本文獲得國家自然基金“並聯機構奇異攝動方法建模與控制理論研究（項目編號：51075086）”支持，是為了解決高速運行條件下由於杆件柔性產生的彈性變形與振動的問題。本書文獻綜述涉及很廣，理論推導嚴謹細致，仿真實驗具有一定的現場指導意義。

●前言

第1章 高速並聯機器人的研究關鍵 1
1.1 並聯機器人技術的背景及研究的目的和意義 1
1.2 剛性並聯機器人動力學建模研究現狀 3
1.3 考慮杆件柔性的機器人動力學建模 4
1.3.1 柔性杆件建模 4
1.3.2 動力學模型逼近 5
1.3.3 考慮杆件柔性的並聯機器人剛柔耦合動力學建模 6
1.4 機器人優化設計 7
1.4.1 機構優化設計 7
1.4.2 驅動與傳動部件優化 8
1.4.3 集成優化設計 8
1.5 考慮部件柔性的機器人軌跡規劃 8
1.5.1 間接法 9
1.5.2 直接法 9
1.6 考慮部件柔性的機器人控制 10
1.6.1 基於奇異攝動及積分流形的復合控制 10
1.6.2 滑模變結構控制 11
1.6.3 基於智能材料與智能結構的主動控制 12
1.6.4 輸入整形 13
1.7 關鍵技術問題 14

第2章 高速並聯機器人剛體動力學建模 16
2.1 引言 16
2.2 3RRR並聯機器人剛體運動學與動力學 16
2.2.1 3RRR並聯機器人運動學 16
2.2.2 基於牛頓-歐拉法的3RRR並聯機器人動力學建模 19
2.3 2PUR-PSR並聯機構運動學與動力學建模 21
2.3.1 2PUR-PSR並聯機構運動學建模 21
2.3.2 2PUR-PSR並聯機構動力學建模 26
2.3.3 2PUR-PSR並聯機構的動力學特性分析 32
2.3.4 機構動態響應與性能的仿真研究 33
2.4 本章小結 37

第3章 高速並聯機器人剛柔耦合動力學建模 38
3.1 引言 38
3.2 考慮邊界效應的柔性杆件曲建模 38
3.3 基於凱恩方程的高速並聯機器人剛柔耦合動力學建模 42
3.3.1 剛柔耦合運動關繫建模 42
3.3.2 廣義坐標 44
3.3.3 偏速度與偏角速度 44
3.3.4 廣義慣性力 48
3.3.5 廣義主動力 50
3.3.6 動力學方程的建立 51
3.4 剛柔耦合動力學模型驗證 53
3.4.1 模態分析 53
3.4.2 加速度響應分析 55
3.5 本章小結 57

第4章 高速輕型並聯機器人集成優化設計 58
4.1 引言 58
4.2 集成優化設計方法 58
4.3 集成優化設計指標 59
4.3.1 運動學與動力學指標 59
4.3.2 驅動與傳動繫統性能 64
4.3.3 控制繫統性能 67
4.4 優化模型 68
4.5 優化算法及結果 69
4.5.1 優化算法 69
4.5.2 優化結果 69
4.6 本章小結 74

第5章 高速並聯機器人運動規劃與優化 75
5.1 引言 75
5.2 並聯機器人平滑運動規劃算法 75
5.2.1 空間直線平滑運動規劃 75
5.2.2 空間圓弧運動規劃算法 77
5.2.3 基於三次樣條曲線的空間多點運動規劃 78
5.2.4 運動規劃仿真分析 80
5.3 基於多模態輸入整形與PSO的殘餘振動抑制 84
5.3.1 輸入整形振動抑制原理與多模態整形器 84
5.3.2 基於PSO的多模態整形器位置優化 86
5.4 基於分段偽譜法的點到點軌跡優化 88
5.4.1 點到點軌跡優化模型建立 88
5.4.2 基於分段偽譜法的點到點軌跡優化 90
5.5 基於分段偽譜法與多模態輸入整形的點到點軌跡優化 92
5.6 本章小結 95

第6章 高速並聯機器人的軌跡跟蹤控制 96
6.1 引言 96
6.2 不考慮柔性的並聯機器人軌跡跟蹤控制算法 96
6.2.1 基於反饋線性化的軌跡跟蹤控制 96
6.2.2 基於UDE的軌跡跟蹤控制 97
6.3 基於積分流型與觀測器的3RRR並聯機器人軌跡跟蹤控制 102
6.3.1 基於積分流形的模型降階 102
6.3.2 復合控制算法設計 105
6.3.3 基於反演算法的慢速子繫統控制 105
6.3.4 基於滑模變結構的快速子繫統控制 109
6.3.5 曲率變化率高增益觀測器設計 110
6.3.6 繫統穩定性證明 112
6.3.7 算法仿真 113
6.4 本章小結 118

第7章 性能測試與實驗驗證 120
7.1 引言 120
7.2 實驗繫統構建 120
7.3 重復定位精度測試 121
7.4 動力學模型驗證 123
7.4.1 模態測試 124
7.4.2 加速度響應測試 128
7.5 軌跡優化驗證 128
7.5.1 基於多模態輸入整形與PSO的殘餘振動抑制實驗 129
7.5.2 基於分段偽譜法與多模態輸入整形的軌跡優化實驗 130
7.6 本章小結 131
結論 133

附錄 135
附錄A 理論模型與ABAQUS軟件分析振型圖 135
附錄B 2PUR-PSR並聯機構部分公式 137
參考文獻 139

為滿足並聯機器人高速運行時的性能要求，本書深入開展了並聯機器人剛體動力學建模、剛柔耦合動力學建模、集機構驅動與控制為一體的集成優化設計、平滑運動規劃與軌跡優化、考慮模型不確定與擾動及考慮柔性杆件條件下的軌跡跟蹤控制等方面的關鍵技術研究，為並聯機器人工程化應用提供了理論指導與技術支撐，是討論高速並聯機器人研究與開發方面繫統的內容比較全面的書籍。本書適合從事高速重載機電繫統及工業機器人研究與開發的科研工作者與工程師使用，也可供高等院校相關專業師生參考學習使用。