第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 机构拓扑学研究的意义 1
1.3 并联机构的应用 2
1.4 机构自由度计算公式 5
1.5 机构型综合的群论方法 6
1.6 机构型综合的图论方法 6
1.7 机构型综合的螺旋理论 6
1.8 机构型综合的线性变换方法 7
1.9 机构型综合的单开链方法 7
1.10 本书内容 8
第二章 机器人末端特征GF集及其特性 9
2.1 概述 9
2.2 GF集的定义 9
2.3 GF集的分类 10
2.4 GF集的合成定律 12
2.4.1 移动特征合成定律 12
2.4.2 转动特征合成定律 12
2.5 并联机构拓扑的构成条件 15
第三章 GF集的求交运算法则 17
3.1 概述 17
3.2 GF集求交运算的性质 17
3.3 GF集的求交运算定理 18
3.3.1 第一类与第一类纯移动GF集求交定理 18
3.3.2 两个具有一维转动特征的第一类GF集求交定理 19
3.3.3 两个具有二维转动特征的第一类GF集求交定理 20
3.3.4 两个具有三维转动特征的第一类GF集求交定理 21
3.3.5 两个具有一维转动特征的第一类与第二类GF集求交定理 22
3.3.6 两个具有二维转动特征的第一类与第二类GF集求交定理 23
3.3.7 两个具有三维转动特征的第一类与第二类GF集求交定理 24
3.3.8 第二类一维纯转动与三维纯转动GF集求交定理 25
3.3.9 第二类二维纯转动与三维纯转动GF集求交定理 26
3.3.10 两个具有三维纯转动特征的第二类GF集求交定理 26
3.4 纯移动GF集求交运算法则 27
3.5 一维转动GF集求交运算法则 29
3.6 二维转动GF集求交运算法则 35
3.7 三维转动GF集求交运算法则 39
第四章 给定末端特征的机器人支链设计 43
4.1 概述 43
4.2 简单与复合运动副 43
4.3 支链中转动轴线迁移定理 46
4.4 具有纯移动末端特征的支链 47
4.4.1 GⅠ F（Ta Tb 0;0 0 0）类支链设计 47
4.4.2 GⅠ F（Ta Tb Tc;0 0 0）类支链设计 48
4.5 具有一维转动末端特征的机器人支链 50
4.5.1 GⅠ F（Ta 0 0;Rα 0 0）类支链设计 50
4.5.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα 0 0）类支链设计 51
4.5.3 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα 0 0）类支链设计 53
4.5.4 GⅡ F（Rα 0 0;Ta 0 0）类支链设计 55
4.5.5 GⅡ F（Rα 0 0;Ta Tb 0）类支链设计 56
4.6 具有二维转动末端特征的机器人支链 56
4.6.1 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ 0）类支链设计 57
4.6.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ 0）类支链设计 57
4.6.3 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα Rβ 0）类支链设计 59
4.6.4 GⅡ F（Rα Rβ 0;0 0 0）类支链设计 64
4.6.5 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta 0 0）类支链设计 64
4.6.6 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta Tb 0）类支链设计 65
4.7 具有三维转动末端特征的机器人支链 67
4.7.1 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ Rγ）类支链设计 67
4.7.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ Rγ）类支链设计 68
4.7.3 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα Rβ Rγ）类支链设计 70
4.7.4 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;0 0 0）类支链设计 71
4.7.5 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta 0 0）类支链设计 71
4.7.6 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta Tb 0）类支链设计 72
第五章 移动并联机器人型综合 74
5.1 概述 74
5.2 二维移动并联机器人型综合 74
5.3 三维移动并联机器人末端特征的组合形式 78
5.4 三维移动并联机器人机构类型 80
第六章 具有一维转动特征的并联机器人型综合 84
6.1 概述 84
6.2 GⅠ F（Ta 0 0;Rα 0 0）型并联机器人型综合 84
6.3 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα 0 0）型并联机器人型综合 87
6.3.1 末端特征GⅠ F（Ta Tb 0;Rα 0 0）的组合形式 87
6.3.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα 0 0）型并联机器人机构类型 89
6.4 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα 0 0）型并联机器人型综合 95
6.4.1 末端特征GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα 0 0）的组合形式 95
6.4.2 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα 0 0）型并联机器人机构类型 96
6.5 GⅡ F（Rα 0 0;Ta 0 0）型并联机器人型综合 100
6.6 GⅡ F（Rα 0 0;Ta Tb 0）型并联机器人型综合 102
6.6.1 末端特征GⅡ F（Rα 0 0;Ta Tb 0）的组合形式 102
6.6.2 GⅡ F（Rα 0 0;Ta Tb 0）型并联机器人机构类型 103
第七章 具有二维转动特征的并联机器人型综合 106
7.1 概述 106
7.2 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ 0）型并联机器人型综合 106
7.2.1 末端特征GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ 0）的组合形式 106
