基本介紹
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
內容簡介
《論機構自由度:尋找了150年的自由度通用公式》的重要意義在於找到了從Chebyshev起尋找了150年的機構自由度通用公式，並進行了通用性的論證。作者希望通過《論機構自由度:尋找了150年的自由度通用公式》的論證能夠獲得學術共同體的進一步了解與認可，為工程界所套用。《論機構自由度:尋找了150年的自由度通用公式》首先介紹這個有150年歷史的機構自由度問題的來龍去脈，介紹歷史上先後出現的不服從Grübler-Kutzbach公式的反常機構，以及哪些學者研究過這個問題，特別介紹Gogu收集到的反常古典機構和現代並在線上構。接著，《論機構自由度:尋找了150年的自由度通用公式》著重介紹基於反螺旋理論的自由度原理和通用統一的自由度公式，詳細介紹如何用反螺旋理論做機構的約束分析，如何分析多自由度空間機構下機構自由度的多種性質，使讀者能夠對這個基於反螺旋理論的自由度原理有深入的了解。然後，《論機構自由度:尋找了150年的自由度通用公式》大部分篇幅集中以Gogu給出的所有反常機構的詳盡例子和其他的一些重要複雜機構為例，介紹反螺旋求解方法和過程。以此證明我們方法的通用性和公式的統一性，以及該方法解決問題的強大能力，最終證明我們解決了自由度中存在的這個150年的問題。同時，這些詳盡的例子也將幫助讀者學會運用這個方法去計算各種不同機構的自由度，更希望能幫助工程師們掌握這種在實際設計時十分有用的方法和工具。
作者簡介
黃真，1936年2月出生於天津，江蘇省宜興人，1959年畢業於哈爾濱工業大學。現任燕山大學教授，博士生導師，機器人研究中心名譽主任，中國機械工程學會機構學專業委員會名譽主任。多年從事並在線上器人理論研究，主持國家自然科學基金10項，出版著作4部，國內外發表論文300餘篇。曾獲得國家教育部自然科學一等獎2項，河北省自然科學一等獎及科技進步一等獎各1項，2010年獲本學術領域國際IFToMM組織授予的“卓越成就獎”。
圖書目錄
前言
第一篇 螺旋理論
第1章 螺旋理論基礎
1.1 直線的矢量方程
1.2 兩直線的互矩
1.3 線矢量及螺旋
1.4 旋量的代數運算
1.4.1 兩旋量的代數和
1.4.2 兩旋量的互易積
1.5 剛體的瞬時運動
1.5.1 剛體的瞬時轉動
1.5.2 剛體的瞬時移動
1.5.3 剛體的瞬時螺旋運動
1.6 剛體上作用的力
1.6.1 剛體上的作用力
1.6.2 剛體上作用的力偶
1.6.3 剛體上作用的力螺旋
參考文獻
第2章 螺旋系的相關性與相逆性
2.1 螺旋系的概念
2.2 Grassmann線幾何
2.3 旋量在不同幾何空間下的相關性
2.4 螺旋系的反螺旋
2.4.1 反螺旋的概念
2.4.2 反螺旋物理意義的雙重性
2.5 反螺旋系
2.6 反螺旋和被約束的運動
參考文獻
第二篇 機構自由度的通用公式
第3章 緒論
3.1 機構自由度分析的困惑
3.1.1 教科書上對於自由度公式的評價
3.1.2 21世紀前後在並在線上構分析和綜合上的無奈
3.1.3 實際反例
3.2 回顧尋找統一公式的歷史
3.3 自由度原理的分類
3.4 自由度的"GG問題"
3.5 基於反螺旋理論的自由度原理的形成及其優點
3.5.1 基於反螺旋理論的發展過程
3.5.2 基於反螺旋自由度理論的特點
3.6 關於自由度原理普適性的論證
3.6.1 學者的質疑
3.6.2 我們的認識
參考文獻
第4章 基於反螺旋的自由度原理
4.1 自由度的概念和定義
4.2 螺旋的物理意義
4.2.1 運動副的螺旋表達
4.2.2 運動和約束的螺旋表達
4.3 反螺旋的計算和物理意義
