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| 編輯推薦： |
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本书的核心是从并联机器人设计理论出发，创新设计高速并联机器人原理构型，有效评价并提升机器人性能，这也是实现高速并联机器人从无到有、从有到优的关键，将有助于从机构源头提升我国本土化高速并联机器人的性能和竞争力。
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| 內容簡介： |
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本书面向食品、医药、电子和日化等行业中生产线产品的操作需求，从机构的原理构型出发，探讨高速并联机器人构型设计，并提出具有自主知识产权且满足应用需求的若干高速并联机器人原理新构型。在此基础上对具有优势特征的双动平台型和闭环支链型高速并联机器人进行深入研究，探讨机器人的运动和力作用机理及其对高速并联机器人性能的影响，进而建立双动平台型高速并联机器人和闭环支链型高速并联机器人性能评价指标体系，并指导机器人的性能分析和优化设计。在上述理论研究的指导下，本书研发出三类高性能高速并联机器人，同时进行了关键技术参数检测，验证了研究方法和原理构型的有效性并试验了所研发机器人的综合性能，最终实现了高速并联机器人的推广应用。
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| 關於作者： |
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孟齐志，博士，中共党员，毕业于清华大学机械工程系，师从刘辛军教授，研究方向为高性能高速并联机器人创新设计理论和性能评价方法。曾获中国机械工业科学技术奖一等奖、好设计银奖、机器人专利创新创业大赛特等奖、北京市毕业生、清华大学博士毕业生、清华大学博士学位论文、清华大学研究生社会实践一等奖、清华大学实验技术成果一等奖、摩擦学国家重点实验室“学术报告”一等奖等科技奖励和荣誉。入选清华大学“水木学者”计划，主持国家自然科学青年项目、中国博士后科学特别资助项目和面上资助项目，2021年1月至2023年1月在清华大学机械系现代机构学与机器人化装备实验室从事博士后研究工作。
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| 目錄：
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目录
第1章绪论
1.1课题研究背景
1.2相关领域研究状况综述
1.2.1并联机器人设计理论
1.2.2高速并联机器人构型设计
1.2.3高速并联机器人性能评价
1.3本书的研究目的及主要研究内容
1.3.1研究目的
1.3.2主要研究内容
第2章高速并联机器人原理构型设计
2.1本章引论
2.2基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合
2.2.1理论基础与线几何图谱化构型综合方法
2.2.2基于平台间耦合策略的双动平台型高速并联机器人构型综合
2.2.3基于支链间耦合策略的闭环支链型高速并联机器人构型综合
2.2.4无耦合与双耦合策略下的高速并联机器人构型综合
2.3高速并联机器人需求分析和方案设计
2.3.1高速并联机器人需求分析
2.3.2高速并联机器人方案设计
2.4本章小结
第3章双动平台型高速并联机器人运动和力传递特性研究
3.1本章引论
3.2数理基础——旋量框架下的运动和力传递与约束特性指标体系
3.2.1旋量基本概念
3.2.2旋量运算及其性质
3.2.3并联机构运动和力的耦合机理与作用机制
3.2.4并联机器人的运动和力传递与约束特性评价指标
3.3双动平台型高速并联机器人的运动和力传递特性评价方法
3.3.1双动平台型并联机器人的运动发生机理
3.3.2输入传递特性和指标定义
3.3.3输出传递特性和指标定义
3.3.4中间传递特性和指标定义
3.3.5局域传递特性和指标定义
3.4双动平台型高速并联机器人的运动和力传递特性分析与评价
3.4.1Heli4高速并联机器人
3.4.2Par4高速并联机器人
3.4.3性能比较
3.5本章小结
第4章闭环支链型高速并联机器人运动和力交互特性研究
4.1本章引论
4.2闭环支链型并联机器人的运动和力交互特性评价方法
4.2.1问题提出
4.2.2远端交互特性研究策略与指标定义
4.2.3近端交互特性的研究策略与指标定义
