应用工程和与机器人技术相关项目的总体设计、系统设计、组织实施，以及相关设备的开发制造、系统集成、安装调试、技术培训；机器人及相关产品的生产、销售、服务；机器人单元技术、系统技术的推广应用及技术转让；机器人产品、技术及相关产品的进出口业务；开展新型机器人、机器人控制系统及集成技术的研究。

中心主要开展工业机器人和水下机器人的研发及技术转化工作，工业机器人部分2000年已经产业化为沈阳新松机器人自动化股份有限公司。水下机器人部分为中国科学院沈阳自动化研究所内的水下机器人研究室。

论文提出了泵车布料机构的机器人化的设想，并对泵车布料机构机器人化所涉及的若干问题，应用现代设计方法中的智能优化技术、有限元分析技术以及机器人运动学和动力学理论、计算机图形学原理、计算机仿真、液压控制等技术，进行了深入细致地研究，从而为现代泵车的研究、设计改进和升级换代开辟了新的途径。 2100433B

机器人臂部件专利目的

《机器人臂部件》的目的是提供一种能够方便布置管线的机器人臂部件。

机器人臂部件技术方案

《机器人臂部件》其包括第一机械臂及第二机械臂、连接座、轴座、第一驱动组件、第一传动机构、第二驱动组件、第二传动机构、和过线筒，该第一传动机构包括第一传动件及第一齿轮传动组件，该第二传动机构包括第二传动件及第二齿轮传动组件，该连接座包括壳体及保护盖，该壳体的侧面开设有开口，该保护盖封盖该开口并可拆卸地装设在该壳体上，该壳体一端开设有贯穿孔，该轴座位于该壳体远离该贯穿孔的一端，该第一驱动组件及该第二驱动组件装设在该壳体靠近该贯穿孔的一端，该第一传动件与该第一驱动组件连接，该第二传动件与该第二驱动组件连接，该第一传动件及该第二传动件容纳于该壳体中并延伸至该轴座，该第一齿轮传动组件连接该第一传动件与该第一机械臂，并穿过该轴座，该第二齿轮传动组件连接该第二传动件及该第二机械臂，并穿过该轴座，该第二齿轮传动组件活动套设在该第一齿轮传动组件上，该过线筒穿过该第一齿轮传动组件及第一机械臂。

上述机器人臂部件由于保护盖可拆卸地装设在壳体上，当将管线布置在机器人臂部件中时，管线从贯穿孔穿过后，能够较方便地从壳体的开口处，将管线穿过第一齿轮传动组件到达第一机械臂处。