4.3.1 在自由度分析中套用反螺旋求解的特點
4.3.2 反螺旋物理意義上的對偶性
4.4 傳統的自由度計算公式
4.5 基於反螺旋的通用的自由度原理
4.5.1 1997年形成自由度的統一公式
4.5.2 修正的G-K公式
4.5.3 機構中構件的自由度
4.5.4 機構的名義自由度
4.6 基於反螺旋的過約束分析
4.6.1 公共約束
4.6.2 並聯冗餘約束
4.6.3 過約束的發生和類別
4.7 自由度性質
4.7.1 移動或轉動
4.7.2 物體的轉動軸線
4.7.3 瞬時自由度與全周自由度
4.7.4 非全域自由度
4.7.5 轉動的一般形式
4.7.6 自運動
4.7.7 輸入選擇
4.7.8 廣義運動副
4.7.9 簡化自由度計算的幾條規則
4.8 與並在線上構相關的螺旋系理論
4.8.1 反螺旋的另一種代數法求解
4.8.2 機構的基本螺旋系
參考文獻
第5章 簡單機構的自由度分析
5.1 開鏈機構的自由度
5.2 平面機構的自由度
5.2.1 平面5桿機構自由度分析
5.2.2 Roberval，Nordon和Mabie機構
5.3 球面機構
5.4 滑塊機構
5.4.1 Hervé平面雙滑塊機構
5.4.2 平面3滑塊機構
5.4.3 空間4P機構
5.5 螺旋機構
5.5.1 共軸3H機構
5.5.2 單環5H機構分析
5.6 Phillips3桿機構
5.6.1 3桿SRR機構
5.6.2 共面匯交3R機構
5.6.3 共線3R機構
5.7 Sarrus機構
5.8 Cardan機構
5.8.1 UU串聯鏈
5.8.2 RUUR轉動鏈
5.8.3 RUPUR機構
5.9 Delassus機構
5.9.1 H-H-H-H型Delassus機構
5.9.2 H-H-H-P型
5.9.3 H-H-P-P型過約束機構
5.9.4 H-P-H-P型過約束機構
5.1 0Hervé機構
5.1 0.1 HervéCCC機構
5.1 0.2 Hervé6桿2R5H機構
5.1 1空間n桿單閉環機構
5.1 2具有"消極自由度"的2-C機構的自由度
參考文獻
第6章 古典機構的自由度分析
6.1 Bennett機構分析
6.2 Goldberg機構及基於Bennett的組合機構
6.2.1 兩個Bennett拼合的Goldberg5桿機構分析
6.2.2 3個Bennett機構拼合的Gordberg6桿機構
6.2.3 兩個Bennett機構拼合的6桿機構
6.2.4 3個Bennett機構疊接的6桿機構
6.2.5 3個Bennett機構疊接GoldbergL形6桿機構
6.3 Waldron混聯6桿機構
6.4 Myard機構
6.4.1 平面對稱的Myard5桿機構
6.4.2 平面對稱6桿Myard機構
6.5 Bricard機構
6.5.1 具有對稱平面的Bricard機構
6.5.2 Trihedral三面體6R機構
6.6 Altmann機構
6.6.1 RKPR機構
6.6.2 4桿RQ-C-QR過約束機構
6.6.3 6桿雙環RSC-C-RSC機構
6.6.4 6桿RC-RC-RSS機構
6.6.5 八機構
6.7 Schatz機構
6.7.1 Schatz機構的結構描述
6.7.2 4種情況下的機構仿真與分析
6.7.3 Schatz機構的自由度分析
參考文獻
第7章 現代並在線上構自由度分析
7.1 對稱的並在線上構
7.1.1 CRR機構
7.1.2 CPM機構
7.1.3 Tsai氏3自由度3-RRC機構
7.1.4 Hunt3-RPS機構
7.1.5 2移1轉3自由度機構
7.1.6 Zlatanov和Gosselin4自由度並在線上構
7.1.7 2R2T4自由度機構
