机器人机构学的数学基础
机器人机构学的数学基础作者： 于靖军等编著
出 版 社：机械工业出版社
出版时间： 2008-7-1
字数： 528000
版次： 1
页数： 416
开本： 16开
印次： 1
纸张： 胶版纸
I S B N ： 9787111242567
包装： 平装
所属分类： 图书 >> 计算机/网络 >>人工智能
定价：￥49.80
内容简介本书以近年来的研究成果为主干，讲述李群李代数、旋量理论为代表的现代数学工具在机构学及机器人学中的应用。全书分为两个部分：第一部分为理论基础篇，第二部分为应用篇，其中多数有习题。
第1章为绪论。第2章回顾一些数学基础知识与概念，如线性变换、矩阵理论、射影几何、线几何以及微分流形等。从第3章到第8章是本书的基础理论部分，主要是李群、李代数及旋量、旋量系理论及其在机构学中的简单应用。从第9章到第14章是本书的应用部分，包括复杂机构及机器人的自由度分析、构型综合、运动学分析、运动性能分析、静力学与刚度问题、动力学问题等。
本书所选机构与机器人种类丰富，不仅涵盖了传统串联式机器人、并联式机器人，而且还包括了当前机构学领域一些较为热门的机构（如柔性机构、大摆角并联机构等）。作为本书的一项补充，在附录中主要向读者介绍一下有关几何代数及其在机器人中的应用方面的内容，这是一个全新的研究领域。
本书可作为研究生教材或高年级本科教材，也可作为相关科研人员与工程技术人员参考用书。
目录序
前言
符号表
第1章 绪论
1.1机构学与机器人学的发展历史概述
1.2机构学及机器人学基础
1.2.1 机构与机器人的基本组成元素：构件与运动副
1.2.2运动链、机构与机器人
1.2.3 自由度、活动度与约束
1.2.4机器人机构的分类
1.3机器人机构学的主要研究内容
1.3.1 机构与机器人的结构分析与综合
1.3.2机构与机器人的运动学性能评价指标
1.3.3机构与机器人动力学
1.3.4机构与机器人的设计理论
1.4机构学与机器人学研究的数学方法
1.4.1李群、李代数
1.4.2旋量理论
1.4.3现代数学工具在机构学与机器人学中的应用举例
1.5本书概述及使用建议
1.5.1本书概述
1.5.2文献使用与说明
第2章预备知识
2.1线性空间
2.2欧氏几何
2.3射影几何与齐次坐标
2.3.1射影直线、射影平面与射影空间
2.3.2点线面的齐次表示与Plucker坐标
2.4线几何
2.4.1线矢量的定义与Plucker坐标
2.4.2线矢量的运算
2.4.3Klein映射
2.5微分流形
习题
第3章李群与李子群
3.1群与李群的定义
3.2几种典型的李群
3.3李群的映射
3.4李群的作用
3.5李子群的运算
3.6SE（3）及其子群
3.7位移子群的正则表示与共轭表示
3.8位移子流形
3.9参考文献说明
习题
第4章李代数
4.1李代数的定义
4.2几种特殊的李代数
4.3指数映射
4.4 SE（3）伴随表达的指数映射
4.5参考文献说明
习题
第5章李群与刚体运动
5.1 刚体运动与刚体变换
……
第6章旋量与刚体运动
第7章旋量与反旋量系
第8章运动旋量系与约束旋量系
第9章复杂机构的自由度分析
第10章并联机构的构型综合
第11章串联机器人运动学
第12章机器人机构的运动性能分析
第13章机器人的静力学及静刚度分析
第14章机器人动力学基础
附录：几何代数与刚体运动
名词索引
参考文献
书摘插图第1章 绪论
人类赖以生存的大千世界如此多姿多彩，不仅是因为大自然创造了千姿百态的生灵，而且是由于这些生灵中最具有智慧的人类创造了如此多的机械。从外星来观察地球，地球上存在着两种“机械”，即“自然机械”和“人造机械”。那么，这两种“机械”是以什么原理构造而成的?它们有什么样的功能和特性？人们应如何根据性能来设计各种机械?这些都是机构学领域长期研究的基础问题。
机器人机构学研究的任务是揭示自然和人造机械的机构组成原理，创造新机构，研究基于特定性能的机构分析与设计理论，为现代机械与机器人的设计、创新和发明提供系统的基础理论和有效实用的方法。
机构学与机器人学的发展均离不开数学的推动作用，先进的数学工具更是给现代机构学与先进机器人技术的发展注入了强大的动力。
1.1 机构学与机器人学的发展历史概述
机构学在广义上又称机构与机器科学（Mechanism and Machine Science），是机械设计及理论二级学科的重要研究分支，在机械工程一级学科中占有基础研究地位；同时机构学又是一门古老的学科，距今已有数千年的历史。机构从一出现就一直伴随甚至推动着人类社会和人类文明的发展，它的研究和应用更是有着悠久的沿革。从历史的发展来看，主要经历了三个阶段：
第一阶段（从古世纪—18世纪中叶）：机构的启蒙与发展时期。标志性的成果有：古希腊大哲学家亚里士多德（Aristotle）的著作《Problems of Machines》是现存最早的研究机械力学原理的文献。阿基米德（Archimedes）用古典几何学方法提出了严格的杠杆原理和旋量的运动学理论，建立了针对简单机械研究的理论体系。古埃及的海伦（Heron）提出了组成机械的5个基本元件：轮与轮轴、杠杆、绞盘、楔子和螺杆。中国古代的墨翟在机构方面也做出了很多惊人的成就：他制造的舟、车、飞鸢以及根据力学原理为古代车子所创造的“车辖”（即今之车闸）和为“备城门”所研制的“堑悬梁”都体现了机构的设计原理。意大利著名绘画大师达芬奇（Da Vinci）的作品《Codex Madrid》和《The Atlantic Codex》中，列出了用于机器制造的22种基本部件。
……