Fundamentals of Robotic Mechanical Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Springer Verlag

作者:Angeles, Jorge

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 140.12

装帧:HRD

isbn号码:9780387294124

丛书系列:

图书标签:

• 机器人学
• 机械系统
• 机器人动力学
• 机器人控制
• 机器人设计
• 机械设计
• 自动化
• 运动学
• 机器人技术
• 工程学

好的，这是一份关于一本名为《Fundamentals of Robotic Mechanical Systems》的图书的图书简介，但请注意，这份简介将完全基于您提供的书名来构建，内容会侧重于机器人机械系统的基础理论、设计、分析与控制等核心领域，力求详尽且专业，旨在吸引目标读者群体。 --- 图书简介：《机器人机械系统基础》 深入理解现代机器人学的核心支柱 书名：《机器人机械系统基础》（Fundamentals of Robotic Mechanical Systems） 在当代工程学和信息技术飞速发展的浪潮中，机器人技术正以前所未有的速度渗透到工业制造、医疗健康、太空探索乃至日常生活的方方面面。支撑起这些复杂、高精度、高自主性机器人系统的，正是其核心的——机械系统。理解和掌握这些系统的设计原理、动力学特性、运动学映射以及控制接口，是每一位有志于机器人领域深耕的工程师、研究人员和高级技术人员必须跨越的基石。 《机器人机械系统基础》正是为填补这一知识鸿沟而精心编纂的权威性著作。本书聚焦于机器人系统中最本质、最物理的部分，系统性地梳理了从基础概念到高级应用的完整知识体系，旨在为读者提供一个坚实、全面的理论框架和实用的分析工具。 --- 第一部分：机械系统基础与构成要素 本书伊始，即为读者奠定坚实的理论基础。我们摒弃了对高层软件或特定应用场景的过多纠缠，而是将全部注意力集中于机械骨架的本质。 1. 机器人系统概论与坐标系定义 首先，本书详尽阐述了机器人系统（特别是操作臂和移动机器人）的结构演变历史及其在现代工程中的定位。重点在于运动学基础的建立，包括对笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系以及最关键的关节坐标系的严谨定义。引入了齐次变换矩阵（Homogeneous Transformation Matrices）的概念，这是连接不同连杆和坐标系之间几何关系的核心数学工具。 2. 连杆机构与运动学的基石：D-H参数法 本书用了大量篇幅深入剖析了Denavit-Hartenberg (D-H) 参数表示法。读者将学习如何系统、无歧义地对任何串联型机械臂进行建模。这包括对四种基本连杆参数（$alpha$ 扭转角, $a$ 连杆长度, $d$ 偏置量, $ heta$ 关节角）的精确物理意义和数学推导进行讲解。通过大量的实例分析，确保读者能够熟练地从物理结构构建出准确的运动学模型。 3. 正运动学与逆运动学的理论推导 正运动学（Forward Kinematics）的求解被视为机械臂几何建模的起点，本书提供了基于矩阵乘法的系统化求解路径。 更具挑战性的是逆运动学（Inverse Kinematics）。本书不仅探讨了解析法（Analytic Solutions）在特定结构（如PUMA型手臂）下的应用和局限性，还详细介绍了数值迭代法（Numerical Iterative Methods）在处理复杂或冗余自由度系统时的实施策略。对工作空间（Workspace）的几何分析，也作为逆运动学结果的物理验证被纳入讨论。 --- 第二部分：动力学、静力学与执行机构 机械系统不仅仅是静态的几何结构，其动态行为决定了机器人的速度、精度和稳定性。本部分着重于系统的力学分析。 1. 机器人动力学：牛顿-欧拉与拉格朗日方法 本书对比和阐述了两种主流的机器人动力学建模方法： 牛顿-欧拉方法 (Newton-Euler Formulation)：侧重于对每个连杆进行力的平衡分析，推导过程直观，尤其适用于实时控制中的迭代计算。 拉格朗日方法 (Lagrange Formulation)：基于能量原理，推导过程更为优雅，适用于推导系统的整体耦合方程，对于分析系统能量耗散和优化设计至关重要。 读者将学习如何建立包含惯性项、科氏/离心力项和重力项的完整耦合微分方程组，这是后续动态控制的基础。 2. 静力学与力矩映射 静力学分析是理解机器人如何施加和抵抗外力的关键。本书详细推导了雅可比矩阵 (Jacobian Matrix) 的物理意义——它不仅是速度的转换器，更是力/力矩的映射媒介。通过静力学分析，读者将掌握如何计算末端执行器（Effector）在特定位姿下所需的关节力矩，以及在特定关节力矩下末端执行器能承受的最大载荷。 3. 执行机构、传动链与摩擦建模 一个完整的机械系统离不开驱动单元。本章深入探讨了机器人常用的驱动源（如直流/无刷电机）的特性曲线。随后，重点分析了传动链（Transmission Chains）的设计，包括齿轮减速器、谐波驱动器（Harmonic Drives）和皮带驱动系统的选型原则、效率计算和精度影响。此外，还专门设立章节讨论了关节摩擦模型（如Coulomb摩擦、粘滞摩擦）在系统动力学建模中的精确纳入方法。 --- 第三部分：系统设计、集成与先进主题 在掌握了基础的运动学和动力学分析后，本书引导读者进入实际系统设计与集成层面。 1. 结构设计与材料选择原则 本章强调了刚度（Stiffness）与质量（Mass）之间的权衡。详细讨论了不同工程材料（如铝合金、碳纤维复合材料）在机器人连杆和底座设计中的适用性、疲劳特性和成本效益分析。结构设计不仅关乎强度，更关乎模态分析和系统振动抑制。 2. 误差源分析与精度工程 任何真实的机械系统都存在误差。本书系统地分类和量化了影响机器人精度的主要误差源：几何误差（D-H参数的制造偏差）、柔顺性误差（连杆和关节的弹性变形）以及传动间隙（Backlash）。读者将学习如何利用敏感度分析来确定误差对末端执行器位置精度的贡献度，并掌握误差补偿的机械和模型层面的策略。 3. 移动机器人底盘的机械挑战 对于轮式移动机器人（Wheeled Mobile Robots, WMRs），本书专门讨论了其独特的机械系统挑战。包括约束运动（Constraint Motion）的分析，如纯滚动条件下的速度约束方程；不同驱动配置（如差速驱动、全向轮、麦克纳姆轮）的运动学模型构建；以及悬架系统对复杂地形适应性的机械影响。 --- 总结与目标读者 《机器人机械系统基础》是一本面向高阶本科生、研究生以及在机器人、自动化、机械设计领域工作的专业人士的核心参考书。 本书的价值在于其纯粹的机械聚焦，它不回避复杂的数学推导，也不停留在概念层面。通过严谨的理论构建和丰富的工程案例，本书确保读者不仅“知道”机器人如何运动，更能“理解”支撑这种运动背后的物理定律、数学映射和工程权衡。掌握本书内容，即是掌握了开发下一代高性能、高精度机器人的机械硬核能力。

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课上老师给的参考书。唉，就不能给个中文的嘛。 这本书很多内容都默认学过数学专业的高等代数，读起来还是有点难度的。 没有读完，就这样吧，意思意思。

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