7.1.8 5自由度3-RR（RRR）並在線上構
7.1.9 Hervé3自由度移動柔性機構
7.1.1 0Gogu3自由度Isoglide3-T3機構
7.1.1 13-UU機構
7.1.1 23-RSR機構
7.2 具有不同自由度的UPU機構
7.2.1 Tsai氏3自由度移動3-UPU並在線上構
7.2.2 非對稱的3-UPU並在線上構
7.2.3 Karouia和Hervé3自由度轉動3-UPU並在線上構
7.2.4 4自由度4-UPU機構
7.2.5 變化的5自由度3-UPU並在線上構
7.3 非對稱並在線上構
7.3.1 Tricept
7.3.2 TriVariant
7.3.3 2自由度球面5桿機構
7.3.4 2自由度S/PRS/PSS機構
7.3.5 Carricato機構
7.3.6 Exechon機器人機構
7.4 分支含閉環的並在線上構
7.4.1 Delta機構的自由度分析
7.4.2 含4R閉環的Tsai氏機構
7.4.3 H4操作機
7.4.4 Orthoglide機構
7.4.5 Star機構
7.5 幾種特殊的並在線上構
7.5.1 一個特殊UPU結構的3-UPU角台機構
7.5.2 不能相互轉化的兩個2-UPU機構
7.5.3 特殊的SP/SPR機構
7.5.4 Davies機構
參考文獻
第8章 多環耦合機構自由度分析
8.1 混聯空間機構的分析
8.2 Altmann的"Abb.3 4"機構
8.2.1 ABCDE閉環子機構
8.2.2 閉環子機構中構件3的運動
8.2.3 整個機構
8.3 雙色HobermanSwitch-Pitch魔球機構
8.3.1 結構分析
8.3.2 3桿組運動鏈分析
8.3.3 8桿單環機構
8.3.4 雙環13桿鏈
8.3.5 3環16桿鏈
8.3.6 整體機構
8.4 變形魔方機構
8.4.1 雙網眼機構
8.4.2 4網眼機構
8.4.3 附加上第5個四邊形運動鏈
8.4.4 整體6網眼機構
參考文獻
第9章 機構奇異下的自由度
9.1 機構奇異的分類
9.2 3/3-SPUStewart機構主奇異下自由度
9.3 3/6-Stewart機構的奇異類型
9.4 6/6-Stewart機構奇異
9.5 3-RPS機構
9.6 5自由度3R2T機構的奇異
參考文獻
第10章 實際中錯誤的機構自由度分析
10.1 兩自由度轉動平台
10.2 5自由度CT環境下手術操作機
10.3 3自由度3-PSR機構
10.4 大型雷射器的光機精密裝校設備
10.5 3-RPRU3自由度機構
10.6 6自由度運動模擬器
10.7 沿圓周做平移2自由度3-UU機構
第11章 機構實現確定運動的條件
11.1 多自由度機構實現確定運動的條件
11.2 輸入干涉
11.2.1 第一類輸入干涉
11.2.2 第二類輸入干涉
11.3 輸入選取原理
11.4 實例分析
參考文獻
第一篇 螺旋理論
第1章 螺旋理論基礎
1.1 直線的矢量方程
1.2 兩直線的互矩
1.3 線矢量及螺旋
1.4 旋量的代數運算
1.4.1 兩旋量的代數和
1.4.2 兩旋量的互易積
1.5 剛體的瞬時運動
1.5.1 剛體的瞬時轉動
1.5.2 剛體的瞬時移動
1.5.3 剛體的瞬時螺旋運動
1.6 剛體上作用的力
1.6.1 剛體上的作用力
1.6.2 剛體上作用的力偶
1.6.3 剛體上作用的力螺旋
參考文獻
第2章 螺旋系的相關性與相逆性
2.1 螺旋系的概念
2.2 Grassmann線幾何
2.3 旋量在不同幾何空間下的相關性
2.4 螺旋系的反螺旋
2.4.1 反螺旋的概念
2.4.2 反螺旋物理意義的雙重性
2.5 反螺旋系
2.6 反螺旋和被約束的運動
參考文獻