4.2.4运动和力交互特性指标体系与评价方法
4.2.5算例分析
4.3冗余驱动和过约束闭环支链型并联机器人运动和力交互特性评价方法
4.3.1已有研究方法概述
4.3.2研究策略与运动和力交互特性评价方法
4.3.3算例分析
4.4闭环支链型高速并联机器人运动和力交互特性分析与评价
4.4.1Delta高速并联机器人
4.4.2冗余驱动和过约束Delta高速并联机器人
4.4.3性能比较
4.5本章小结
第5章高速并联机器人的样机研发与应用实验
5.1本章引论
5.2高速高加速并联机器人TH-SR4
5.2.1逆运动学
5.2.2尺度优化
5.2.3样机研发
5.2.4性能实验
5.2.5推广应用
5.3高速高精度并联机器人TH-HR4
5.3.1逆运动学
5.3.2尺度优化
5.3.3样机研发
5.3.4性能实验
5.3.5推广应用
5.4高速高负载并联机器人TH-UR2
5.4.1逆运动学
5.4.2构型优选
5.4.3样机研发
5.4.4性能实验
5.4.5推广应用
5.5本章小结
第6章总结与展望
6.1本书主要研究内容总结
6.2本书主要创新点
6.3研究展望
参考文献
附录并联机器人远端和近端力旋量辨识结果
在学期间完成的相关学术成果
致谢
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| 內容試閱：
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导师序言
2014年6月9日，习近平总书记在两院院士大会上指出，机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。近年来，随着国家战略的持续推进及制造业水平的不断提升，机器人技术在我国实现了飞跃式发展，国产机器人在多个关键领域中的市场占有率持续攀升，应用深度和广度不断拓展。作为其中最具代表性的分支之一，工业机器人已成为现代制造业中保障产品质量、提升生产效率、降低综合成本的关键装备。
在新一轮技术革命和产业变革背景下，工业机器人应用场景正呈现出明显的多样化趋势，尤其是轻工业中存在着大量对小型轻量物品进行高速、洁净处理的任务需求。并联机器人凭借速度快、结构刚度高、动态特性好等优势备受青睐，逐步成为实现上述任务的重要技术路径。其中，能够快速执行拾取和放置操作的并联机构装备也被业界称为“高速并联机器人”，并展现出巨大的应用需求空间和关键技术创新空间。
本书面向电子、食品、医药、日化和新能源等行业对满足大批量、高速无污染生产作业要求的新技术、新装备的迫切需求，围绕高速并联机器人“从无到有”和“从有到优”两方面的关键核心内容，重点研究了具有优势特征的高速并联机器人构型综合、双动平台型高速并联机器人的运动和力传递特性、闭环支链型并联机器人的运动和力交互特性等难点问题，取得以下创新性成果：
(1) 提出了平台间耦合和支链间耦合策略，建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法，发明了多款具有优势特征的高速并联机器人原理新构型，为高性能高速并联机器人的研发奠定了构型基础。
(2) 揭示了双动平台型高速并联机器人的运动发生机理，提出等效传递力概念并定义了修正的输出传递指标和中间传递指标，建立了以输入、输出和中间传递指标为核心的运动和力传递特性评价指标体系，实现了双动平台型高速并联机器人的性能分析和尺度优化。
(3) 揭示了闭环支链型并联机器人的支链内力对机器人近端运动传递和远端力承载能力的影响机理，建立了运动和力交互作用特性评价方法和指标体系，解决了闭环支链型高速并联机器人支链内关键结构参数设计和机器人构型优选难题。
上述理论工作指导研发了THSR4、THHR4和THUR2共三类高速并联机器人。测试表明所研发的高速并联机器人分别具备高速高加速、高速高精度和高速高负载品质。目前三类机器人均已实现推广应用，满足了应用企业的生产需求。以上研究成果创新性强，具有显著的科学意义和工程价值，不仅为高性能高速并联机器人创新提供了新方法和新思路，也对并联机器人机构学的基础理论进行了丰富和拓展。
本书作者孟齐志博士，2021年1月博士毕业于清华大学机械工程系，同年获评清华大学博士毕业生、北京市毕业生，其学位论文先后被评为清华大学博士学位论文、北京市博士学位论文，现受邀于清华大学出版社将该论文内容凝练成学术专著，作为导师甚感欣慰。希望本书的出版能为相关领域的科研人员和工程技术人员提供有益参考，也期待作者在未来的学术道路和工程实践中不断求索，锐意进取，继续取得新的成绩。
刘辛军
2025年5月于清华园
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