內容提要
該書論述了多剛體和剛柔混合機械系統的運動學和動力學及其控制的分析理論、分析方法和仿真；以典型平面三自由度機器人系統為例，對多體系統的運動學、速度與微運動、速度和加速度，以及多剛體系統動力學方程的建立、求解和計算等進行了詳細分析；針對多剛體系統的控制方法，介紹了PID控制的基本思想、機械臂手爪的位置控制和基於反饋控制策略的主從機械臂同步控制等；結合多剛體系統和剛柔混合機械系統的DAE分析與仿真，介紹了基於ADAMS的機械臂動力學可視化仿真方法。
本書以機器人機械臂為代表，論述了多剛體和剛柔混合機械系統的運動學和動力學及其控制的分析理論、分析方法和仿真；以典型平面三自由度機器人系統為例，對多體系統的運動學、速度與微運動、速度和加速度，以及多剛體系統動力學方程的建立、求解和計算等進行了詳細分析；針對多剛體系統的控制方法，介紹了PID控制的基本思想、機械臂手爪的位置控制和基於反饋控制策略的主從機械臂同步控制等；結合多剛體系統和剛柔混合機械系統的DAE分析與仿真，介紹了基於ADAMS的機械臂動力學可視化仿真方法；最後，討論了多柔體系統的動力學分析與仿真方法。書中附有必要的計算程式和仿真流程。
本書可供機械系統動力學和機器人學等專業的科技人員參考，也可供相關專業的教師、研究生及高年級本科生閱讀。
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 目的和意義
1.2 機械系統多體動力學研究現狀
1.3 機械系統多體動力學的主要研究內容
1.4 本書主要內容
參考文獻
第2章 多剛體系統的運動學分析
2.1 多剛體系統的運動描述方法
2.1.1 機構空間坐標的齊次變換
2.1.2 機構參數的D—H定義方法及機構桿系的坐標變換
2.2 機械臂的正運動學
2.3 機械臂運動分析的逆問題
2.3.1 機械臂逆運動分析的解析方法
2.3.2 機械臂逆運動分析的數值方法
2.4 模組化三自由度串在線上器人的運動學分析
2.4.1 模組化三自由度串在線上器人的D—H參數定義
2.4.2 三自由度模組化機器人正運動學分析
2.4.3 模組化機器人的運動學逆問題分析
2.5 多體系統的速度與微運動分析
2.5.1 機器人的雅可比矩陣
2.5.2 雅可比矩陣在靜力學中的套用
參考文獻
第3章 多剛體系統的動力學分析
3.1 剛體運動的速度描述方法
3.2 機械臂的速度與各關節速度的關係
3.2.1 雅可比矩陣的描述
3.2.2 雅可比矩陣的求解
3.3 機械臂的速度和加速度分析
3.3.1 速度分析
3.3.2 加速度分析
3.3.3 機械臂的路徑描述與運動軌跡規劃
3.4 機械結構的動力學方程：牛頓—歐拉動力學方程
3.5 多剛體系的動力學方程：拉格朗日動力學方程
參考文獻
第4章 機械臂運動學和動力學分析實例
4.1 平面三自由度機械臂動力學分析
4.1.1 三自由度模組化機器人正向運動學分析
4.1.2 三自由度模組化機器人逆向運動學分析
4.1.3 機械臂機構系統的靜力學分析
4.1.4 模組化三自由度機械臂的動力學分析
4.1.5 機器人動力學模型的物理特徵
4.2 點焊機器人動力學分析
4.2.1 點焊機器人機構運動學分析
4.2.2 確定桿系的慣性參數
4.2.3 機器人動力學方程的建立及其求解
4.2.4 動力學計算
參考文獻
第5章 多剛體系統的控制方法
5.1 PID控制的基本思想
5.2 機械手的位置控制
5.2.1 利用逆運動學和關節力矩的控制方法
5.2.2 基於靜力學關係式的控制方法
5.3 機械手的動態控制
5.4 基於反饋控制策略的主從機械臂同步控制
5.4.1 主從機械臂同步控制的動力學方程
5.4.2 主從式平面三自由度機械臂的動力學方程
5.4.3 機械臂同步控制的仿真分析
參考文獻
第6章 多剛體系統複雜運動的控制方法
6.1 二連桿機構控制系統模型的建立
6.1.1 OPCL控制器模型和穩定性分析
6.1.2 二連桿機構的動力學模型
6.2 二連桿機構不同運動形式的仿真
6.2.1 仿真條件及仿真步驟
6.2.2 單周期運動
6.2.3 多周期運動
6.2.4 擬周期運動
6.2.5 混沌運動
6.3 非線性參數估計
參考文獻
第7章 摩擦對多剛體系統複雜運動控制的影響
第8章 多剛體系統的ADAMS分析與仿真
第9章 多柔體系統動力學分析與仿真
附錄 機構的慣性參數計算