第二篇 機構自由度的通用公式
第3章 緒論
3.1 機構自由度分析的困惑
3.1.1 教科書上對於自由度公式的評價
3.1.2 21世紀前後在並在線上構分析和綜合上的無奈
3.1.3 實際反例
3.2 回顧尋找統一公式的歷史
3.3 自由度原理的分類
3.4 自由度的"GG問題"
3.5 基於反螺旋理論的自由度原理的形成及其優點
3.5.1 基於反螺旋理論的發展過程
3.5.2 基於反螺旋自由度理論的特點
3.6 關於自由度原理普適性的論證
3.6.1 學者的質疑
3.6.2 我們的認識
參考文獻
第4章 基於反螺旋的自由度原理
4.1 自由度的概念和定義
4.2 螺旋的物理意義
4.2.1 運動副的螺旋表達
4.2.2 運動和約束的螺旋表達
4.3 反螺旋的計算和物理意義
4.3.1 在自由度分析中套用反螺旋求解的特點
4.3.2 反螺旋物理意義上的對偶性
4.4 傳統的自由度計算公式
4.5 基於反螺旋的通用的自由度原理
4.5.1 1997年形成自由度的統一公式
4.5.2 修正的G-K公式
4.5.3 機構中構件的自由度
4.5.4 機構的名義自由度
4.6 基於反螺旋的過約束分析
4.6.1 公共約束
4.6.2 並聯冗餘約束
4.6.3 過約束的發生和類別
4.7 自由度性質
4.7.1 移動或轉動
4.7.2 物體的轉動軸線
4.7.3 瞬時自由度與全周自由度
4.7.4 非全域自由度
4.7.5 轉動的一般形式
4.7.6 自運動
4.7.7 輸入選擇
4.7.8 廣義運動副
4.7.9 簡化自由度計算的幾條規則
4.8 與並在線上構相關的螺旋系理論
4.8.1 反螺旋的另一種代數法求解
4.8.2 機構的基本螺旋系
參考文獻
第5章 簡單機構的自由度分析
5.1 開鏈機構的自由度
5.2 平面機構的自由度
5.2.1 平面5桿機構自由度分析
5.2.2 Roberval，Nordon和Mabie機構
5.3 球面機構
5.4 滑塊機構
5.4.1 Hervé平面雙滑塊機構
5.4.2 平面3滑塊機構
5.4.3 空間4P機構
5.5 螺旋機構
5.5.1 共軸3H機構
5.5.2 單環5H機構分析
5.6 Phillips3桿機構
5.6.1 3桿SRR機構
5.6.2 共面匯交3R機構
5.6.3 共線3R機構
5.7 Sarrus機構
5.8 Cardan機構
5.8.1 UU串聯鏈
5.8.2 RUUR轉動鏈
5.8.3 RUPUR機構
5.9 Delassus機構
5.9.1 H-H-H-H型Delassus機構
5.9.2 H-H-H-P型
5.9.3 H-H-P-P型過約束機構
5.9.4 H-P-H-P型過約束機構
5.1 0Hervé機構
5.1 0.1 HervéCCC機構
5.1 0.2 Hervé6桿2R5H機構
5.1 1空間n桿單閉環機構
5.1 2具有"消極自由度"的2-C機構的自由度
參考文獻
第6章 古典機構的自由度分析
6.1 Bennett機構分析
6.2 Goldberg機構及基於Bennett的組合機構
6.2.1 兩個Bennett拼合的Goldberg5桿機構分析
6.2.2 3個Bennett機構拼合的Gordberg6桿機構
6.2.3 兩個Bennett機構拼合的6桿機構
6.2.4 3個Bennett機構疊接的6桿機構
6.2.5 3個Bennett機構疊接GoldbergL形6桿機構
6.3 Waldron混聯6桿機構
6.4 Myard機構
6.4.1 平面對稱的Myard5桿機構
6.4.2 平面對稱6桿Myard機構
6.5 Bricard機構
6.5.1 具有對稱平面的Bricard機構
6.5.2 Trihedral三面體6R機構
