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第1章 概述1

1.1 并联机器人的基本概念与发展历程1

1.2 并联机器人的研究现状6

1.2.1 机构设计理论6

1.2.2 运动学求解与分析7

1.2.3 运动学标定12

1.2.4 动力学建模13

1.2.5 控制器设计15

1.2.6 摩擦力补偿18

1.3 平面二自由度并联机器人20

1.4 本书的主要内容22

第2章 并联机器人运动学标定25

2.1 平面二自由度并联机器人的标定问题25

2.2 基于优化问题求解的平面二自由度并联机器人运动学标定28

2.2.1 基于闭链约束方程的目标函数28

2.2.2 标定步骤31

2-2.3 仿真实验结果32

2.3 基于两步迭代法的平面二自由度并联机器人运动学标定39

2_3.1 误差模型分析39

2.3.2 两步迭代标定法42

2.3.3 仿真实验结果44

2.4 基于跟踪误差投影的平面二自由度并联机器人零点位置的标定46

2.4.1 零点位置的标定问题47

2.4.2 基于跟踪误差投影的目标函数47

2.4.3 目标函数鲁棒性证明51

2.4.4 实际实验标定结果53

2.5 基于粒子群算法的平面二自由度并联机器人运动学自标定55

2.5.1 基于粒子群算法的标定55

2.5.2 标定实验及其结果分析57

2.6 本章小结59

第3章 并联机器人运动学性能分析61

3.1 线性矩阵不等式LMI简介61

3.1.1 LMI的标准形式61

3.1.2 三类LMI的基本问题63

3.1.3 Schur补定理63

3.2 LMI在并联机器人常见运动学性能指标设计中的应用64

3.2.1 奇异性指标的LMI表达64

3.2.2 工作空间性能指标的LMI表达66

3.2.3 灵巧度性能指标的LMI表达67

3.2.4 刚度性能指标的LMI表达67

3.3 基于LMI的平面二自由度并联机器人参数优化设计68

3.3.1 平面二自由度并联机器人69

3.3.2 平面二自由度并联机器人奇异性指标的LMI表达70

3.3.3 平面二自由度并联机器人灵巧度性能指标的LMI表达73

3.3.4 平面二自由度并联机器人刚度性能指标的LMI表达74

3.3.5 线性最优目标函数75

3.3.6 参数优化设计结果76

3.4 平面二自由度并联机器人的力矩传递性能分析76

3.4.1 运动学位形77

3.4.2 力矩传递性能图谱80

3.5 本章小结83

第4章 并联机器人动力学建模及性能分析85

4.1 并联机器人的动力学建模85

4.1.1 Lagrange函数86

4.1.2 Euler-Lagrange方程86

4.1.3 闭链约束方程88

4.1.4 独立坐标选取89

4.1.5 约束力消除91

4.2 平面二自由度并联机器人的动力学建模93

4.3 平面二自由度并联机器人的动力学性能分析99

4.3.1 速度限制99

4.3.2 加速度限制100

4.3.3 并联机器人的S型速度规划101

4.4 本章小结105

第5章 并联机器人的典型控制策略106

5.1 并联机器人的典型控制策略106

5.1.1 PD控制器107

5.1.2 增广PD控制器107

5.1-3 计算力矩控制器108

5.2 并联机器人的最优控制器设计109

5.3 平面二自由度并联机器人典型控制策略的仿真实验111

5.4 本章小结117

第6章 并联机器人的非线性PD控制及摩擦力补偿118

6.1 非线性PD控制118

6.1.1 非线性PD控制器的定义119

6.1.2 非线性PD控制器的性能分析120

6.2 平面二自由度并联机器人的增广NPD控制122

6.2.1 增广NPD控制器设计123

6.2.2 增广NPD控制的实际实验126

6.3 平面二自由度并联机器人的计算力矩NPD控制128

6.3.1 计算力矩NPD控制器设计128

6.3.2 计算力矩NPD控制的实际实验130

6.4 平面二自由度并联机器人的非线性摩擦力补偿132

6.4.1 非线性摩擦力模型及其参数辨识133

6.4.2 库仑+粘滞摩擦力模型及其参数辨识136

6.4.3 摩擦力补偿的实际实验及其结果分析137

6.5 本章小结139

第7章 并联机器人的非线性自适应控制141

7.1 平面二自由度并联机器人动力学模型的参数化形式141

7.2 平面二自由度并联机器人的非线性自适应控制器设计143

7.2.1 控制律设计144

7.2.2 参数自适应律设计145

7.2.3 系统稳定性分析146

7.2.4 系统控制方案图147

7.3 平面二自由度并联机器人的非线性自适应控制实验及结果分析148

7.4 本章小结152

第8章 并联机器人的同步控制153

8.1 平面二自由度并联机器人的主动关节同步控制154

8.1.1 基于主动关节的动力学模型形式154

8.1.2 主动关节同步控制器设计158

8.1.3 主动关节同步控制的轨迹跟踪实验162

8.2 平面二自由度并联机器人的工作空间同步控制168

8.2.1 同步误差的定义169

8.2.2 工作空间的同步控制器设计170

8.2.3 主动关节同步控制与工作空间同步控制的对比实验173

8.3 本章小结176

参考文献178