第一章 导论 1
1-1 工业机器人及其产生和发展 1
一、工业机器人 1
二、工业机器人的产生和发展 2
1-2 工业机器人的组成 6
一、执行机构 7
二、驱动装置 8
三、控制系统 10
四、智能系统 10
1-3 工业机器人操作机的运动及自由度 11
一、直角坐标型 12
二、圆柱坐标型 12
三、球坐标型 13
四、关节型 13
1-4 工业机器人的分类和应用实例 14
一、工业机器人的分类 14
二、应用实例 16
第二章 位姿几何基础 31
2-1 刚体位姿的确定 31
一、确定刚体位姿的矩阵方法 31
二、位姿矩阵的几何意义 32
三、位姿矩阵的逆阵 36
2-2 多刚体之间的位姿关系 38
一、链式关系与位姿矩阵方程式 38
二、变换的左乘和右乘 40
2-3 两种重要的旋转矩阵 43
一、绕坐标轴旋转的旋转变换矩阵 43
二、绕任意轴旋转的旋转变换矩阵 43
2-4 姿态矩阵的欧拉角表示法 47
一、用绕流动坐标轴的转角为欧拉角的表示法 47
二、用绕基础坐标轴的转角为欧拉角的表示法 48
第三章 机器人位姿方程 51
3-1 操作机两杆间位姿矩阵的建立 51
一、连杆参数与位姿变量 51
二、确定两杆之间位姿矩阵的方法 53
三、五参数表示法及位姿矩阵 58
3-2 操作机位姿方程的正、逆解 59
一、开链操作机 60
二、带有闭链的操作机 76
第四章 工作空间 88
4-1 概述 88
一、基本概念 88
二、参考点极限位置的确定 90
三、关于工作空间的两个基本问题 91
4-2 工作空间的形成及确定工作空间的方法 91
一、形成 91
二、确定工作空间的方法 92
4-3 工作空间中的空洞和空腔 115
一、定义 115
二、空洞及空腔的形成条件 115
4-4 灵活性和灵活度 118
一、灵活性和灵活度 118
二、工具（或夹具）的预置位姿对机器人灵活度的影响 124
4-5 末杆位姿图 125
一、末杆位姿图 126
二、确定末杆位姿图的几何法 126
三、应用 128
第五章 速度、加速度、雅可比矩阵和微分变化 133
5-1 速度及加速度分析 133
一、向量在两相对转动坐标系中的求导 133
二、杆件之间的速度分析 135
三、杆件之间的加速度分析 139
5-2 雅可比矩阵及微分运动 142
一、雅可比矩阵 142
二、雅可比矩阵元素的计算 146
三、雅可比矩阵奇异问题 148
5-3 微分运动 150
一、关节坐标与直角坐标之间微分运动关系 151
二、直角坐标系之间的微分运动关系 154
第六章 轨迹规划 164
6-1 作业规划 164
一、设立坐标系，制订作业表 164
二、建立位姿矩阵（运动）方程，求T6im 168
6-2 关节坐标空间的轨迹规划 171
一、两点间的PTP规划 171
二、多点之间的PTP规划 173
6-3 直角坐标空间规划 179
一、连续路径（CP）规划的直接法 179
二、连续路径（CP）规划的驱动变换法 183
第七章 静力和动力分析 188
7-1 静力分析 189
一、杆件之间的静力传递 189
二、操作机的静力平衡 191
7-2 惯性参数计算 195
一、惯性参数计算公式 196
二、惯性参数测量方法 203
三、操作机惯性参数的“有限元计算” 204
7-3 基于牛顿－欧拉方程的动力学算法 206
一、引例 207
二、动力学方程及其各项的物理意义 210
三、递推算法 213
7-4 基于觊恩方程的动力学算法 214
一、凯恩动力学方程 215
二、基于凯恩方程的动力学算法 218
三、动力学方程符号推导示例 222
四、广义驱动力的归算问题 229
7-5 基于拉格朗日方程的动力学算法 230
一、拉格朗日方程 230
二、基于拉格朗日方程的动力学算法 233
7-6 动力学算法间的关系 239
第八章 机器人机构的误差分析 243
8-1 机器人机构的误差分析 243
一、机器人的机构模型 243
二、机器人机构的误差分析 245
8-2 机器人机构误差的概率分析 252
一、方差和协方差 252
二、随机误差和密度函数 254
8-3 机器人的动态误差 255
8-4 机器人机构误差的综合 258
一、目标函数 258
二、约束条件 259
8-5 机器人机构的误差曲线图 262
一、机器人机构的等误差曲线图 262
二、机器人机构的等概率误差曲线图 265
参考文献 266