6.6 Altmann機構
6.6.1 RKPR機構
6.6.2 4桿RQ-C-QR過約束機構
6.6.3 6桿雙環RSC-C-RSC機構
6.6.4 6桿RC-RC-RSS機構
6.6.5 八機構
6.7 Schatz機構
6.7.1 Schatz機構的結構描述
6.7.2 4種情況下的機構仿真與分析
6.7.3 Schatz機構的自由度分析
參考文獻
第7章 現代並在線上構自由度分析
7.1 對稱的並在線上構
7.1.1 CRR機構
7.1.2 CPM機構
7.1.3 Tsai氏3自由度3-RRC機構
7.1.4 Hunt3-RPS機構
7.1.5 2移1轉3自由度機構
7.1.6 Zlatanov和Gosselin4自由度並在線上構
7.1.7 2R2T4自由度機構
7.1.8 5自由度3-RR（RRR）並在線上構
7.1.9 Hervé3自由度移動柔性機構
7.1.1 0Gogu3自由度Isoglide3-T3機構
7.1.1 13-UU機構
7.1.1 23-RSR機構
7.2 具有不同自由度的UPU機構
7.2.1 Tsai氏3自由度移動3-UPU並在線上構
7.2.2 非對稱的3-UPU並在線上構
7.2.3 Karouia和Hervé3自由度轉動3-UPU並在線上構
7.2.4 4自由度4-UPU機構
7.2.5 變化的5自由度3-UPU並在線上構
7.3 非對稱並在線上構
7.3.1 Tricept
7.3.2 TriVariant
7.3.3 2自由度球面5桿機構
7.3.4 2自由度S/PRS/PSS機構
7.3.5 Carricato機構
7.3.6 Exechon機器人機構
7.4 分支含閉環的並在線上構
7.4.1 Delta機構的自由度分析
7.4.2 含4R閉環的Tsai氏機構
7.4.3 H4操作機
7.4.4 Orthoglide機構
7.4.5 Star機構
7.5 幾種特殊的並在線上構
7.5.1 一個特殊UPU結構的3-UPU角台機構
7.5.2 不能相互轉化的兩個2-UPU機構
7.5.3 特殊的SP/SPR機構
7.5.4 Davies機構
參考文獻
第8章 多環耦合機構自由度分析
8.1 混聯空間機構的分析
8.2 Altmann的"Abb.3 4"機構
8.2.1 ABCDE閉環子機構
8.2.2 閉環子機構中構件3的運動
8.2.3 整個機構
8.3 雙色HobermanSwitch-Pitch魔球機構
8.3.1 結構分析
8.3.2 3桿組運動鏈分析
8.3.3 8桿單環機構
8.3.4 雙環13桿鏈
8.3.5 3環16桿鏈
8.3.6 整體機構
8.4 變形魔方機構
8.4.1 雙網眼機構
8.4.2 4網眼機構
8.4.3 附加上第5個四邊形運動鏈
8.4.4 整體6網眼機構
參考文獻
第9章 機構奇異下的自由度
9.1 機構奇異的分類
9.2 3/3-SPUStewart機構主奇異下自由度
9.3 3/6-Stewart機構的奇異類型
9.4 6/6-Stewart機構奇異
9.5 3-RPS機構
9.6 5自由度3R2T機構的奇異
參考文獻
第10章 實際中錯誤的機構自由度分析
10.1 兩自由度轉動平台
10.2 5自由度CT環境下手術操作機
10.3 3自由度3-PSR機構
10.4 大型雷射器的光機精密裝校設備
10.5 3-RPRU3自由度機構
10.6 6自由度運動模擬器
10.7 沿圓周做平移2自由度3-UU機構
第11章 機構實現確定運動的條件
11.1 多自由度機構實現確定運動的條件
11.2 輸入干涉
11.2.1 第一類輸入干涉
11.2.2 第二類輸入干涉
11.3 輸入選取原理
11.4 實例分析
參考文獻
