剛柔耦合3D打印機器人關鍵技術及應用

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 剛柔耦合3D打印機器人概述 1
1.2 剛柔耦合機構國內外研究現狀 4
1.3 增材制造技術國內外研究現狀 9
1.4 剛柔耦合3D打印機器人主要應用領域 10
參考文獻 10
第2章 剛柔耦合3D打印機器人運動學與動力學分析 15
2.1 運動學模型及仿真 16
2.1.1 逆運動學及仿真 18
2.1.2 正運動學及仿真 22
2.2 動力學模型及仿真 23
2.3 本章小結 25
參考文獻 25
第3章 剛柔耦合3D打印機器人工作空間分析 27
3.1 正索力工作空間 28
3.1.1 末端執行器理論位姿空間 28
3.1.2 正索力工作空間求解 29
3.2 索長工作空間 32
3.2.1 索長工作空間定義 32
3.2.2 索長工作空間求解及範圍影響因素分析 34
3.3 靜態可行工作空間 39
3.3.1 靜態可行工作空間定義 39
3.3.2 靜態可行工作空間求解及範圍影響因素分析 40
3.3.3 工作空間索力均勻分布情況分析 44
3.4 本章小結 47
參考文獻 48
第4章 剛柔耦合3D打印機器人剛度及穩定性分析 49
4.1 柔索驅動並聯3D打印機靜剛度分析 51
4.2 柔索驅動並聯3D打印機穩定性分析 53
4.3 本章小結 56
參考文獻 56
第5章 剛柔耦合3D打印機器人誤差分析與自標定 58
5.1 機構誤差分析 59
5.1.1 機構的誤差建模 59
5.1.2 機構的靈敏度分析 62
5.2 運動學自標定研究 67
5.2.1 自標定位置的選擇 68
5.2.2 運動學參數的誤差識別 71
5.2.3 自標定方法的仿真實驗驗證 76
5.3 本章小結 79
參考文獻 79
第6章 剛柔耦合3D打印機器人動力學軌跡規劃 81
6.1 B 樣條曲線的改進 82
6.2 操作空間 B 樣條軌跡規劃 84
6.2.1 B 樣條曲線的插值方法 84
6.2.2 多目標最優軌跡規劃 91
6.3 軌跡規劃數值仿真與結果分析 97
6.4 本章小結 99
參考文獻 99
第7章 剛柔耦合3D打印機器人索力分配優化與運動控制系統設計 101
7.1 剛柔耦合3D打印機器人索力分配優化 102
7.1.1 驅動繩索張力分配優化 102
7.1.2 彈簧單向變力索力優化 103
7.1.3 彈簧多向變力索力優化 106
7.2 剛柔耦合3D打印機器人運動控制器設計 110
7.2.1 剛柔耦合3D打印機器人運動控制原理分析 110
7.2.2 PID 控制器 110
7.2.3 基於雙曲正切函數的滑模控制器 111
7.3 剛柔耦合3D打印機器人運動控制策略仿真分析 114
7.4 本章小結 119
參考文獻 120
第8章 剛柔耦合3D打印機器人實驗研究 122
8.1 被動張緊剛柔耦合3D打印機器人樣機開發 123
8.2 改進主動張緊剛柔耦合3D打印機器人樣機開發 126
8.3 實驗數據采集與處理 127
8.4 剛柔耦合3D打印機器人標定實驗 132
8.4.1 剛柔耦合3D打印機器人運動學標定實驗 132
8.4.2 剛柔耦合3D打印機器人自標定實驗 138
8.5 基於 5 次 B 樣條的軌跡規劃實驗 144
8.6 索力分配以及精度補償控制實驗 147
8.7 剛柔耦合3D打印機器人視覺反饋控制實驗 152
8.8 本章小結 156
參考文獻 156
第9章 大空間剛柔耦合機器人應用 158
9.1 剛柔耦合3D打印機器人在建築領域的應用 158
9.1.1 剛柔耦合3D打印機器人的整體結構 158
9.1.2 剛柔耦合3D打印機器人陶土打印實驗 166
9.2 剛柔耦合腰部康覆機器人應用 167
9.2.1 面向患者需求的腰部康覆實驗平臺構建 167
9.2.2 剛柔耦合腰部康覆機器人運動學分析 171
9.2.3 軌跡規劃技術在腰部康覆領域的應用 178
9.3 大空間多機協作吊裝柔索並聯構型裝備的應用 182
9.3.1 多機協作吊裝機器人動力學 182
9.3.2 改進蟻群算法 189
9.3.3 多機協作吊裝機器人路徑規劃 192
9.3.4 數值仿真分析 195
9.4 本章小結 201
參考文獻 202