第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2可变形模块机器人的研究现状 2
1.2.1国外的研究情况 4
1.2.2国内的研究情况 20
1.3可变形模块机器人的分类 33
1.3.1基于变形机理的可变形机器人分类 34
1.3.2基于结构特征的可变形机器人分类 36
1.4可变形模块机器人的主要研究内容概述 37
1.4.1可变形模块机器人系统设计 37
1.4.2可变形模块机器人模块研究 38
1.4.3可变形模块机器人构形研究 39
1.4.4可变形模块机器人运动特性研究 40
1.4.5可变形模块机器人运动规划研究 41
1.4.6可变形模块机器人控制方法研究 42
1.5本书主要内容 43
第2章 可变形模块机器人系统概述 44
2.1引言 44
2.2可变形模块机器人的变形原理 44
2.2.1链式模块化结构的仿生研究和特点分析 44
2.2.2新型链式结构的变形与重组机理 47
2.3可变形模块机器人的设计与仿真系统 48
2.3.1基于SolidWorks的设计与仿真系统 49
2.3.2基于MATLAB的仿真系统 52
2.4可变形模块机器人平台简述 54
2.4.1原理样机基础模块设计 54
2.4.2原理样机单模块机器人系统 56
2.4.3原理样机双模块机器人系统 58
2.4.4原理样机三模块机器人系统 59
2.4.5 三模块原理样机系统的改进 61
2.5本章小结 66
第3章 可变形模块机器人的构形计数研究 67
3.1引言 67
3.2基于相似理论的构形研究方法概述 67
3.2.1相似理论概述 67
3.2.2基于相似性的构形描述 71
3.3可变形机器人的构形通用计数方法 72
3.3.1模块的拆分计数 72
3.3.2模块的组合计数 77
3.3.3树状模块规则结构的计数方法 82
3.3.4环状模块规则结构的计数方法 85
3.4可变形模块机器人的构形设计与计数 90
3.4.1模块连接关系的0-1表达 90
3.4.2单模块拓扑信息的构形矩阵表达 94
3.4.3构形矩阵的有关定义 97
3.4.4模块间邻接关系的矩阵描述 97
3.4.5构形数量分析 103
3.4.6构形设计示例 106
3.5构形计数和设计方法的拓展应用 110
3.6本章小结 111
第4章 可变形模块机器人的构形机动性研究 112
4.1引言 112
4.2基本运动形式和力学模型概述 113
4.3可变形模块机器人的转向特性研究 114
4.3.1履带模块的平地接地比压研究 114
4.3.2地面转向阻力矩分析 118
4.3.3滑移转向特性分析 122
4.3.4铰接转向特性分析 128
4.3.5转向特性实验与评价 134
4.4可变形模块机器人的越障特性研究 142
4.4.1斜坡爬行性能 143
4.4.2沟壑跨越性能 145
4.4.3楼梯爬行性能 147
4.5可变形模块机器人的倾翻稳定性研究 158
4.5.1倾翻稳定性的稳定锥描述 158
4.5.2变形过程中的倾翻稳定性研究 164
4.5.3不同构形的倾翻稳定性比较 166
4.6本章小结 169
第5章 可变形模块机器人的构形转换研究 170
5.1引言 170
5.2现有构形转换方法概述 171
5.2.1基底变形运动规划 173
5.2.2 Cube类型机器人变形规划的扩展 174
5.2.3闭链构形转换的规划 176
5.3基于图论的构形网络建模 177
5.3.1图论中的基本定义和定理 177
5.3.2构形网络描述模型和定义 178
5.4基于构形网络的多构形转换特性分析 179
5.4.1构形转换路径计数 179
5.4.2构形转换路径优化 183
5.4.3中心构形的选择 188
5.5构形转换网络方法的拓展应用 189
5.6本章小结 190
第6章 可变形模块机器人研究展望 191
6.1可变形模块机器人研究的挑战 191
6.2从常规机电系统到分子机器人 193
6.3 self-X系统 197
6.4本章小结 198
参考文献 199
附录 215
附1国内外主要研究单位目录 215
1.1美国 215
1.2日本 216
1.3中国 216
1.4其他国家 217
附2构形计数研究的程序与代码 218
2.1主程序f unctiongx=CONRO-Enume 218
2.2子程序:BDDG 224
2.3子程序：DDDG 224
2.4子程序：ADD 225
2.5子程序：HDD 226