7.2.2 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ 0）型并联机器人机构类型 107
7.3 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ 0）型并联机器人型综合 110
7.3.1 末端特征GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ 0）的组合形式 110
7.3.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ 0）型并联机器人机构类型 112
7.4 GⅠ F（Ta Tb TC;Rα Rβ 0）型并联机器人型综合 116
7.4.1 末端特征GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα Rβ 0）的组合形式 116
7.4.2 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα Rβ 0）型并联机器人机构类型 116
7.5 GⅡ F（Rα Rβ 0;0 0 0）型并联机器人型综合 119
7.6 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta 0 0）型并联机器人型综合 122
7.6.1 末端特征GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta 0 0）的组合形式 122
7.6.2 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta 0 0）型并联机器人机构类型 123
7.7 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta Tb 0）型并联机器人型综合 126
7.7.1 末端特征GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta Tb 0）的组合形式 126
7.7.2 GⅡ F（Rα Rβ 0;Ta Tb 0）型并联机器人机构类型 127
第八章 具有三维转动特征的并联机器人型综合 130
8.1 概述 130
8.2 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ Rγ）型并联机器人型综合 130
8.2.1 末端特征GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ Rγ）的组合形式 130
8.2.2 GⅠ F（Ta 0 0;Rα Rβ Rγ）型并联机器人机构类型 131
8.3 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ Rγ）型并联机器人型综合 135
8.3.1 末端特征GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ Rγ）的组合形式 135
8.3.2 GⅠ F（Ta Tb 0;Rα Rβ Rγ）型并联机器人机构类型 136
8.4 GⅠ F（Ta Tb Tc;Rα Rβ Rγ）型并联机器人型综合 139
8.5 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;0 0 0）型并联机器人型综合 140
8.5.1 末端特征GⅡ F（Rα Rβ Rγ;0 0 0）的组合形式 140
8.5.2 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;0 0 0）型并联机器人机构类型 143
8.6 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta 0 0）型并联机器人型综合 146
8.6.1 末端特征GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta 0 0）的组合形式 146
8.6.2 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta 0 0）型并联机器人机构类型 147
8.7 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta Tb 0）型并联机器人型综合 150
8.7.1 末端特征GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta Tb 0）的组合形式 150
8.7.2 GⅡ F（Rα Rβ Rγ;Ta Tb 0）型并联机器人机构类型 151
第九章 二至六自由度并联微操作机器人构型 155
9.1 概述 155
9.2 并联微操作机器人支链类型 155
9.3 并联微操作机器人输入与输出关联关系 159
9.4 六自由度并联微操作机器人构型 161
9.4.1 1-2-3型6-DOF并联微操作机构 161
9.4.2 2-2-2型6-DOF并联微操作机构 162
9.5 五自由度并联微操作机器人构型 163
9.5.1 2-2-1型5-DOF（xyzβγ）并联微操作机构 163
9.5.2 1-1-3型5-DOF（xyzβγ）并联微操作机构 165
9.5.3 1-2-2型5-DOF（yzαβγ）并联微操作机构 165
9.6 四自由度并联微操作机器人构型 167
9.6.1 1-1-2型4-DOF（xyzα）并联微操作机构 167
9.6.2 0-1-3型4-DOF（yzαβ）并联微操作机构 168
9.6.3 1-1-2型4-DOF（yzαβ）并联微操作机构 168
9.6.4 1-1-2型4-DOF（zαβγ）并联微操作机构 169
9.7 三自由度并联微操作机器人构型 170
9.7.1 1-1-1型3-DOF（xyz）并联微操作机构 170
9.7.2 1-2-0型3-DOF（xyγ）并联微操作机构 171
9.7.3 0-0-3型3-DOF（zαβ）并联微操作机构 172
9.7.4 0-1-2型3-DOF（zαβ）并联微操作机构 172
9.8 二自由度并联微操作机器人构型 173
9.8.1 1-1-0型2-DOF（xy）并联微操作机构 173
9.8.2 0-0-2型2-DOF（zα）并联微操作机构 174
9.9 三种并联微操作机器人 175
第十章 重载操作机的构型 176
10.1 概述 176
10.2 锻造操作机输入和输出关联特性与分解 176
10.3 Ⅵ型操作机主运动机构的构型 178
10.4 Ⅴ型操作机主运动机构的构型 179
10.5 Ⅳ型操作机主运动机构的构型 181
10.6 Ⅲ型操作机主运动机构的构型 183
10.7 锻造操作机构型的应用 184
参考文献 192