第一章 绪论 1
1 历史回顾 1
2 多指手和灵巧操作 4
3 本书概述 7
3.1 单机器人操作 8
3.2 多指机器人手的协调操作 8
3.3 机器人系统的非完整约束 9
4 文献说明 10
第二章 刚体运动 11
1 刚体变换 11
2 三维空间中的旋转运动 13
2.1 旋转矩阵的性质 13
2.2 旋转的指数坐标 16
2.3 其他表示法 18
3 三维空间中的刚体运动 21
3.1 齐次坐标表示法 22
3.2 刚体运动的指数坐标和运动旋量 24
3.3 旋量：运动旋量的几何表示 28
4 刚体速度 31
4.1 转动速度 31
4.2 刚体速度 33
4.3 旋量运动的速度 36
4.4 坐标变换 36
5 力旋量和对偶旋量 38
5.1 力旋量 38
5.2 力旋量的旋量坐标 40
5.3 对偶旋量 42
6 小结 44
7 文献说明 46
8 习题 46
第三章 机器人运动学 51
1 概述 51
2 运动学正解 52
2.1 问题的描述 52
2.2 指数积公式 53
2.3 机器人的运动旋量参数表示 58
2.4 机器人的工作空间 61
3 运动学逆解 63
3.1 一个平面例子 63
3.2 Paden-Kahan子问题 64
3.3 利用子问题求解运动学逆问题 67
3.4 运动学逆解问题的一般解法 70
4 机器人的雅可比矩阵 76
4.1 末端执行器的速度 76
4.2 末端执行器的作用力 80
4.3 奇异性 82
4.4 可操作性 84
5 冗余度机器人和并联机器人 85
5.1 冗余度机器人 85
5.2 并联机器人 87
5.3 四连杆机构 89
5.4 Stewart平台 92
6 小结 95
7 文献说明 96
8 习题 96
第四章 机器人动力学及控制 102
1 概述 102
2 拉格朗日方程 103
2.1 基本公式 103
2.2 刚体的惯性 105
2.3 实例：两杆平面机器人的动力学 107
2.4 刚体的牛顿-欧拉方程 108
3 开链机器人动力学 110
3.1 开链机器人的拉格朗日函数 110
3.2 开链机器人的运动方程 111
3.3 机器人动力学和指数积公式 115
4 李亚普诺夫（Lyapunov）稳定性理论 118
4.1 基本定义 118
4.2 李亚普诺夫直接法 120
4.3 李亚普诺夫间接法 121
4.4 实例 122
4.5 李亚普诺夫不变原理 124
5 位置控制与轨迹跟踪 125
5.1 问题描述 125
5.2 计算力矩 126
5.3 PD控制 127
5.4 工作空间控制 129
6 有约束机器人的控制 132
6.1 约束系统的动力学 132
6.2 有约束机器人的控制 133
6.3 实例：沿滑槽运动的平面机器人 134
7 小结 135
8 文献说明 136
9 习题 137
第五章 多指手运动学 139
1 抓取概述 139
2 抓取静力学 140
2.1 接触模型 140
2.2 抓取映射 144
3 力封闭 146
3.1 有关定义 146
3.2 构成力封闭的条件 147
4 抓取规划 151
4.1 所需接触数目的范围 151
4.2 构成力封闭抓取 152
5 抓取约束 154
5.1 手指运动学 154
5.2 多指抓取的性质 156
5.3 实例：两个SCARA手指抓取盒子 158
6 滚动接触运动学 161
6.1 曲面模型 161
6.2 接触运动学 165
6.3 滚动抓取运动学 169
7 小结 170
8 文献说明 171
9 习题 172
第六章 机器人手的动力学及控制 176
1 有约束的拉格朗日方程 176
1.1 Pfaffian约束 176
1.2 拉格朗日乘子 178
1.3 拉格朗日-达朗伯方程 179
1.4 非完整约束的性质 182
2 机器人手的动力学 183
2.1 公式推导及有关性质 183
2.2 内力 185
2.3 其他机器人系统 186
3 冗余度机器人系统和不可操作机器人系统 189
3.1 冗余度机器人的动力学 189
3.2 不可操作抓取 192
3.3 实例：两个SCARA手指的抓取 193
4 腱驱动的运动学和静力学 194
4.1 无弹性腱 194
4.2 弹性腱 196
4.3 腱驱动手指的分析与控制 198
5 机器人手的控制 199
5.1 扩展的控制规则 199
5.2多级控制结构 200
6 小结 205
7 文献说明 206
8 习题 207
第七章 机器人系统的非完整约束 209
1 概述 209
2 可控性和Frobenius定理 211
2.1 矢量场和矢量流 212
2.2 李氏括号和Frobenius定理 212
2.3 非线性可控性 216
3 非完整系统实例 219
4 非完整系统的结构 223
4.1 非完整分布的分类 224
4.2 非完整系统实例（续） 225
4.3 Philip Hall基 227
5 小结 228
6 文献说明 229
7 习题 229
第八章 非完整运动规划 233
1 概述 233
2 典型控制系统的正弦控制 234
2.1 一阶可控系统：Brockett系统 235
2.2 二阶可控系统 237
2.3 高阶系统：链式系统 238
3 一般控制方法 240
3.1 傅里叶技术 240
3.2 链式转换 243
3.3 非完整系统的最优控制 244
3.4 分段定常输入控制 247
4 动态手指重定位 251
4.1 问题的描述 251
4.2 用正弦输入进行控制 252
4.3 几何状态算法 253
5 小结 255
6 文献说明 256
7 习题 256
第九章 机器人操作的研究展望 260
1 用于危险环境的机器人 260
2 用于医疗的多指手 261
3 小型机器人——微机器人学 262
附录A 李群与机器人运动学 264
附录B 旋量计算软件包 285
索引 288
参考文献 292